建筑電氣安全節能設計

吳曉東

（山西四建集團有限公司，山西 太原 030012）

建筑項目現代化發展的過程中，電氣設計在一定程度上決定著建筑電氣系統運行狀態及電氣設備使用性能，而在近年來日益提高對建筑電氣設計安全、節能要求的背景下，設計人員必須要深入研究建筑電氣的安全和節能設計。建筑電氣系統與人們生活、生產息息相關，同時和用戶使用舒適性、安全性等之間的關系也十分密切，只有在建筑電氣設計中貫徹落實安全、節能設計原則，才能為電氣系統安全性提供保障，促進資源的高效利用，保障電氣系統的能源消耗切實降低。建筑電氣設計過程，相關設計人員要遵循經濟性、安全性、適應性、節能性等多方面原則，結合國家規范標準，確保設計方案的可靠性切實提升。

1 建筑電氣設計原則

第一，節能性。受建筑類型差異化因素影響，其本身功能性方面也會有所不同，與此同時，對電氣設計方面所提出的要求也會有所不同，最終電氣設備類型也會存在差異。考慮到該方面情況，在建筑電氣設計中落實節能理念時，首要之處就是要將與建筑自身功能無關的電能消耗找出，以此為前提進行節能設計。與以往經驗相結合能夠了解到，電路傳輸中的功率損耗及變壓過程的功率損耗等為不必要電能消耗，所以可從這些角度進行節能設計。

第二，經濟性。建筑電氣設計中的成本投入較大，而要想為建筑工程綜合效益的最大化提供保證，就要從電氣設計方面落實經濟性原則。具體要以電氣基本使用需求的充分滿足為前提，盡可能利用較少的成本來最大限度降低能耗；與此同時，各種不必要浪費問題的發生也應嚴格杜絕。實際設計中，要以建筑實際情況為立足點，使盲目投資、建筑超負荷運行情況切實規避，保障建筑電氣的經濟性特征充分凸顯。

第三，安全性。建筑電氣系統與建筑物各項功能可否充分發揮密切相關，同時也直接影響著用戶電氣設備的使用，所以電氣線路的一個重點所在就是要具備安全性，如要保障線路具有穩定性、絕緣性等特征。只有建筑電氣系統的各項性能指標均處在標準范圍內，才能為建筑電氣設備運行的穩定性、安全性提供保障，進而將優質電氣服務提供給用戶。對此，建筑電氣設計中，必須要貫徹落實安全性原則，以此鞏固建筑電氣系統的穩定運行基礎。

第四，適用性。建筑電氣設計中，要立足科學角度開展設計工作，借此促進建筑物整體適用性的提升，如此才能為人們獲得更好的使用體驗提供輔助作用。對此，在建筑電氣設計工作開展時，要注意配電設計的科學性、合理性，為其投入使用后相應優勢的充分發揮提供保障。除此之外，建筑電氣設計中，也要結合各種外在條件，如光照度、通風情況等進行規劃，為建筑物內部舒適環境的營造提供輔助作用。

2 建筑電氣設計現狀

2.1 設計觀念陳舊

一些設計人員進行建筑電氣設計工作時，因設計理念不科學、不客觀，所以導致設計理念的積極指引作用難以充分發揮。面對此種情況，就需要相關設計人員與電氣設計行業發展情況相結合，在先進設計理念的學習、更新上加強力度，使自身落后、傳統的設計觀念得到積極優化、改進。然而，從現階段建筑行業發展實際情況來看，仍然有部分設計人員的設計觀念處在陳舊、落后的狀態中，在一定程度上阻礙了建筑電氣工程的發展，也給建筑電氣工程中新技術、新材料的應用造成了影響，不利于電氣工程的升級轉型。在未來的發展中，建筑電氣工程的重要構成部分之一就是節能觀念，其也是建筑行業的一大發展趨勢，所以需要設計人員注重自身觀念的積極更新，要順應時代發展，與時俱進地規劃、設計建筑電氣系統。

