探討建筑電氣設(shè)計中的常見問題及應(yīng)對措施

蔣飛穎

（四川廣匯蜀信實業(yè)有限公司，四川成都 610094）

0 引言

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

1 建筑電氣設(shè)計中常見問題的三種類型

1.1 節(jié)能設(shè)計方面的問題

在建筑工程的能耗體系中，電氣系統(tǒng)占據(jù)著極高比重。同時，隨著我國社會民生質(zhì)量的不斷提升，建筑用戶的用電需求勢必會持續(xù)增長，從而進(jìn)一步提高電氣系統(tǒng)的能耗量級。現(xiàn)階段，我國乃至世界正面臨著嚴(yán)峻的能源危機問題，綠色節(jié)能成為社會大多數(shù)領(lǐng)域改革發(fā)展的主要方向。但與現(xiàn)實背景相矛盾的是，仍有部分人員在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計時，缺乏節(jié)能減耗的工作理念，并未嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及限電要求，進(jìn)而出現(xiàn)變壓器選型不合理、照明設(shè)備落后低質(zhì)等問題，造成大量非必要的電能資源消耗[1]。

1.2 線路設(shè)計方面的問題

電氣線路具有傳輸電能資源、維持設(shè)備運行、防止電氣事故等多項功能，其設(shè)計質(zhì)量對電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要影響。現(xiàn)階段，電氣線路設(shè)計存在的問題相對多樣化：首先，在設(shè)計實踐中，由于專業(yè)素質(zhì)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(zhì)。鋁的氧化性較強，其在接觸空氣后會在數(shù)秒內(nèi)形成氧化鋁薄膜，并呈現(xiàn)出較大的膜電阻。同時，鋁的膨脹系數(shù)為23×10-6/℃，遠(yuǎn)超銅、鐵等其他金屬導(dǎo)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(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象。所以，對電氣線路進(jìn)行鋁制線芯設(shè)計，將會導(dǎo)致線路在運行過程中出現(xiàn)異常升溫的情況，進(jìn)而埋下極大的火災(zāi)隱患；其次，在設(shè)計線路外部保護(hù)層時，若工作人員并未充分考慮到絕緣、磨損等方面的質(zhì)量要求，選用了尺寸、材質(zhì)不合理的保護(hù)材料，也會埋下漏電、起火等線路安全隱患；最后，建筑電氣設(shè)計中會涉及大量、多樣的線路類型，且分布情況相對復(fù)雜。在此背景下，若工作人員并未做好線路布局的合理設(shè)計，致使線路出現(xiàn)異常彎折、密度過高等情況，將引發(fā)線損增大、相互干擾等問題，對電氣系統(tǒng)的平穩(wěn)運行構(gòu)成威脅。

圖1 金屬線芯

1.3 防火防雷設(shè)計方面的問題

據(jù)我國相關(guān)部門統(tǒng)計，在2011-2016年間，我國境內(nèi)電氣火災(zāi)共發(fā)生52.4萬起，造成3261人死亡，超過兩千人受傷，直接產(chǎn)生的經(jīng)濟損失高達(dá)92億元人民幣。結(jié)合這些數(shù)據(jù)便可看出，防火設(shè)計在建筑電氣設(shè)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(shè)計人員沒有嚴(yán)格的消防安全防范理念，既沒有對建筑電氣系統(tǒng)中纜線、設(shè)備的防火性能引起足夠重視，又沒有布設(shè)有效的消防監(jiān)測、報警與應(yīng)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(fēng)險環(huán)境當(dāng)中，使得建筑電氣設(shè)計的成果質(zhì)量大打折扣。

雷電是自然環(huán)境中常見的災(zāi)害類型之一，當(dāng)建筑物受到雷擊時，將會瞬間產(chǎn)生大量的雷電流，并進(jìn)入到建筑電氣系統(tǒng)當(dāng)中，對電氣設(shè)備、電氣線路產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害，甚至直接造成電氣系統(tǒng)的運行中斷。在此背景下，若相關(guān)工作人員在建筑電氣設(shè)計中未做好接地系統(tǒng)的科學(xué)規(guī)劃，或缺乏接閃器、屏蔽器、防雷網(wǎng)等防雷措施的設(shè)置，將顯著降低建筑電氣系統(tǒng)對雷電災(zāi)害的規(guī)避和抵御能力，繼而埋下較嚴(yán)重的雷擊故障隱患。

2 建筑電氣設(shè)計中常見問題的優(yōu)化措施

2.1 節(jié)能設(shè)計方面的優(yōu)化措施

首先，應(yīng)做好變壓器的合理選型。在建筑電氣系統(tǒng)中，變壓器屬于基礎(chǔ)性的結(jié)構(gòu)元件，在電流、電壓的傳輸控制中承擔(dān)著重要作用。將這一設(shè)備作為節(jié)能設(shè)計的主要對象，具有很高的可行性與必要性。在實踐時，相關(guān)工作人員應(yīng)確保變電器具有自動投切的功能，以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)中沖擊性電負(fù)荷的有效處理，避免電能損耗出現(xiàn)異常增大。同時，還應(yīng)在滿足電路負(fù)荷水平的基礎(chǔ)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(shù)量，避免空載耗能的情況發(fā)生。

