馬天偉
(山西運城建工集團有限公司,山西 運城 044000)
建筑電氣是建筑設(shè)備系統(tǒng)中的重要組成部分,在建筑物中起著十分重要的作用,它不僅為整個建筑物提供動力、照明和防雷等基本功能服務(wù),而且通過控制系統(tǒng)的設(shè)計來滿足各種使用要求。因此對建筑電氣的設(shè)計及運行維護進行合理有效的管理是保證建筑物安全、舒適、經(jīng)濟地運行的關(guān)鍵。本文從分析探討的角度出發(fā)結(jié)合實際工程案例對如何做好建筑電氣的設(shè)計與安裝工作提出了一些看法和建議。
從總體看,我國的建筑電氣節(jié)能工作取得了顯著成績:目前,全國已有近80%的大中城市完成了“十五”規(guī)劃目標(biāo),部分地區(qū)已達到或超過了國際水平,如北京、上海、天津等。在新建工程中,有相當(dāng)一部分達到了國家規(guī)定的建筑標(biāo)準,并采用了一些新的技術(shù)措施。例如,深圳機場新候機樓,采用了雙路電源供電方式。該工程投資為2.25億元,年節(jié)約用電量達4200萬度[1]。但是,與國外先進國家的相比,我國的建筑電氣設(shè)計安裝仍存在不少問題:①設(shè)計水平不高,缺乏必要的計算和試驗手段,導(dǎo)致設(shè)計的質(zhì)量不高;②施工質(zhì)量低劣,許多設(shè)備選型不當(dāng),安裝工藝不完善;③運行管理不善,造成大量浪費。
1)設(shè)計方面,由于缺乏系統(tǒng)的節(jié)能理念,部分設(shè)計師在項目實施前沒有對項目的能源消耗情況做詳細調(diào)查和評估,在設(shè)計過程中只考慮滿足功能需求,忽視了系統(tǒng)整體能耗的優(yōu)化;有的設(shè)計師僅根據(jù)設(shè)備選型確定設(shè)備功率,不進行負荷計算,導(dǎo)致設(shè)備選型過大或過??;還有的設(shè)計師為了節(jié)約成本,采用低效的設(shè)備配置方案,造成能源浪費。
2)施工方面,部分施工人員對建筑用電知識了解不夠,不能正確理解圖紙內(nèi)容,盲目操作,造成返工;有的施工單位為追求進度,降低材料損耗,減少工序,增加人工,導(dǎo)致材料使用率不足;還有的施工單位為趕工期,偷工減料,使用質(zhì)量差的電線電纜等。
3)管理方面,大部分單位缺乏有效的管理手段,無法實現(xiàn)有效控制。如,多數(shù)單位缺少完善的用能統(tǒng)計制度,無法準確掌握各區(qū)域、各分項工程的用能數(shù)據(jù);有些單位缺少專業(yè)的技術(shù)管理人員,無法及時發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過程中存在的安全隱患;還有些企業(yè)雖然制定了相關(guān)制度規(guī)定,但由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)支持,難以落實[2]。
對建筑電氣設(shè)計缺乏整體規(guī)劃,部分項目僅根據(jù)自身需求進行設(shè)計。由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準,造成各單位各自為政,重復(fù)浪費。如:有的項目在施工圖階段未考慮照明系統(tǒng),后期改造增加照明系統(tǒng),不僅增加了工程成本,而且也造成了不必要的資源浪費。
對建筑電氣安裝質(zhì)量重視不夠,目前,多數(shù)施工單位為了追求利潤,不按圖紙要求進行施工,隨意改變原有線路,導(dǎo)致設(shè)備與負荷嚴重不匹配。同時,一些建設(shè)單位盲目追求低造價,降低工程造價,忽視了安全、環(huán)保等指標(biāo)的實現(xiàn),導(dǎo)致出現(xiàn)大量安全隱患。