2.2 設計方式單一

得益于經濟水平的迅猛提升，我國民眾整體素養水平得到了大幅提高，在此背景下，人民群眾進一步提高了對建筑電氣工程方面的要求。此時，傳統的建筑電氣設計方式已經無法保障現代電氣工程發展需求的充分滿足，所以要想保障國民需求得到充分滿足，就要注重設計方式的多樣化，以此促進電氣設計水平的提升，保障設計方案的可行性、實用性特征充分凸顯。但從現階段部分建筑電氣設計情況來看，電氣系統規劃的過程中并未引進豐富、多元化的設計方式，仍然是以傳統單一化的設計方式為主，也存在直接沿用類似建筑工程中電氣設計方案的現象，并未結合用戶實際需求和社會現代化發展趨勢，導致電氣設計方案難以保障國民需求的充分滿足，也會影響建筑電氣工程的現代化發展。

2.3 缺乏對節能設計的重視

未來建筑電氣發展的一大趨勢就是節能。從傳統建筑電氣設計情況來看，并未在節能的重要性上提高關注程度，且進行建筑電氣設計工作時也并未貫徹落實環保方面的內容。而在當今社會，國家和社會各界、廣大人民群眾不斷提高了對節能環保理念的應用力度與重視程度，此時為確保節能理念能夠進一步貫徹和有效落實，相關設計人員就要在節能設計水平的提升上予以重點關注。如電梯設計環節，可借助智能化控制技術的引進，達到節能降耗目的。然而，從一些建設單位實際情況來看，并未對國家的號召進行積極響應，也未能與節能社會發展趨勢相結合來進行建筑電氣設計，過分注重利益的理念仍然十分嚴峻，致使建筑電氣系統運行中存在較高的能耗，也提高了建筑整體能耗。

3 建筑電氣設計的安全性要點

3.1 電力供應

在日常生活生產中，必不可少的一種能源形式就是電力，且社會中的任何活動開展時，一旦缺少電能的支持，必然會給正常的生產生活節奏帶來影響，甚至會致使社會發展出現停滯不前的現象，所以必須要為電力的穩定、充足供應提供保障。在現代建筑中，為滿足大量人們的居住和使用需求得到充分滿足，建筑項目開始逐漸趨于高層發展，而對于高層建筑來說，大多數配置的電源都為2路獨立電源，具體應以用電容量、負荷等級等為依據進行確定，為電力的穩定供應提供維護作用。除此之外，以負荷等級為依據，目前社會中的部分建筑也需針對柴油發電機進行配置，原因在于電力供應出現異常時，通過該發電機的及時啟動，可保障基本供電能在最短時間內快速恢復，進而最大限度降低事故造成的損失，也能夠在一定程度上保障建筑內部的安全性。需注意，為確保建筑火災事故的發生能夠從根本上規避，電力變壓器配置的過程中，要在變壓器規格的選擇上提高注重程度，以民用建筑為例，變壓器的設置應以干式及氣體絕緣等類型為主。

3.2 供電線路

城市中的居民群眾對用電有著較大的需求量。因建筑內部用電線路的顯著特征就是錯綜復雜的分布情況，所以選擇和敷設線纜的過程中，要以規范為依據有序推進，為線纜截面合理性提供保障，維護電氣系統的安全、穩定運行。建筑電氣安全設計中，通過供電線路的優化和完善，能更好地服務建筑物內的電路傳輸系統，與此同時，在建筑內供電線路任一環節有問題出現的情況下，都會嚴重影響建筑供電。對此，建筑電氣設計中，相關設計人員要以建筑所能承受的電力負荷為依據，與建筑具體應用環境相結合，保障供電線路材料的選擇具備最優性，使供電線路能夠切實滿足工程實際所需。完成建筑電氣設計作業的情況下，仍然要高度重視供電線路的運維管理，可定期安排專人檢修建筑物供電線路，檢修中發現建筑物內供電線路有安全隱患存在時，應進行及時處理和有效整改。

