建筑电气设计中的安全及节能问题探讨

建筑电气设计中的安全及节能问题探讨

王超

广西紫慧电力工程有限公司

摘要：在建筑工程中由于电气设计功能的深化，各类用电设备的增加，使得建筑物内用电能耗猛增，经济效益降低，并极有可能发生安全隐患，甚至引发火灾。如何确保供电安全、降低能耗是决定电气系统能否安全持续运行的主要目的，基于此，就围绕建筑电气设计中的安全以及相关的节能问题展开全面系统的探讨，希望能为相关技术人员提供参考和帮助。

关键词：建筑电气设计；安全；节能

1、建筑电气节能设计方法

1.1对供、配电系统进行节能设计

实践证明，建筑设计中，供配电房、设备层、强电井、强电配电间、供配电设备、设施设计布局在什么位置，整个建筑物负荷等级的分类以及其具体化的电路路径设计方案科学与否，都将影响到供配电系统的运行安全及能耗高低。因此，在前期供配电的整体设计上，电气设计师需掌控高低压配电房布局、变压器型号及容量选择、高低压柜合理排布、供电方式确定、高低压配电系统配置，设计师需基于实际需求来设计方案，主要是要清楚建筑内部相应用电设备的安装位置和使用范围，并且以配电系统的整体协调性、经济性、安全性为考量，最终挑选合适容量的节能型变压器，并确定高低压柜数量和柜体开关回路数量；变压器及高低压柜在运行过程中的工作状态也需进行全方位监控，可以在配电设备、设施在事故萌芽阶段、异常情况发生时，及时发现，并得到及时处理，并在运行过程中可将前期数据和现行数据进行分析、对比以便在及时优化其工作性能，从而达到安全及降耗目的。低压配电线路的配电方式，设计师可根据建筑物内负荷的分布情况，灵活采用放射式、树干式、混合式方式中的一种或两种相结合的配电方式，并严格把控供电半径和距离，规避电磁场作用的影响。同时，电缆线路布局及敷设过程中，能耗问题还可基于以下两个方面来缓解。其一，使导体及线路中的电阻率得到控制，即线路缩短和优先使用铜电缆，从而降低电缆线路所受电阻的负面影响，进而降低电缆线路线损；其二，适当选型较大的电缆截面面积，选型就高不就低，从而优化线路、设备能效，并延长电缆的使用寿命，进而实现节能降耗；其三、电缆敷设所设计的电缆桥架、线管，设计师应充分考虑到各个厂家电缆工艺不同、电缆直径的不同，加大电缆桥架的规格型号，尽量避免电线、电缆敷设放入桥架或线管后，桥架内已无空隙，导致电线、电缆散热不良，线损增大，造成能源的浪费。

1.2照明系统设计

绿色建筑照明系统设计不仅要考虑选择节能型灯具、色温、照度调节、功率密度，还要考虑照明回路中手动控制、自动控制的配合，在条件允许的情况下，可以将地下室车库照明、楼梯照明、电梯前室照明、大堂照明等设计为智能照明控制系统，以达到安全、节能之目的；综合体尤其在较大公共建筑空间中，一方面为了高效率利用自然光源，采光位置与照明灯具的设计要保持平行，当自然光线充足的状态下，可采用红外线雷达、光敏感应或多种模式的时间控制器等开关选择自动开闭照明系统。另一方面，为了保障建筑内照明效果，运行正常，在自然光源照度不满足的状态下，可通过红外线雷达、光敏感应或多种模式的时间控制器等开关模式选择，自动开闭灯具数量及光源亮度，以此实现整体上的照明效果。

1.3对电机系统进行节能设计

该节能设计的第一个要点，就是合理选择电机。其中电机的容量是较为关键的参数。技术人员应优先选择与建筑电气系统功能相匹配，并且负载率够大于75%的电机，从而达到降耗的目的。第二个要点是合理使用变频器，因变频器具有变压、变频、稳压、调速等基本功能，因此变频器在各个领域得到广泛运用，

