探討建筑電氣設計中的常見問題及應對措施

蔣飛穎

（四川廣匯蜀信實業有限公司，四川成都 610094）

0 引言

電能資源是現代社會運行發展的重要支持性能源，其在建筑系統中的利用質量對用戶生命安全具有直接影響。但從目前來看，電氣火災事故、照明能源浪費等負面現象時有發生，在很大程度上反映出了建筑電氣系統的缺陷問題。基于此，我們有必要對建筑電氣設計中的常見問題及其應對措施展開探究。

1 建筑電氣設計中常見問題的三種類型

1.1 節能設計方面的問題

在建筑工程的能耗體系中，電氣系統占據著極高比重。同時，隨著我國社會民生質量的不斷提升，建筑用戶的用電需求勢必會持續增長，從而進一步提高電氣系統的能耗量級。現階段，我國乃至世界正面臨著嚴峻的能源危機問題，綠色節能成為社會大多數領域改革發展的主要方向。但與現實背景相矛盾的是，仍有部分人員在進行建筑電氣設計時，缺乏節能減耗的工作理念，并未嚴格執行相關節能標準及限電要求，進而出現變壓器選型不合理、照明設備落后低質等問題，造成大量非必要的電能資源消耗[1]。

1.2 線路設計方面的問題

電氣線路具有傳輸電能資源、維持設備運行、防止電氣事故等多項功能，其設計質量對電氣系統的安全穩定運行具有重要影響。現階段，電氣線路設計存在的問題相對多樣化：首先，在設計實踐中，由于專業素質缺乏、盲目壓縮成本等多種原因，工作人員很可能會將線路線芯選擇為鋁金屬材質。鋁的氧化性較強，其在接觸空氣后會在數秒內形成氧化鋁薄膜，并呈現出較大的膜電阻。同時，鋁的膨脹系數為23×10-6/℃，遠超銅、鐵等其他金屬導體。若鋁制線芯與其他金屬相接并有電流通過時，連接點便很可能因接觸電阻而發生發熱現象。所以，對電氣線路進行鋁制線芯設計，將會導致線路在運行過程中出現異常升溫的情況，進而埋下極大的火災隱患；其次，在設計線路外部保護層時，若工作人員并未充分考慮到絕緣、磨損等方面的質量要求，選用了尺寸、材質不合理的保護材料，也會埋下漏電、起火等線路安全隱患；最后，建筑電氣設計中會涉及大量、多樣的線路類型，且分布情況相對復雜。在此背景下，若工作人員并未做好線路布局的合理設計，致使線路出現異常彎折、密度過高等情況，將引發線損增大、相互干擾等問題，對電氣系統的平穩運行構成威脅。

圖1 金屬線芯

1.3 防火防雷設計方面的問題

據我國相關部門統計，在2011-2016年間，我國境內電氣火災共發生52.4萬起，造成3261人死亡，超過兩千人受傷，直接產生的經濟損失高達92億元人民幣。結合這些數據便可看出，防火設計在建筑電氣設計中具有極高的重要性與緊迫性。但從我國社會的實際情況來看，很多設計人員沒有嚴格的消防安全防范理念，既沒有對建筑電氣系統中纜線、設備的防火性能引起足夠重視，又沒有布設有效的消防監測、報警與應對措施。這樣一來，建筑用戶將長期處于缺乏電氣消防保障的風險環境當中，使得建筑電氣設計的成果質量大打折扣。

雷電是自然環境中常見的災害類型之一，當建筑物受到雷擊時，將會瞬間產生大量的雷電流，并進入到建筑電氣系統當中，對電氣設備、電氣線路產生嚴重損害，甚至直接造成電氣系統的運行中斷。在此背景下，若相關工作人員在建筑電氣設計中未做好接地系統的科學規劃，或缺乏接閃器、屏蔽器、防雷網等防雷措施的設置，將顯著降低建筑電氣系統對雷電災害的規避和抵御能力，繼而埋下較嚴重的雷擊故障隱患。

2 建筑電氣設計中常見問題的優化措施

2.1 節能設計方面的優化措施

首先，應做好變壓器的合理選型。在建筑電氣系統中，變壓器屬于基礎性的結構元件，在電流、電壓的傳輸控制中承擔著重要作用。將這一設備作為節能設計的主要對象，具有很高的可行性與必要性。在實踐時，相關工作人員應確保變電器具有自動投切的功能，以實現對電氣系統中沖擊性電負荷的有效處理，避免電能損耗出現異常增大。同時，還應在滿足電路負荷水平的基礎上，盡量選擇容量較大的變壓器類型，以此降低變壓器的實際數量，避免空載耗能的情況發生。

