建筑電氣安全節能設計原則及方法

黃春

（廣東建安消防機電工程有限公司，廣東 廣州 510300）

0 引言

現代化建筑工程中電氣系統的設計尤為關鍵，它直接影響著使用者的安全性和使用性，電氣系統的安全節能設計的合理規劃決定著運行系統的安全可靠，更對資源的合理利用產生直接影響，從而減少電氣設備的能源消耗。這就要求電氣設計專業人員在進行建筑電氣系統設計時要多方面考慮，既要經濟環保、還要安全舒適，并時刻遵照國家相關行業的操作規范，確保設計方案的可實施性。隨著人們節約節能的意識不斷提高，電氣系統設計要緊隨人們環保理念，在保證居住者生產生活的實用性外，節能減耗設計要融入在內。

1 建筑電氣節能設計的原則

電氣節能設計不應以犧牲建筑功能、破壞使用需求為代價，更不能跟風投資做節能，要根據實際情況科學規劃，具體的電氣節能設計應遵循以下原則。

（1）通用性。系統設計在建筑物內既要滿足使用者使用需求，又要滿足電氣設備能源獲取的需求，根據實際運行能量配備相適應的負荷承載，保證供電支持穩定，從而將供配電設計合理優化，提供電能輸送使用平臺。

（2）實際性。選用節能設備及材料要結合實際經濟能力將性價比放在首位，從而實現節能投資在短時間內有回報，并對運行費用合理使用。

（3）節能性。節能效果好是電氣設備的根本目標，實際采用的設備要降低與外界干擾產生的消耗，計劃將電氣設備自身的電能消耗、傳輸線路上的電能消耗等計入總耗能。

（4）提升經濟效益。我國現代化建筑的發展勢頭穩步，人們對建筑物要求不再局限于解決居住問題，更著眼于功能性、美觀性及安全性，要求越來越具體化。因此，建筑設計要向綜合性與多元化邁進，融合生活體驗感，加強建筑內設計的節能性與安全性，實現建筑美感與節能環保相結合的設計，對電氣系統合理優化，降低運轉經費，提升經濟效益，滿足居住者的生活需求[1]。

2 我國建筑電氣設計的發展情況

近年來，我國國內建筑電氣設計發展情況良好，在勇于創新和不斷進取的發展中取得了顯著成效，并完善了電氣設計行業中的不足，更為整體建筑行業發展帶來積極影響。此外，我國在積極倡導節能環保的理念下，建筑行業發展正向綠色節能、安全環保的道路并進，逐步完善電氣設計節能安全要求，并大力推舉全覆蓋，為資源的合理利用做出貢獻。但建筑企業中在安全節能認知上還有所欠缺，重視程度不高，導致電氣設計發展出現滯后。

（1）設計理念落后。建筑企業數量幾年來增長迅速，綜合實力與資質參差不齊，設計人員水平差距明顯，有些設計師的理念并未與時俱進，停留在固化的最低成本效益中，忽視價值的正確指引。所以，企業要加強督促上崗人員定期進行學習培訓，設計理念要勇于改正和借鑒，摒棄傳統中不適用的設計方案，為建筑工程中電氣設計發展疏通阻礙。避免陳舊觀念影響到新技術、新材料的應用，對電氣工程升級轉型產生不良影響。放眼行業未來，節能設計是發展的重中之重，要樹立正確的設計認知，跟進自我觀念改革，順應時代的發展。

（2）設計方式單一。隨著我國綜合國力的提升和國民素質水平的改善，對建筑工程中的電氣設計要求不再局限，電氣化時代的到來更推動電氣工程的改革創新，向新的轉型邁進。傳統設計方式較為單一，考慮方面并不全面，只有多樣化的設計理念才能滿足日益增長的國民對建筑設計的要求，從而優化電氣設計，提高設計方案的可行性。在設計建筑電氣系統中，要敢于嘗試不同類型的設計方案，汲取所需，融入設計方案[2]。

（3）節能設計理念認知尚淺。我國現已大力倡導節能降耗，要求各行各業尊重自然、節約資源，建筑電氣也不例外，要充分認識到節能降耗的關鍵性。傳統形式中的建筑電氣設計對節能環保的加入較少且認知較淺，著重于外觀和實用性，而當下建筑電氣行業發展需求要融合環保節能理念，不僅是順應時代要求，而且是維系長久利益共同體的體現。為了進一步貫徹落實節能理念，需要設計師在設計水平的提高中下功夫，對電氣設計的各個方面都要熟知掌握，就如在日常生活中已不可缺少的電梯工程設計，應積極融入智能化控制技術，達到安全節能的目的。此外，還有少部分企業一味地追求利益而忽視節能降耗的理念，這樣的電氣設計是缺少實用性和安全性的，不僅導致設備運行能耗量增大，而且對整體建筑的安全性有直接影響。

