淺談建筑電氣設計中的安全及節能

王恒斌

【摘要】隨著經濟的增長和人們收入的增加，建筑智能化、自動化使建筑用電量猛增。本文介紹了建筑的現狀，指出建筑電氣是建筑的一部分做好建筑電氣設計的安全性和節能性是十分重要的。本文分別從電源、供電線路、消防、變壓器、電機、照明幾個方面介紹了建筑電氣設計對建筑的安全性節能性的影響。

【關鍵詞】建筑 電氣設計 安全 節能

建筑電氣設計的安全與節能在建筑行業勢在必行。這要求建筑電氣工程師發揮才智，既要滿足建筑功能要求給居民提供舒適、方便的生活空間，還要盡可能的做到減少建筑耗能。下面分別從建筑電氣設計安全和節能兩個方面進行了分析。

1 建筑電氣設計的原則

建筑電氣設計嚴格遵守相關的設計規范。設計規范是國家或地方制定的設計準則，它體現了國家的政策和對建筑的質量要求是建筑電氣設計者設計的標準。建筑電氣設計應滿足建筑的功能需求，保證建筑的各項功能穩定連續運行，給居民的日常生活帶來方便。建筑電氣設計是建筑的一部分，在設計過程中也要考慮綜合經濟因素，既要考慮初投資也要兼顧以后的運行費用，以求得建筑生命周期內費用最低的目標。

2 建筑電氣設計的安全性

建筑電氣設計的安全性從電力供應、供電線路、電氣設備的接地、建筑消防控制方面進行了分析。

2.1 電力供應

電力在現在建筑中占有重要作用，沒有了電，建筑就會處于癱瘓狀態。保證建筑電力的穩定供給是保證居民正常生活的基礎。因此為了保證供電可靠性，現代高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數量應根據負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源原則上是兩路同時供電互為備用。此外還須裝設應急備用柴油或燃汽輪發電機組要求在巧秒鐘內自動恢復供電保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等事故用電。對于高壓開關柜應根建筑標準選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。對于電力變壓器根據防火要求主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。對于容量低壓配電屏的出線應做成手車式。

2.2 供電線路

居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設備電路的穩定、安全運行供電電路的主線截面不能隨意更改。如果要更改也要參照規范作相應的計算驗證后再更改。否則線路截面的變小使電阻變大功率過載將導致電路發熱或引發火災。

2.3 電氣設備的接地

現在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設備電子設備通過保護接地系統的重復接地與共用接地體相連為保證人員安全此共用接地體的電阻不應大于1Ω。

2.4 建筑消防控制

建筑消防設計指火災自動報警火火系統，包括火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射火火及自動灑水火火系統等四個部分實現報警滅火自動化。其中消防線路要求穿金屬管或者暗敷，目的是火災發生后可以保持消防線路的正常使用，保證信號、命令得到有效的傳輸。消防水泵的控制尤為重要，為確保安全消防水泵的控制應設置兩路：一條引至消防水泵控制柜；另一路則引至消防控制室[2]。

3 建筑電氣設計的節能性

建筑電氣設計是建筑設計的一部分。為降低建筑的能耗，建筑電氣設計師也應從全盤考慮既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運行能耗。下面分別從變壓器、線路、照明幾個方面給與分析。

3.1 變壓器的選擇

變壓器應選用節能型變壓器，高導磁的優質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造使硅鋼片的磁場方向接近一致，可以降低鐵心的渦流損耗；良好的接縫密合可減少漏磁損耗。與老產品比節能型變壓器空載損失和短路損失降低10kV系列分別降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年節電9kW·h。節能型變壓器因其具有損耗低、質量輕、效率高、抗沖擊、節能顯著等優點而在近年得到了廣泛的應用。

變壓器的容量選擇。理論上計算變壓器負載率為50%時變壓器的有功耗能能耗最小。但此時變壓器的無功能耗增加因此要考慮綜合經濟效益后進行選擇。工程中變壓器的容量選擇在考慮初投資和運行費后一般變壓器的負載率取容量的80%。

3.2 配電線路損耗

建筑中供電線路長且多由于電阻的存在，當電流通過時就會產生功率損耗，其計算公式是：式中：ΔP—三相輸電線路的功率損耗；I—線電流；R—線路相電阻。對于供電線選定的條件下“R”值不變。可見電流越大電路損失越大。線路的電阻R=ρL/S，電阻與電阻率ρ、導線長度L成正比與導線截面S成反比。要減少電阻損耗應從以下幾個方面考慮：

選用電阻率ρ較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之。減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路。另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心以減少供電半徑。增大導線截面積，對于較長的線路在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面對加大一級線截面。這樣增加的線路費用可以由以后的運行費用抵消。

3.3 電動機的節能分析

減少電動機損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。但是在具體工程中，電動機通常都是水暖及建筑等專業設備所配套的，因此電氣設計節能措施主要在運行過程中。除了就地電容器補償減少線路損耗外，還應減少電動機低效率的輕載和空載運行。主要的措施是采用變頻調速控制電動機使其適應負載的變化以提高電動機輕載時的效率，從而達到節約電能的目的。如對于空調系統的循環泵采用變頻控制后空調系統的運行費可節約30～40%。

3.4 照明節能

照明節能設計就是在保證作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下減少照明系統中光能的損失從而最大限度的利用光能。通常的節能措施有以下幾種：①充分利用自然光，在設計中電氣設計人員應多與建筑專業配合做到充分合理地利用自然光，使之與室內人工照明有機地結合從而節約人工照明電能。②使用高效節能燈具和高效電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等公共建筑場所內的熒光燈，宜選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器。③對于照明燈具進行控制也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關，高級客房采用節電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。

4 結語

建筑電氣的安全和節能措施還有很多，設計的節能潛力很大。廣大電氣設計人員在設計中應精心考慮反復比較設計方案，拿出一套符合各種技術指標，滿足功能需求的前提下行之有效而又切實可行的節能措施，從而達到真正安全節約的目的。