其次，應做好照明設備的節能設計。在民用建筑尤其是房屋建筑中，照明系統是電能資源消耗的主要領域。同時，隨著相關行業的技術發展，市場中節能燈具、變色燈具的產品類別呈現出了明顯增多的趨勢。基于此，設計人員在進行建筑電氣系統的節能設計時，應全面分析建筑空間的照明需求、環境色彩，繼而在選用節能燈具的基礎上，對照明設備的光照范圍、光照強度、燈光顏色、調節功能進行合理把控，以此實現光照效果與建筑需求的最優匹配，減少電能資源過度浪費[2]。

最后，應做好電氣系統的智能化節能設計。在實踐中，工作人員可將大數據技術、PLC技術、云處理技術等智能化、自動化技術運用到電氣系統的構建當中，在電力線路關鍵節點設置合適的傳感器，并通過控制中心實現系統內部變壓器、繼電器、電流互感器、電機組等設備裝置的集中控制。這樣一來，可賦予建筑電氣系統以適應動態環境的變頻調整能力，確保電能資源的供、配、變持續處于最優狀態中，從而達到降低能源浪費、提高電能利用率的效果。

2.2 線路設計方面的優化措施

首先，要做好電氣線路主體材質的選擇設計。通常情況下，銅制線芯比鋁制線芯的韌性更強、機械強度更高、導電性也更好，鋁金屬的熔點與抗氧化性也遠遠低于銅金屬。所以，工作人員在設計實踐中應盡量選擇銅金屬作為線芯材質。在此基礎上，還需結合導線的連接設備、布設方位，對銅制線芯的截面尺寸進行合理調整。例如，進戶線的橫截面積應控制在16mm2左右，最低不應小于10mm2；照明系統回路導線的橫截面積應控制在2.5mm2左右；空調系統回路導線的橫截面積應不小于4mm2。究其原因，主要是線路的截面尺寸越小，其所處回路在通電狀態下的阻抗也就越大，進而對電壓質量產生負面影響。同時，線路截面尺寸越小，也就意味著其單位時間內的負荷能力越低。所以，一旦線路承載的電流、電壓超過其負荷水平，將會加快線芯的老化速度，并引起局部發熱現象，形成電氣火災、漏電故障等風險隱患。

其次，要做好電氣線路保護結構的合理設計。在傳統時期，人們更傾向于用PVC材料進行線芯的保護。但PVC材料防火耐熱的性能較差，當線路溫度升至75℃以上時，PVC材料的絕緣性能會大幅削弱，并分解生成氧化氫氣體，對金屬線芯產生腐蝕侵襲。所以，工作人員在設計實踐中，可將PVC線管替換為KBG鍍鋅線管、JDG鍍鋅線管等新材料，可有效解決電氣線路保護層耐火性差、腐蝕性高、壽命較短的問題。

最后，工作人員還可將漏電保護開關、智能繼電器、電流傳感器等裝置納入到建筑電氣系統當中，從而對線路運行過程中的溫度、電流、電壓等參數進行動態采集、及時報警，以此降低線路故障的發生概率與影響程度。此外，若在特殊情況下存在銅制線芯與鋁制線芯相連接的必要需求，還可引入銅鋁過渡端子裝置，以達到協調兩種金屬膨脹系數差異、避免線路接頭過熱熔斷的效果[3]。

2.3 防火防雷設計方面的優化措施

為了降低電氣火災事故的發生概率與危害程度，工作人員在設計實踐中必須要構建出全面化、動態化的防控體系。一方面，可從“防”的角度出發，將火災探測器、火災報警器、聯動控制裝置、電氣火災監控系統、消防電源監控系統等納入到建筑電氣系統設計當中，以此實現線路高溫、異常放電、故障電弧等火災隱患的及時排查與自動控制，從而將電氣火災事故扼殺在“搖籃”當中；另一方面，可從“控”的角度出發，做好防火卷簾門、應急照明燈、排煙裝置、噴淋裝置等方面的配電線路設計，保證其在事故情況下具備雙回路、雙電源的供電條件，從而為火災的快速撲救、人員的有效疏散提供電氣支持。

除了防火設計以外，防雷設計也是保障建筑電氣系統安全穩定運行的重要環節。在實踐中，工作人員應嚴格按照防雷相關規范進行接地系統的布設，并構建出范圍合理的避雷網。這樣一來，當雷電擊中房屋建筑時，雷電流會沿接地線路導入地下，或隨避雷網的空間結構而分化消散，進而避免建筑內部電氣線路、電力設備受到侵襲影響。此外，還可將電涌保護器納入到建筑電氣系統當中，也能達到雷擊事故下電路中電壓、電流的波動控制效果。

圖2 電泳保護器

3 結論

總而言之，建筑電氣設計水平的優劣與否，與建筑用戶的工作生活質量密切相關。所以，相關工作人員在設計實踐中，要秉持多元化的問題分析理念，對電氣系統可能存在的故障隱患進行逐一排查、針對處理，以達到節能化、安全化、穩定化的電力運行效果。