3 建筑電氣安全性設計

3.1 電力供應系統

建筑工程中除了基礎鋼筋混凝土建設外，電氣工程占比最大，而且其運行是離不開電能的供應系統。如果沒有完善的電能輸出供應系統，整體建筑不僅會停滯而且為居民生活帶來影響。因此，建筑電氣工程供電系統的安全穩定是建筑的核心。隨著現代建筑高度的不斷增加，供電系統在設計中要全面衡量，確保其中的電路設計為兩路，滿足承載的電容量與負荷量，并按照相應的獨立線路設計，保證供應線路電源輸送正常。另外，配備柴油發電機來做好電路供應不正常而導致的停電是高層建筑設計的必然條件，及時處理應急事件避免造成更大損失，保障建筑內部居民的安全，將火災等事故盡量降低[3]。

3.2 線纜施工技術

供電系統里主要靠線纜輸送電能，而線纜施工選擇關系著供電系統的穩定運行，工作人員要按照工程實際需求選擇適用的線纜材料，滿足耐壓、防潮、防火是最根本參考要求，其他性能要符合相關行業規范。在實際操作安裝時，接頭連接工作是線纜施工的重點，要嚴格遵照施工規范，嚴禁出現死結死彎等情況，保證電能輸送正常穩定。

3.3 電氣設備接地

電氣設備安裝嚴令禁止離地連接，必須接地進行電氣設備鋪設，以免外界原因對設備造成干擾或損壞。其中要注意變配電接地、手持電氣設備接地保護、移動電力設備接地等處理措施的規范。此外，要應用總等電位聯結、輔助等電位聯結等安全措施處理電氣裝置，進一步保證電氣系統的安全性。

3.4 配備建筑消防系統

現代化高層建筑防火防災是最重要的，由于發生火災意外逃跑時間較短，所以加強重視消防系統安設是必要的。消防系統是火災自動報警系統、消火栓系統、自動噴水滅火系統、防排煙系統的統稱。在消防系統設計安裝時，要充分考慮建筑物的規模、使用功能等，科學規劃消防設施的安裝，必須將火災自動報警功能發揮到極致，確保聯動控制系統通知到建筑物內所有系統，及時遏制火災進一步蔓延，減少火災帶來的人員傷亡和財產損失[4]。

3.5 家居電氣安全設計規范

建筑物室內居住者在日常生活中已離不開家具電氣設備，設備種類紛繁多樣，所以做好家居電氣安全設計與居民人身安全有著密切聯系，其中設計規范要符合以下幾點：①技術參考標準要按照相關規范要求，進行規范化管理。家居電氣安全設計的重點是處理標準與協議之間的問題，尤為凸顯的是在智能化家居應用中，雖然設備之間完成互聯互通，形成操控一體化，但安全系統卻并沒有完善，安全性受到影響。但可以根據不同家居電氣設備的電路端口、數據協議、布線要求進行統一管理，從而實現規范化技術的實施。同時，提高家居電氣使用的安全系數，保障居民人身財產不受威脅。②配備智能化報警裝置。此系統優勢在于能不間歇的監控建筑內設備運行情況，一旦出現異常會第一時間觸發報警裝置，自動開啟消防系統。能有效預防突發事件帶來的嚴重損失，實現早發現、早撤離、早撲滅的功能。③電氣設備選擇要合理。設計人員要按照建筑物使用群體選擇加置斷路器設備，并考慮使用標準、電源能耗、施工要求等因素。而且家用電氣設備最常用的就是照明系統，在選擇照明燈具時應根據不同室內空間進行選擇。比如衛生間的燈具要防濕防潮、廚房燈具要防潮耐高溫，在經濟條件允許下首先選擇知名認證品牌的產品。另外，開關裝置也要質量合格的，避免發生觸電危險。

4 建筑電氣節能設計

4.1 供配電設備的設計

配電系統的優化運行與供配電科學設計是相關的，供配電系統的穩定促進配電系統操作的操控穩定。要求設計人員要多角度考慮優化配置方案，比如對用電設備的參數設置、供電距離的排布等內容。而且工作人員還要結合經驗以負荷中心為基礎在周邊區域合理布置變配電等裝置，將供電距離控制在最小范圍，節省線纜消耗。另外選擇變壓器類型是十分重要的，要綜合考慮季節性對潮濕程度的影響，提前做好建筑用電分析數據，著重對功率因數的設置，適當提高功率因數從而將能耗量減少。作為基本傳輸介質的電線電纜，它們在材料、型號選擇上會對電能損耗多少有直接影響，電阻過高會加大電能損耗造成資源浪費，因此在回路功率設置中要考慮能耗問題，線路設計貼合實際需求，最大程度發揮電能能效。