3.3 設備接地

在整個電氣工程中，較為重要的一個工序就是電氣設備接地，在接地的情況下，沿接地設備電流會流向地面，借此為用戶的安全用電提供保障。電氣設備接地的目的在于建筑物內有觸電事故發生的情況下，或者是雷擊影響整個建筑時，通過接地系統功用的發揮，能為建筑物內的用戶生命財產安全提供保護作用。對于不同建筑來說，其內部的接地系統特征有所不同，所以所產生的保護效果也存在差異化現象，但值得注意的是，建筑物內部普遍應用且有效的接地系統設計措施就是強化絕緣、電位聯結、安全超低壓等；此外，對于一般建筑來說，也會借助剩余電流保護器的應用，有效預防電氣火災和絕緣損壞等建筑安全事故。因建筑接地系統設計環節所用措施存在多樣化和復雜性特征，所以相關設計人員、施工人員需要以建筑實際特征、具體用途為參照依據，為電氣設計防護措施的妥善選用提供保障。

3.4 漏電保護

建筑物內部各種電氣設備運行中，常見的安全故障之一就是漏電，所以要引起重視，有效控制并保護易出現接觸漏電的部位，使用電安全影響人們日常生活生產的現象切實規避。具體來說，要借助合理設計和過往經驗進行電氣設計相關參數的設定；具體進行電氣設計時，應注意相關報告的認真翻閱，并基于有關規定的參考，為設計的科學、合理提供保障。從現階段我國建筑電氣設計情況來看，常用漏電保護措施的漏電保護裝置動作值為30mA，即漏洞電流超出30mA的情況下，漏電斷路器會自動脫扣，簡單來說就是跳閘，這一過程0.1s以內為限定的動作時間，目的在于使通過人體的電量超過危險值的現象得以有效防止，為人身安全提供保護和維護作用。通過多次反復測試發現，該參數值最為科學、合理，且實現的保護效果最為突出。但值得注意的是，因漏電保護和建筑物內用戶的生命財產安全密切相關，所以必須要進一步優化調整漏電保護參數，使其參數值達到最佳狀態，同時也應以實際情況為依據，注重漏電保護器的認真選用，且所選漏電保護器要確保國家相關標準要求的充分滿足，加之詳細檢測報告的具備，進而保障漏電保護器的安全性及使用效果。

3.5 消防設計

在建筑電氣工程中，尤為重要的一個系統就是消防系統，消防設計環節要與國家相關規范要求相結合，單獨處理消防系統線路，如進行對應的暗敷或穿金屬管等作業，此時即便有火災危害出現，也能夠正常啟用消防系統，確保消防系統在火災中的作用充分發揮。消防系統中較為重要的部分之一就是消防水泵，對于該水泵來說，應設立兩路控制方式，其中一路放置在消防控制室內，而另外一路應在消防水泵控制處安置。除此之外，電氣設計中，相關設計人員應基于現代科學技術的充分應用，保障建筑內火災警報滅火措施的自動化設計目標有效實現，如自動噴射滅火裝置及火災探測裝置等的設計，可保障建筑內部有火災險情出現時，借助探測裝置將火災警報及時有效拉響，與此同時，基于自動噴射滅火裝置的及時啟動，以此為前提將非消防電源斷開，并將緊急照明燈開啟，達到火災險情的及時有效處理目的。消防設計中，通信線路敷設方式是以暗敷為主時，材料的選擇過程應以金屬管或不易燃的塑料管為主，借此使消防保護作用充分發揮；若是以常規敷設方式為主，應注意金屬線槽的設置，確保防火保護目的切實達成。