其次，應(yīng)做好照明設(shè)備的節(jié)能設(shè)計。在民用建筑尤其是房屋建筑中，照明系統(tǒng)是電能資源消耗的主要領(lǐng)域。同時，隨著相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，市場中節(jié)能燈具、變色燈具的產(chǎn)品類別呈現(xiàn)出了明顯增多的趨勢。基于此，設(shè)計人員在進(jìn)行建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)全面分析建筑空間的照明需求、環(huán)境色彩，繼而在選用節(jié)能燈具的基礎(chǔ)上，對照明設(shè)備的光照范圍、光照強度、燈光顏色、調(diào)節(jié)功能進(jìn)行合理把控，以此實現(xiàn)光照效果與建筑需求的最優(yōu)匹配，減少電能資源過度浪費[2]。

最后，應(yīng)做好電氣系統(tǒng)的智能化節(jié)能設(shè)計。在實踐中，工作人員可將大數(shù)據(jù)技術(shù)、PLC技術(shù)、云處理技術(shù)等智能化、自動化技術(shù)運用到電氣系統(tǒng)的構(gòu)建當(dāng)中，在電力線路關(guān)鍵節(jié)點設(shè)置合適的傳感器，并通過控制中心實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部變壓器、繼電器、電流互感器、電機組等設(shè)備裝置的集中控制。這樣一來，可賦予建筑電氣系統(tǒng)以適應(yīng)動態(tài)環(huán)境的變頻調(diào)整能力，確保電能資源的供、配、變持續(xù)處于最優(yōu)狀態(tài)中，從而達(dá)到降低能源浪費、提高電能利用率的效果。

2.2 線路設(shè)計方面的優(yōu)化措施

首先，要做好電氣線路主體材質(zhì)的選擇設(shè)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(dǎo)電性也更好，鋁金屬的熔點與抗氧化性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于銅金屬。所以，工作人員在設(shè)計實踐中應(yīng)盡量選擇銅金屬作為線芯材質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，還需結(jié)合導(dǎo)線的連接設(shè)備、布設(shè)方位，對銅制線芯的截面尺寸進(jìn)行合理調(diào)整。例如，進(jìn)戶線的橫截面積應(yīng)控制在16mm2左右，最低不應(yīng)小于10mm2；照明系統(tǒng)回路導(dǎo)線的橫截面積應(yīng)控制在2.5mm2左右；空調(diào)系統(tǒng)回路導(dǎo)線的橫截面積應(yīng)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(tài)下的阻抗也就越大，進(jìn)而對電壓質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，線路截面尺寸越小，也就意味著其單位時間內(nèi)的負(fù)荷能力越低。所以，一旦線路承載的電流、電壓超過其負(fù)荷水平，將會加快線芯的老化速度，并引起局部發(fā)熱現(xiàn)象，形成電氣火災(zāi)、漏電故障等風(fēng)險隱患。

其次，要做好電氣線路保護(hù)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計。在傳統(tǒng)時期，人們更傾向于用PVC材料進(jìn)行線芯的保護(hù)。但PVC材料防火耐熱的性能較差，當(dāng)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(chǎn)生腐蝕侵襲。所以，工作人員在設(shè)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(hù)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(hù)開關(guān)、智能繼電器、電流傳感器等裝置納入到建筑電氣系統(tǒng)當(dāng)中，從而對線路運行過程中的溫度、電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行動態(tài)采集、及時報警，以此降低線路故障的發(fā)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(dá)到協(xié)調(diào)兩種金屬膨脹系數(shù)差異、避免線路接頭過熱熔斷的效果[3]。

2.3 防火防雷設(shè)計方面的優(yōu)化措施

為了降低電氣火災(zāi)事故的發(fā)生概率與危害程度，工作人員在設(shè)計實踐中必須要構(gòu)建出全面化、動態(tài)化的防控體系。一方面，可從“防”的角度出發(fā)，將火災(zāi)探測器、火災(zāi)報警器、聯(lián)動控制裝置、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)等納入到建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，以此實現(xiàn)線路高溫、異常放電、故障電弧等火災(zāi)隱患的及時排查與自動控制，從而將電氣火災(zāi)事故扼殺在“搖籃”當(dāng)中；另一方面，可從“控”的角度出發(fā)，做好防火卷簾門、應(yīng)急照明燈、排煙裝置、噴淋裝置等方面的配電線路設(shè)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(zāi)的快速撲救、人員的有效疏散提供電氣支持。

除了防火設(shè)計以外，防雷設(shè)計也是保障建筑電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。在實踐中，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照防雷相關(guān)規(guī)范進(jìn)行接地系統(tǒng)的布設(shè)，并構(gòu)建出范圍合理的避雷網(wǎng)。這樣一來，當(dāng)雷電擊中房屋建筑時，雷電流會沿接地線路導(dǎo)入地下，或隨避雷網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)而分化消散，進(jìn)而避免建筑內(nèi)部電氣線路、電力設(shè)備受到侵襲影響。此外，還可將電涌保護(hù)器納入到建筑電氣系統(tǒng)當(dāng)中，也能達(dá)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(hù)器

3 結(jié)論

總而言之，建筑電氣設(shè)計水平的優(yōu)劣與否，與建筑用戶的工作生活質(zhì)量密切相關(guān)。所以，相關(guān)工作人員在設(shè)計實踐中，要秉持多元化的問題分析理念，對電氣系統(tǒng)可能存在的故障隱患進(jìn)行逐一排查、針對處理，以達(dá)到節(jié)能化、安全化、穩(wěn)定化的電力運行效果。