淺談合理設計民用建筑電氣的各個系統

單有枝

摘要:文章對民用建筑電氣設計中電氣設備的初期投資與運行費用如何達到經濟、合理進行了分析。

關鍵詞:民用建筑; 建筑電氣;電氣設計;經濟合理

中圖分類號:TU855 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0028-02

1概述

合理設計民用建筑電氣的各個系統和運用先進的電氣設備對滿足民用建筑功能要求及節約基建投資是極為重要的。在實際的設計中,往往由于設計的周期短、時間緊、任務重,設計時只重視設計的安全、可靠性,而忽視設計的經濟、合理性,致使在建設初期電氣設備投資的浪費。民用建筑電氣設計的經濟性就是電氣設備的初期投資與運行費用達到經濟合理。民用建筑電氣設計一般分為強電與弱電兩個部分,文章將根據筆者在工作中所遇到的實際問題及處理方法,就強電部分來討論民用建筑電氣設計初期投資的經濟性。

強電部分的設計主要包括高壓配電系統、低壓配電系統、動力照明干線系統、配電箱和電線電纜的敷設等,其設計的基本要求是安全、可靠、靈活、經濟、合理。

可靠性:根據用電負荷的等級,保證在各種運行方式下提高供電的連續性,力求可靠供電。

靈活性:主結線力求簡單、明顯、沒有多余的電氣設備;投入或切除某些設備或線路的操作方便。這樣就可以避免錯誤操作,又能提高運行的可靠性,處理事故也能簡單迅速。靈活性還表現在具有適應發展的可能性。

安全性:保證在進行一切操作切換時工作人員和設備的安全,以及能在安全條件下進行維護檢修工作。

通常在設計中只要滿足規范的要求就基本上能滿足上述三點要求,但經濟性同樣是設計電氣各系統的重要原則。考慮經濟問題時,必需從整個建筑的全局出發,根據建筑本身的特點,經濟合理地設計電氣的各個系統,然而可靠性與經濟性二者之間既有矛盾的一面也有統一的一面,如果過分強調可靠性,以配電系統為例,大部分設備由變配電所低壓母線放射式供電,勢必造成設備增多,投資增大,導致不必要的浪費,使經濟性下降;如果過分強調經濟性,減少設備,簡化結線,就必然會影響可靠性,當發生事故時會造成較大面積的停電,從而又會帶來損失,可見這樣的結果是不但降低了可靠性,同時經濟性也降低。因此在處理這些矛盾時,應當先滿足可靠性的同時再提高經濟性。高壓配電系統是一個工程配電的源頭,因此這一部分的經濟性主要體現在不出現故障,不造成整個工程斷電,要選用合格可靠的產品。低壓配電系統這一部分是一般民用建筑電氣設計的核心部分。低壓配電系統一般是由樹干式配電與放射式配電相結合而構成的,同樣一棟建筑采用同一層次的產品,由于設計系統的不同,會產生很大的價格差,直接影響到基建的初期投資,這里包括系統的構成與設計時計算系數和計算容量的選用。怎樣才能使系統既經濟又安全可靠呢?如何設計能降低電氣設備的成本呢?可以從四個方面解決,第一減少低壓配電柜的出線回路,第二在設計的過程中合理計算負荷容量,選擇好需要系數、同時系數以及功率因數,第三合理選擇電纜(導線)、保護開關的大小,第四合理選擇電纜(導線)的敷設方式、路徑和變配電設備的布置。下面就分別從以下幾個方面討論:

2合理選擇負荷容量,選擇好需要系數、同時系數以及功率因數

為什么要提到這幾個參數呢?因為它們直接影響到一棟建筑電氣設備、材料的投資。功率因數選用是否準確直接影響到計算電流,從而影響電纜(導線)、保護開關的大小;需要系數選用是否準確亦直接影響到計算電流,從而影響電纜(導線)、保護開關的大小;同時系數取值與負荷的計算容量還直接影響變壓器大小的選擇,若取值偏大而選擇大容量變壓器時,會造成將來變壓器運行時損耗的增大。因此在實際的設計中一定要調查研究在實際中同類設備運行時的情況,合理選用計算系數。如某住宅小區工程,總的建筑面積約22萬㎡,根據供電部門的要求,需從外引接二路高壓進線。我們根據對比以前樓盤的實際使用情況,要求降低住戶負荷計算標準,減少變壓器容量,若修改變壓器總容量為9270kva,則只需引接一路10kv高壓電源進線。既可降低工程造價200多萬元,又可減少今后變壓器運行時的損耗,節約能源。

設計時要考慮發展前景,負荷容量按適當超前的原則留有裕量。但這些年的發展過程中,隨著建筑智能化水平的提高,電量并沒有大幅上升,因為樓宇自控的調節、節能產品的選用、電能浪費的減少以及智能化水平的提高大部分是由計算機來實現的,對用電量的需要很低,因此在設計中可取低一點的系數。電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否,對合理選擇設備,安全可靠與經濟運行,均起決定性作用。

3合理設計低壓配電系統,減少低壓柜的出線回路

當我們做一個工程的電氣設計時,首先將負荷的種類和位置確定,將同一區域內相同性質的負荷,由低壓母線饋出的一個回路供電,這里的同一區域可以是同一層內,也可以是不同樓層但軸線位置相同的區域,這樣做可以減少低壓柜的出線回路,減少低壓柜的臺數,降低設備成本,缺點是當出線端故障或饋電回路檢修時會造成大范圍的斷電。然而此種情況在現實中發生的可能性非常低。例如我們在實際生活中的住宅樓一年或者更長時間基本上不停電,而這種住宅樓的電源進線大部分都是大容量的單回路供電的,而且現在電氣設備的性能越來越好,通常在不出現電氣故障的情況下是免維護不用檢修的,因此在非重要負荷采用大容量回路出線是可行的,也是降低電氣設備成本的有效方法。民用住宅樓的電源進線宜采用大容量的單回路供電,既可減少大量的低壓配電柜和低壓斷路器,又可減少進線電纜截面或根數,降低工程造價。

4合理選擇線纜截面、保護開關的大小

電線電纜的載流量需與低壓斷路器的整定電流配合選擇,使線路受到斷路器的保護,是每個工程都要遇到的問題,是設計人員必須掌握的基本功,看起來很簡單,但實際的施工圖中問題并不少,有的設計者往往考慮安全、可靠而加大導線截面。線纜規格選擇偏小者不安全,偏大者不經濟,也不好施工。因此,在無減小壓降等特殊要求的情況下不應隨意加大導線截面。

5合理選擇電纜(導線)的敷設方式、路徑和設備的布置

當我們在選擇電纜的敷設方式、路徑時,首先應充分了解工程條件、環境特點,充分了解建筑結構、各種設備和管道的布置,然后再決定電纜的敷設方式、路徑,滿足安全要求條件下使電纜最短,敷設、維護方便,達到技術經濟合理的原則。

總之,一個設計的好壞直接影響電氣設備的成本,上面還只是討論了較大系統方面的影響,而在實際的細部設計中還有許多值得探討的關于節約成本的問題,只有經過仔細的研究,根據實際情況,既為將來發展留出裕量又節省投資,這樣才是一個好的設計。