建筑電氣設計的原則及注意事項

馬思碩

（山西建筑工程集團有限公司設計院，山西 太原 030000）

0 引言

隨著國民經濟的發展和城鎮化的不斷推進，對能源需求建設項目增加，由于建筑過程消耗大量能源，建筑業已成為我國主要的耗能行業之一。在現代化建筑設計期間，加強對電氣的設計是基本環節也是重要環節，隨著電氣設備功能的改變，設備數量也出現明顯的增加，這也使建筑電氣線路設計方式更加復雜，當前電氣設計應以防止事故或故障為前提，避免因電氣設備的結構和裝置存在缺陷，不能滿足安全要求而引起觸電事故，因此，在電氣設計過程中，保證建筑電氣設計的科學性至關重要[1]。

1 建筑電氣設計概述

在我國經濟迅速發展的背景下，人們生活質量有明顯的提升，涉及生活的方方面面，而建筑電氣就是其中的代表項目之一。科技的進步和國家政策的推動，大大促進了電氣結構的設計，在當前形勢下電氣結構已經從簡單的照明向多功能轉變，“配電設備和電路”也變得越來越復雜。首先，建筑電氣設計應根據建筑物規模、功能定位和要求確定使用場所；其次，需要明確變壓器的容量與要求，包括備用電源、應急電源類型的研究；最后應結合規范知識、設計經驗和建筑實際情況進行綜合分析，通過找出問題、揭示矛盾、分析研究，進而有效解決問題。

2 建筑電氣設計的原則

2.1 滿足建筑設計的實際需要

考慮建筑電氣項目范圍較廣，以及電氣使用場景也較為復雜的特點，主要可以從采光、溫度、舒適度的角度考慮，結合建筑對這些基本要求的精細度以及最終達到良好的效果進行設計。對于實驗室、工廠、娛樂場所等有特殊用電要求的建筑，可結合實際用電數據進行嚴謹分析，靈活運用新材料和工藝手段旨在促使建筑電氣設計可以達到國家標準，滿足建筑用電要求[2]。同時，建筑工程的具體情況因地理環境、人文環境、建筑用途等不同而有很大差異，建筑用戶對其電氣工程建設的要求也不同，在電氣設計過程中為滿足建筑物的適用性，需要考慮建筑工程的特性和以滿足建筑物電力需求為主要目標，提供可靠的電力負載，如建筑物或業主還有其他用電需求均需要考慮其中，在充分考慮用電特點的基礎上，制定有目的的工程設計方案，滿足正常用電需求與特殊用電需求。

2.2 以節能環保為指導思想

在社會快速發展的情況下，我國能源資源供應承受著巨大壓力。在電力工程建設中，應充分考慮工程應用的經濟效益，而在電氣設計過程中應盡量避免過多的成本投入和能源資源的問題。由于建筑行業屬于第三方行業，很多企業為了節省建設成本，使用的材料并不具備節能環保的要求，甚至在施工期間使用質量不符合要求的電氣設備和落后的技術，就會增加能源消耗。新時代，世界面臨能源問題，新能源成為各國討論的重要話題，而節能環保則是大勢所趨，在建筑設計本身應嚴格遵循節能環保的指導思想，在整個設計過程中，始終貫徹節能理念，避免建筑后續使用中的能源損失，但是一味追求節能，不僅會增加其他成本因素，也會造成資源浪費。而以長遠戰略發展眼光思考問題，正確權衡資源投入與節能的關系，平衡建筑電氣設計的節能，有助于建筑電氣設計人員制定符合長遠發展的策略。

2.3 正確理解“節能”的含義

建筑電氣設計節能的關鍵在于節省不必要的能源消耗，在進行建筑電氣設計期間應基于實際用電考慮，在確保電氣系統可以滿足日常生活和工作需求的基礎上，正確區分非強制性能源消耗與強制性能源消耗，為將一些不必要的能源消耗降至最低，就需要相關設計人員準確了解“節能”的意義。可以先找出那些與建筑功能無關的能源消耗，綜合考察后再采取相應的具體措施，降低輸電線路的電阻值[3]。