另外，線路耗損是屬于正常損耗的一種，常會受到電流不穩定、電阻值變化等因素的干擾，要想實現在電流恒定情況下把電能消耗在最低值，就要把阻抗值設置在最小。而設計師要對影響線路阻抗大小的因素研究分析，如材質選擇、截面積大小等方面進行對比，從而得知選取銅線材料電阻率最小，達到降低能耗消費的目的，實現節能效果。同時供電距離的長短也是必須合理規劃的，電能輸送距離以直線距離最優且損耗能最低。在供電距離中加增變壓器能轉換負荷、縮短距離，適用于小平米建筑中。在較大建筑平面中可將配電所按結構類型分布，減少線路傳輸距離。

4.2 用電設備分類

建筑物中照明設施是基礎配備，同時也是電氣弱電系統的組成部分。在節能降耗的理念下設計方案應盡可能利用光能優勢進行采光，達到節能目的，另外設計師要將電氣照明與自然光源設計相結合，使用比例以自然光源為主，降低電氣照明使用率。而且市場上的節能產品已經普及，優先選擇質量安全和節能效果有保障的產品，以實現節能環保效果。現有的LED 光源產品滿足現代化建筑生活方式所需，不僅照明方式有所創新、光污染源低且節能效果很突出。最后還應注重電子鎮流器、觸發器等配件的節能選擇，在公共場所積極倡導使用節能設備，如感應照明、環保燈具等[5]。

4.3 電氣工程調試流程

在建筑工程設計部分完工后，對每一環節都要進行調試確認，包括電氣設備安裝后的調試過程，是對日后電氣系統穩定高效運行的必要檢測，促使建筑電氣安全節能水平的提升。需要在調試檢測過程中注意以下3 點：①通電檢測是必須的電氣設備調試根本。②電氣設備檢驗參照要符合生產標準，對空載和負荷運行要仔細檢測。③機電設備數據維護審核十分重要，與設計原稿逐一比對，對優化整合后的設備情況格外注意，做好主要設施實驗設計、系統啟用優化管控，科學地指導電氣調試工作，保證所有電氣設備設施能夠正常運轉。

參與電氣工程調試的工作人員要編寫相應的調試結果報告，對數據的準確性負責，并掌握相關設備的所有材料，包括參數設置及圖紙信息等，確保調試工作科學有效的進行。對設備周圍的線路分布、接線情況也要檢查確認，與設計圖紙是否相同。最后，在電氣設備安裝完成后要留有一定的試運行時間，及時處理運行中所遺留的問題，并附有記錄設備運轉的操作方法及規范。在試運轉過程中，詳細記錄設備運轉狀態是否連續穩定，對異常情況及時調整。在完成調試確認電氣系統安裝合格后可以向使用部門提供檢驗合格報告。

4.4 對照明系統進行節能設計

節能設計的核心是在減低能耗時充分利用自然光源的照明方式，使建筑物內部光線合理優化。設計人員應借助建筑結構的特點，巧妙結合自然光源對室內照明的優勢，實現采光率最大化，達到節能的目的。此外，我國節能燈具市場種類繁多，節能燈具的選擇一應俱全，完全能滿足現代人對照明的需求。而且節能燈具性價比較高，使用壽命長，得到更多認可。

4.5 對電機系統進行節能設計

電機系統的電能損耗對節能設計有直接影響，選擇低耗能的電機是實現節能效果的重要部分。電機的選擇首要考慮與建筑電氣系統要相適宜，電機容量大小是關鍵且負載率要符合相關要求。其次是變頻調速效果要符合實際工程情況，能在調節變頻后滿足不同電氣設備需求，保證電力輸出效率穩定。由此，系統電能的使用率也得到提升。第三個是擁有無功補償方案執行能力。為了降低電機在高度負荷工作下對電感值造成不穩定影響，功率調節可執行無功補償措施，以實現相聯設備參數遞補運轉，進而改善系統運行情況。

5 結語

綜上所述，建筑行業在我國蓬勃發展，為社會發展提供重要保障，因此建筑物內部的質量可靠更為關鍵。電氣工程設計在建筑中占有重要地位，隨著生態環保理念的不斷深入，電氣設計的安全節能性不斷提高，要與時俱進的發展來適應行業需求，從中出現的相關問題要積極探索解決，不斷提高電氣設計方案的科學性，加強融合安全節能技術。