变频调速操作的作用是调整输出电源的电压和频率，根据负载端的实际需求，提供电机所需要的电压和频率，不断调节转速以适应系统的实际工况，以使电力输出效率更高，系统电能的使用率也相应提升，从而达到节能之目的； 第三个要点是合理使用无功功率补偿装置。现代建筑中，由于普遍使用电机、变压器、电缆等感性负载，因为无功功率补偿装置在电力供配电系统中可以提高电网的功率因素，降低供电变压器、电机等感性负载以及输送电缆线路的损耗，提高供电效率、改善供电环境，设计师可以根据供配电设备、设施以及负载设备的分布、容量等情况，遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。通过合理利用补偿无功功率装置，增加电网中有功功率的输送比例，减少发、供电设备的设计容量，减少投资，减少线损率，从而改善电机系统运行情况，以达到节省投资、高效节能、创造经济效益之最终目的。

1.4对暖通空调系统进行节能设计

暖通空调是现代建筑中的耗能“大户”。电气设计人员根据暖通设计人员提供的资料（设备参数、规格、型号、功率、要求等），双方充分沟通和理解、把握相应的节能要点，科学布局暖通空调系统。（1）综合调整和管控空调末端设备，结合建筑室内实际的温度需求和温度数值来计算并设置空调的日运行时间，从而减少无意义的能源浪费。例如，可基于对软件、参数等的设置来联锁空调系统的阀门、送风机等设备的功能，使其得到更精准的控制，继而在改善调温能效的同时实现降耗。（2）空调系统冷热回收合理的运用，实现能源最大限度的利用，达到节能、降耗之目的，目前许多空调系统冷热回收利用也在蓬勃发展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝器的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。从节能角度考虑，将系统中需要排掉的余热转移向需要热的地方是节能的一种趋势。全热交换器传递效率可达到75%—80%。还有一些常用热回收装置，如热管换热器、板式换热器、热回收环路等。（3）在暖通空调系统中合理引入DOAS系统。由此，空调就能够有针对性地进行送风，避免能量的逸散。这体现的是利用科技精准调控建筑温度，本质上也起到了节能作用。其中，新构成的暖通空调系统中，可结合全热交换器的应用来确保建筑内空气的清洁度。

2、建筑电气设计中的安全措施

2.1对接地装置实施保护接地

保护装置是预防人员触电和减少电气火灾的重要措施，在施工图设计中，不仅要注意接地装置的实际应用情况，而且要明确接地引线以及接地体的组合情况，根据实际情况，做好开关的自动控制工作。如果出现故障电流，可以自动断开电源，启动保护机制。如果实际使用时电源断开不及时，很有可能增加安全风险。在接地保护上要做好相应的设置工作，尤其是对一些空调、电暖、热水器等耗电量较大的设备，更是要注意其防漏电和接地的问题。设计师只有接地工作到位，才能保证设备平稳运行和用户用电安全。

2.2合理优化供电路径

设计师根据整个建筑用电负载分布情况，低压配电线路不能简单、单一的采用（放射式、树干式、混合式）配电方式其中一种方式、而应该根据用电负荷的分布情况、供配电室的位置，兼顾供电半径，灵活采用两种或三种配电方式，以便更好地控制供电线路的铺设，使电缆线路不至于因超出供电半径而带来材料的浪费、电力的损耗；供配电线路的优化与完善对于建筑内的电路传输系统具有重要意义，若建筑内供电线路任何一个环节出现了问题，都会对建筑供电产生极大的影响。

2.3重视消防建设

电气设计人员应充分利用现代科技实现建筑内火灾警报及灭火措施的自动化设计，例如，可以设计自动气体喷射灭火装置、火灾探测装置、消防设备电源监控系统、大空间水炮灭火等自动化设备，一旦建筑内出现火灾，探测装置可以及时有效地拉响火灾警报，同时启动自动喷射灭火装置，并在此基础上断开非消防电源并开启应急照明系统。设计在消防系统线缆敷设时，铺设方式应为暗埋、暗敷，如果采用明敷时，则在选择材料时，应选择金属桥架或者金属线管涂刷防火漆的方式进行敷设保护。