缺乏有效的運行管理,由于大部分工程項目由專業(yè)公司承建,業(yè)主往往只負責(zé)驗收,而專業(yè)的工程公司則將精力投入到項目的后期維護中,因此,許多工程項目建成后,因缺少必要的維護保養(yǎng),致使設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn),造成巨大的能源損失。
節(jié)能意識淡薄,大多數(shù)用戶認為,用電是“取之不盡,用之不竭”,只要保證供電,就不會產(chǎn)生任何費用。實際上,如果采用不合理的方式用電,同樣會造成大量的能源浪費。
通過合理選擇和布置變電所及線路,采用先進的節(jié)電技術(shù),提高變電所及線路的運行效率,降低輸配電損耗,從而減少無功功率消耗,達到節(jié)約用電的目的;同時,在滿足使用要求的前提下,盡可能減少不必要的設(shè)備容量,降低設(shè)備空載率,從而減少有功功率消耗。此外,還可采取有效措施,盡量利用低谷時段進行生產(chǎn),以充分利用夜間谷段。由于建筑電氣的使用,可減少對煤、石油、天然氣等不可再生的資源消耗。據(jù)統(tǒng)計,我國每年因電力生產(chǎn)與供應(yīng)造成的損失高達2000億元,其中,僅火電一項的損失就超過500億元,而建筑電氣系統(tǒng)每節(jié)1度電,就可以為國家節(jié)省0.15t標(biāo)準煤[3]。因此,提高建筑的供電質(zhì)量,降低能耗,是實現(xiàn)我國能源戰(zhàn)略的重要途徑之一。
由于建筑電氣設(shè)計安裝不當(dāng),導(dǎo)致系統(tǒng)故障或停電,將造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此,要充分考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性,保證整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行。目前,國內(nèi)不少地區(qū)正在大力推廣“合同能源管理”,即由業(yè)主委托專業(yè)公司,按照約定的條件和要求,從規(guī)劃到設(shè)計,再到施工,最后到運行維護,進行全壽命周期的費用托管。對于那些已經(jīng)建成投入使用的既有公共設(shè)施,如果能夠利用其自身所擁有的剩余能量或余熱,則可以在不額外增加成本的情況下,將這部分熱能加以回收并加以利用,以取得更大的經(jīng)濟效益,這也是一種有效的節(jié)能措施。
建筑物的能源消耗主要是由照明,空調(diào),給水排水,動力等耗能大戶引起的,其中,照明能耗占建筑物總能耗的30%~50%。因此,加強建筑電氣設(shè)計與安裝節(jié)能是實現(xiàn)綠色建筑的必然要求。根據(jù)國內(nèi)外大量資料表明,許多重大傷亡事故的發(fā)生,往往都與觸電有關(guān)。因此,為了保障人民生命財產(chǎn)的安全,必須加強用電管理,防止意外事故的發(fā)生。
現(xiàn)代辦公大樓一般采用計算機集中控制管理,其功能復(fù)雜,自動化程度高,對供電質(zhì)量的要求也更高。而傳統(tǒng)的手工操作方式,不僅工作量大,而且容易出錯,影響正常工作。如果實行計算機遠程監(jiān)控,不僅可以大大提高工作效率,還可以節(jié)省人力,物力,財力[4]。
隨著社會的發(fā)展,人們對居住環(huán)境的質(zhì)量提出了更高的要求,綠色環(huán)保,舒適方便,健康衛(wèi)生,低污染的建筑已成為人們的首選。而傳統(tǒng)的照明方式,不僅會造成大量的光污染,還存在著一定的安全隱患。所以,加強建筑電氣設(shè)計和安裝節(jié)能,對于促進城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。在建筑物內(nèi)采用高效、低耗的照明設(shè)備,既有利于保證室內(nèi)照度的均勻,又能夠避免眩光,從而減少空調(diào)的使用量,使室內(nèi)空氣保持清新。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型電工材料及電子元器件不斷涌現(xiàn),使得現(xiàn)代建筑中應(yīng)用的各種電器產(chǎn)品更加智能化。例如,智能大廈中的消防報警系統(tǒng),不僅能自動檢測火災(zāi)發(fā)生,及時發(fā)出報警信息,還能自動切斷有關(guān)設(shè)備的電源。