3 建筑電氣設計中的電力供應與節能設計

3.1 建筑電氣設計中的電力供應

在當前建筑工程中，電氣扮演著非常重要的角色，一旦沒有電，整個建筑的功能就會大大降低，因此，只有切實保障建筑物穩定的電力供應，才能有效維持建筑的正常運行。一般來說，供電設計包括供電的電壓、來源、距離和可靠性，當前電力系統設計期間需要準確掌握電力負荷的性質，設備總容量和計算的負荷，包括數量、容量、位置及變電站主接線；無功補償容量及補償前后功率因數；后備容量及后備電源方式；繼電器保護配置及整定及測量儀表的配置。在高層建筑中，具體的功率容量是結合實際負荷大小和當地電網約束，根據用電負荷的性質、負荷等級和重要性，安裝設備發電機組和應急蓄電池電源，這樣，當發生事故或其他緊急情況時，其事故照明、安全設備、消防設備、電梯等重要設備設施都可以正常運行，進而有效保證能耗[4]。

3.2 建筑電氣設計中的節能設計

3.2.1 照明節能設計

對于節能照明設計主要是在提高光照效率的情況下，從一定意義上降低照明系統的功率消耗，有效達到能源利用最大化的目的。一般來說，照明節能設計主要有以下3 種：①照明方式的選擇。應充分利用自然光，這是節約照明能耗的重要途徑之一，即電氣設計人員應盡量考慮與自然相結合，在設計中采用光和人工照明的方式，從而在很大程度上節省照明功率。②選用適當的燈具。基本原理是在不同場所下應選用不同的燈光。③選用適當的照明手段或設備，這是一個有效的節電手段。

3.2.2 變壓器的優化選擇

作為配電系統的基礎設備，變壓器是供電的基本裝置，一般包括鐵損和銅損。變壓器材料與制造工藝有關，在一般情況下，要想提升建筑電氣設計效果，就可以選擇較好的節能變壓器，由于變壓器的功耗與負載大小有關，因此，在選擇變壓器容量和臺數時，應根據負載運行的時間變化選擇變壓器的運行參數和臺數，這樣就可以盡量減少不必要的損耗。

3.2.3 減少電路損耗

當輸送功率后線路系統將會出現大量電力消耗，這與線路長短和負荷高低密切相關，這就需要盡量增加系統的系數，減小線路阻力以降低其消耗。主要包括：①線路路線的選擇。選擇線路路線期間應確保其適當的原則，減少線路過長現象發生，線路中盡可能避免走彎路，盡量走直路。②正確選用電線橫截面。電線電纜的截面積應按照當前情況和技術情況合理選定，對于較長的線路，在符合載流量和電壓降的前提下，應提高電線電纜橫截面面積。③合理選擇變電站地點。變壓器、供電所應盡可能接近供電中心，盡可能減小供電長度，以降低不必要的電力消耗[5]。

4 建筑電氣設計的注意事項

4.1 電氣線路布線注意事項

在建筑電氣設計過程中，由于電氣線路本身比較復雜，屬于上下交叉的形式，即使是小規模的項目而言，使用的線纜長度也在10000m 左右，所以電氣線路損失也較嚴重。針對這種情況，在設計建筑電氣電路時，線損問題應引起高度重視，應合理準確地規劃變壓器的安裝容量、位置以及做好線路的相關排布，實際上，在很多建筑工程中，為了最大限度降低成本，都選擇了存在較大安全隱患的鋁芯塑料電線，但是鋁線的機械強度比銅芯塑料線低，強度高，導電性差，更重要的是同規格鋁線使用壽命比銅線短很多，鋁線經過長時間的使用，電線老化得更快容易引起火災[6]。對于住宅建筑而言，內部線路的線徑應根據實際使用情況選擇，例如空調線路應使用截面不小于4mm 的銅芯塑料線，一般插座和照明電路線應采用截面2.5mm 的銅芯塑料線，由于家居中普遍采用微波爐這種添加各種非線性負荷的家用電器，而且此類家電在使用過程中也經常會導致電路出現諧波，所以家庭電纜的選用一般依據設備溫度、加熱要求、相對便利的電流密度以及負載損耗，考慮到這些原因，家庭電纜應盡量采用16mm銅芯塑料電纜，以適應建筑電氣的使用要求。