2.4对容易漏电的设备、设施做好防护及标记

电气设备、设施漏电也是常常出现的一类安全事故，需要高度重视，对容易出现触碰漏电的地方进行有效有效防护和保护，并做好警示标记，以免用电安全影响到人们的日常生活。需要通过合理的设计、应用经验来设定电气设计的相关参数。在进行电气设计时，要熟悉电气设备、设施等规格、型号、参数及相关试验报告，参考国家及行业现行规范、标准来进行电气设计。

2.5强化电力供应

建筑工程电气设计中的电力供应对整个建筑工程来说具有重要作用，一旦电力系统供应中断或不足，就会导致整个建筑瘫痪。因此，在建筑工程电气设计中，保障供电安全是一个需要重点关注的环节。首先，根据负荷等级的分类，确定引入供电电源回路的数量，特别是高层、超高层建筑及各类综合体，供电电源应由市政电网引来两回路或三回路电源专线负责为建筑物供电，其中某一回路电源专线发生故障时，另外一回路或二回路电源专线不应该同时发生停电，并能满足所有一、二级负荷的用电需求，这样才能保证其中一回路电源损坏、另外一回路电源电源自动补位供电，这样才能保证各供电电源之间形成三路进线，两用一备或两路进线、一用一备以及互为备用的运行状态，这样可提高供电的安全性和可靠性，达到保供电、高可靠性电力供应的目的和目标。其次，应设置备用大容量柴油发电机机组，一旦所有外部电源专线同时出现故障，不能保证建筑物供电的情况下，备用发电机机组启动发电，以便保证建筑内各种电气设备、设施、特别是消防动力设备、消防、智能化控制室、智能化系统、应急照明系统等的正常运行。另外，在电力输送装置的末端应设置漏电保护开关，以便建筑出现用电安全问题后可以自动断电，保证建筑内人员和财产的安全。

2.6电动机降压启动

建筑中使用比较多的鼠笼型异步电动机，因为鼠笼型电动机的启动电流是额定电流的5—7倍，大电流会引起较大的电压降，电压降达到一定数值，其他电气设备就有可能停止工作或引起故障，因此有规定频繁启动的电机，造成电压降不能超过10%，不频繁启动的电机、造成的电压降不超过15%，所以电气设计师要根据电动机功率、变压器容量、现有负荷三个因素来综合考虑，对大容量电动机确定是否采用降压启动，以避免影响其他设备的正常工作。

2.7校验检查线路

校验检查工作包括：系统检查、施工安全、设备安装注意事项、电缆占空比、配电箱大小、电缆线槽、空间安排等。检查过程中要注意做好参照物，及时发现可能影响工作推进的内容，使日后的工作可以得到更好的保障，有更高的便捷性。要做好检查，明确设计安排的细节，注意电缆、电线长度，使其处于标准范围内。

结语

建筑电气系统对建筑工程和建筑用户的重要性是不言而喻的，建筑电气系统好比人体的血液血管系统，分布在建筑物内的方方面面，因此在节能减排方面，设计人员应充分重视建筑电气设计中安全和节能问题，以便有效解决建筑工程的能源浪费问题，而不可仅单一满足建筑用户的用电需求。设计人员需不断学习、更新新知识、新技术、新规范等，并借鉴国内、外同行好的经验，做好图纸的深化、优化工作，比如：1、在严格执行国家和地方相关规范的前提下，建筑中的消防应急照明系统中原采用传统220V分散式应急照明灯具，能耗高、故障多、损坏率高、观感差等，如果设计改用集控集中的24V--36V安全电压应急灯具，其电力能耗低，可大幅降低蓄电池功率配置，降低能耗,减少故障率，使之更为经济；2、对于大电流的供电回路，可以采用密集型母线槽代替双拼或多拼的电缆敷设，这样可以提高供电的安全性、可靠性和经济性，从而让建筑工程达到理想的安全性和节能性。

参考文献

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