目前,我國城市公共區(qū)域和居住小區(qū)普遍存在照明不科學(xué)、不合理的情況,部分地區(qū)甚至還存在照度不足的現(xiàn)象,導(dǎo)致居民生活品質(zhì)降低。
1)缺乏合理的照明規(guī)劃,由于缺少科學(xué)的照明規(guī)劃和有效的實施措施,造成一些公共區(qū)域和居住小區(qū)的夜間照度嚴重不足。
2)燈具選型不當(dāng),在滿足基本功能要求的基礎(chǔ)上,應(yīng)合理選擇燈具的功率密度(即單位面積內(nèi)使用的電燈數(shù)量),以實現(xiàn)最佳的光環(huán)境效果[5]。燈光控制方式不合理。
線路損耗過大,輸電線路損耗大,一方面是因為電力傳輸距離過長,另一方面是由于輸電線路老化,再加上人為因素的影響,使得輸電線損增大,從而影響整個系統(tǒng)的效率。
供電電壓過低,當(dāng)電壓過低時,不僅會降低設(shè)備的工作效率,還會使絕緣材料加速老化。同時,也會使電器設(shè)備的使用壽命縮短,并增加維護費用。
接地故障,接地故障會造成金屬外殼帶電,引起人身觸電事故。此外,當(dāng)發(fā)生漏電時,會導(dǎo)致電器設(shè)備的運行不正常,甚至損壞電器設(shè)備。
負荷變化,由于負荷的變化,會使電網(wǎng)中的無功補償裝置不能及時調(diào)整,從而導(dǎo)致無功補償能力下降,最終影響用電設(shè)備的正常運行,造成不必要的損失。
根據(jù)建筑規(guī)模及功能,選擇合適的建筑配電方式,避免大馬拉小車:如采用單相負荷的住宅,可考慮將進線開關(guān)柜(箱)集中設(shè)置在地下室或半地下室內(nèi);當(dāng)采用三相四線制時,可將進線開關(guān)柜(箱)分散布置于各層。對于高層住宅,應(yīng)優(yōu)先考慮采用雙路電源供電。在滿足使用要求的前提下,盡量減少用電設(shè)備,提高供電質(zhì)量。對照明系統(tǒng)采用雙路供電,避免單路電器的損壞。同時,要保證各電器設(shè)備的安全可靠。
根據(jù)不同用途,合理選擇用電設(shè)備和線路:對照明和插座回路,宜選用節(jié)能型燈具;空調(diào)回路,宜選用變頻調(diào)速空調(diào)器;電梯回路,宜選用高效節(jié)能的電梯。同時,要嚴格控制電器的數(shù)量,減少空載運行時間。對于多臺電動機或電動執(zhí)行器,應(yīng)分別控制。當(dāng)一臺電機故障時,其他電機仍可工作;另外,還要考慮備用電源。
正確安裝電器設(shè)備:安裝前,要對電器設(shè)備進行選型,確定功率,計算其使用環(huán)境條件;并做好電器設(shè)備的接地保護工作,防止發(fā)生觸電危險;還要注意檢查電氣線路是否破損,絕緣性能是否良好等。根據(jù)用電設(shè)備的工作特點,結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況,選擇合理的配電方式。如交流與直流并聯(lián);動力與照明分開;低壓配電網(wǎng)采取分級保護;設(shè)置無功補償裝置等。
合理選用變壓、變流和開關(guān)電器:在選擇高壓電器時,必須充分考慮其安全性和可靠性。例如,高壓斷路器,除應(yīng)具有分斷能力強、動熱穩(wěn)定性好等特點外,還應(yīng)符合國家標(biāo)準《電力系統(tǒng)用斷路器》GB14041中的有關(guān)要求。
根據(jù)建筑物功能需求確定合理的供電方案,減少用電設(shè)備數(shù)量,避免不必要的重復(fù)配置,同時盡量減少線路長度,縮短線纜規(guī)格和型號,采用小截面的電纜,減小導(dǎo)線載流能力。對于照明燈具等易損件,應(yīng)選用質(zhì)量可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,并做好定期檢查維護工作。