4.2 高層建筑電氣設計注意事項

考慮到建筑電氣用電的安全性，國家對高層電氣系統的設計有著較高標準，因此，在高層建筑的電氣設計中，正確選擇高壓電源尤為重要。高層電氣設備施工操作相對復雜，穩定性不好，影響因素多，在設計中設計人員必須充分了解與接線相關的因素，規劃人員在建筑物的電氣設計中只能計算部分電氣負荷的裝機容量，有些只能估算，卻無法掌握真實的情況，因此設計人員要考慮其可靠性，根據高層建筑照明電路特點，應采用母線與供電負荷分離的配電方式，其中供電負載宜采用徑向供電方式。此外，電氣設計應充分考慮建筑物的基本結構特點，例如，由于房屋空間大、墻距大、墻體設備多、接地管多，對建筑電氣設計的要求也較多，這就應該考慮采用電氣控制的自動化系統實施設備管理，甚至可以在此期間選擇抗震技術措施，如配電柜、照明裝置等電氣設備，滿足抗震管道層的貫通、建筑物伸縮縫、沉降縫的設置與管理等。現階段，我國各行各業都在強調節能減排，并著力打造循環經濟與綠色經濟，其中電氣設計產業也不例外，而針對電力過剩現象也應作為分析社會經濟的重點內容，在電氣設計過程中應本著經濟、安全、節能、環保的基本原則和現有技術水平，采用高效變壓器、節能燈、節能配電方式、無功補償裝置等，以減少電能損耗，達到節電的目的。

4.3 建筑照明系統設計注意事項

在照明設計時應根據視覺要求、作業性質和環境條件，通過對光源、燈具的選擇和配置，使工作區或空間具備合理的照度、顯色性和適宜的亮度分布以及舒適的視覺環境。在進行一般照明系統設計期間，照明設計應采用高效光源和燈具及節能控制技術，合理采用智能照明控制系統，還需要設計其具體亮度標準，避免出現照明過高的情況，以及出現照明過低的情況，防止由于照明亮度分布不一導致眩光的發生，只有保證照明亮度處于固定狀態下才可以促使其照明系統可以正常運行[7]。

同時，還需要加強對消防應急照明和疏散指示系統的研究，在建筑發生火災、電源故障斷電或其他災害時，應急照明對人員疏散、消防和救援工作，保障人身、設備安全，進行必要的操作和處置或繼續維持生產、工作都有重要作用。不僅要確保光源可以第一時間被點亮，還需要根據各建筑物的性質，合理設置疏散指示標志，能更好地幫助人員快速、安全地進行疏散。對于空間較大的場所，人們在火災時依靠疏散照明的照度難以看清較大范圍的情況，依靠行走路線上的疏散指示標志，可以及時識別疏散位置和方向，縮短到達安全出口的時間，為人員的逃生奠定基礎。

4.4 低壓配電系統設計注意事項

在進行低壓配電系統設計工作中，低壓配電系統導線載流量與斷路器整定電流不匹配以及供電路線中受到的斷路器保護等等問題，這些是在實際的工作中經常遇到的問題，也是我們電氣設計人員最應該掌握的基本知識，對于此類問題的處理辦法是先要計算負荷電流，在此基礎上更加科學有序地選擇導線，從而使得整定電流能夠控制在合理的范圍之中，使導線受到短路器的有效保護。不僅如此，還更應該了解所選用的電器產品性能，并根據工程的具體情況進行選擇。總之，應嚴格按照《低壓配電設計規范》進行設計，并應結合其他相應的電氣專業規范的要求，高要求高標準，從整體出發，全面考慮各種因素，以確保供電安全的可靠性。

5 結語

電氣設計是民用建筑中關鍵的內容之一，但隨著現代市場經濟和社會管理的發展，建筑電氣設計也就顯得更加復雜，尤其在建筑設計與施工過程中，因為常常沒有嚴格按規定的標準實施電氣設計，亦或是對某些特殊需要重視的情況與項目未能予以充分的注意，許多實際建筑電氣設計往往并不正確，同時建筑電氣設計質量也不達標，因此，常常會出現重大的安全隱患，造成嚴重后果。為了提高建筑電氣設計安全，降低綜合成本，建筑電氣設計人員需要從安全的高度，提升管理水平。總的來說，目前中國建筑業發展很快，從可持續發展的觀點出發，對建筑能源優化利用尚有較大空間，為了建立合理的建筑節能減排觀念，就需要從專業發展方面入手，經過廣泛思考與探索，深入每一個工程，并提出嚴格的設計與電氣執行政策，這樣不但能夠直接獲得經濟效益，而且也對中國建筑業的經濟成長與新能源開發有著重大作用。