加強設(shè)計階段的管理,提高設(shè)計質(zhì)量。在設(shè)計過程中,要嚴格按照規(guī)范要求進行,確保設(shè)計的安全性。此外,還要充分考慮施工圖審查的要求,保證設(shè)計的合理性,盡量降低返工率,縮短施工周期。
完善設(shè)計圖紙,在圖紙會審中,必須認真研究有關(guān)技術(shù)文件,結(jié)合工程實際,提出合理的建議;對不合理的地方,應(yīng)及時提出意見,及時調(diào)整。
改進工藝,通過改進工藝,可以有效降低產(chǎn)品成本。例如:可以通過增加輔助工序,使生產(chǎn)效率得以提高;還可以利用計算機軟件,實現(xiàn)產(chǎn)品的自動檢測和加工,從而節(jié)省人力。
根據(jù)《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》,對新建居住建筑的供電系統(tǒng)應(yīng)采用雙回路供電,當(dāng)條件不允許時,可設(shè)置單回路,但不得將空調(diào)用電與其它負荷合用一個回路,并應(yīng)采取相應(yīng)措施,防止發(fā)生超壓。
根據(jù)國家有關(guān)強制性標(biāo)準,在民用住宅中,照明宜采用36V以下安全電壓,且不宜大于60W;空調(diào)宜采用分體機;插座的額定電流不應(yīng)超過10A;廚房內(nèi)使用的各種電器設(shè)備(如電冰箱、洗碗機、電飯煲等)的功率總和不宜大于120W。
根據(jù)國家標(biāo)準《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》,辦公樓的照明和動力電源宜集中設(shè)置,其配電線路應(yīng)設(shè)于建筑物內(nèi)的專用房間,嚴禁使用電纜或電線直接敷設(shè)在地板下。
嚴格控制施工質(zhì)量,認真做好各工序之間的銜接與配合工作,保證各環(huán)節(jié)的質(zhì)量;加強隱蔽工程驗收,確保工程質(zhì)量;及時發(fā)現(xiàn)并消除影響質(zhì)量的隱患;嚴格按設(shè)計圖紙及施工規(guī)范要求進行安裝;嚴格按照規(guī)定程序進行操作,杜絕盲目蠻干現(xiàn)象。
加強過程監(jiān)督,項目部必須建立嚴格的檢查制度,對每道工序都做到有檢查人員,檢查結(jié)果要有記錄,發(fā)現(xiàn)問題要立即糾正。
完善管理制度,為使項目部各項管理工作落到實處,制定相應(yīng)的規(guī)章制度,包括:員工崗位責(zé)任制度;材料采購審批制;技術(shù)交底制;班組交接班制;設(shè)備維修保養(yǎng)制;安全防火責(zé)任制;衛(wèi)生清潔消毒制度等等。通過這些規(guī)章制度的落實,提高全體員工的素質(zhì)和工作積極性,增強工作的主動性和責(zé)任感。
強化能源管理,堅持從源頭上節(jié)約,把好物資采購關(guān),降低消耗;加大科技投入,提高產(chǎn)品性能;積極推行清潔生產(chǎn),減少污染;大力開展節(jié)約型社會建設(shè)活動。
建筑電氣設(shè)計是實現(xiàn)建筑功能,提高建筑質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,現(xiàn)代建筑的智能化水平越來越高。為了適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的要求以及滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化生活需求,必須對傳統(tǒng)的設(shè)計理念進行更新與改造;同時也要加強技術(shù)經(jīng)濟分析、合理利用能源資源等措施來保證設(shè)計的科學(xué)性、合理性。