3.6 家居電氣

建筑物投入使用中，往往會有大量家具及辦公等電氣設施設備存在，而將家居電氣安全設計工作做好，與住戶生命財產安全密切相關。首先，統一、規范管理技術標準。目前家居電氣安全設計中，首要問題就是標準問題及協議問題，特別是對于家居的智能化發展來說，技術標準及布線標準差異性的影響較大，且一些設備之間的高效互聯互通也很難實現，導致安全系統的統一性、整體性無法實現，致使其安全性能隨之降低。對此可通過嚴格統一標準的制定，規范管理家居相關電氣設備接口及數據協議等內容，基于家居電氣安全設計方向的明確，為家具電氣使用安全提供保障，維護居民生命財產安全。其次，搭建智能化、自動化的報警系統。該系統的應用，能對建筑內部情況進行實時管控，此時在建筑內部有火災發生的情況下，系統會將相應的警報及時發出，并開展消防系統的啟用工作。應用智能化自動化報警系統，利于火災的提前發現，可為火災的早發現、早撤離、早撲滅提供保障；該系統具體設計時，要注意建筑物消防要求的充分考慮，也應符合電氣設計相關標準。最后，電氣設備的合理選用。相關設計人員應以家庭用電具體需求為依據，針對家用低壓斷路器進行選擇，具體選擇環節應注意使用標準及家庭電源、施工特征等多方面要素內容的綜合考量。在家庭用電中，照明用電極易忽視，而作為不可或缺電氣設備之一的燈具，在家庭之中發揮的作用十分重要，所以燈具選擇的過程中，也要考慮其安全性。特別是在衛生間及廚房等潮濕環境中應用的燈具，應注意其質量的提升，盡可能以大品牌及質量可靠的產品為主；開關安裝的過程中，要在規避觸電危險上提高關注度。

4 建筑電氣節能設計

4.1 供配電設備

供配電系統設計的科學性、合理性，可促進配電系統控制便捷度的提升。為實現該方面目標，相關設計人員應注重各方面因素的綜合考量，如用電設備及供電距離等，確保配置方案盡可能優化。除此之外，設計人員也應與過往經驗相結合，基于負荷中心，將變配電等裝置合理布置在周邊區域，盡可能縮短供電距離，使線路得到有效節省，最大限度降低電能傳輸中的損耗，使節能降耗目的切實達成。變壓器選擇的過程中，要充分考慮用電需求，以季節性變化要求為依據，保障建筑用電分析更具科學性、合理性，同時也要注重功率因素的充分考量，基于功率因數的適當提高，有效減少能耗。

電能傳輸的基本載體、重要媒介就是電纜及電線，而受線纜電阻影響，也會損耗一定電能，導致不必要浪費由此產生。為規避該方面問題，因盡可能提高回路有功功率，切實減少能耗現象。對此，所選設計人員要具備豐富經驗，借此將電路設計工作做好，基于功率因數的提升，達到無功功率的控制目的，促進電能的高效利用。線路電流大小及線路電阻值等會在一定程度上影響線路損耗情況，在電流不變時，為解決電能消耗問題，就應盡可能降低線纜的阻抗，該環節設計人員要在影響線纜阻抗的因素上進行深入分析，如線纜材質、截面積等，可選小電阻導線，其能達到電能浪費的有效減少目的，可突出節能特征。除此之外，設計人員也應在供電距離上進行考量，輸送電能時所選方式盡可能為直線式輸送，最大限度降低線路上的電能損耗；也可將變壓器布設在負荷中心，縮短供電距離。

4.2 用電設備

在建筑電氣弱電系統中，較為重要的構成內容之一就是照明設施，其在建筑物內部發揮著不可或缺的作用。為確保照明設施的節能目的有效實現，就應盡可能減少光能損失量，同時注重自然光源的高效利用。自然光源高效利用的一個主要方式就是優化建筑設計，需要設計人員整合人工照明和自然照明，合理調整二者比例，同時盡可能減少人工照明使用量。除此之外，也應注意節能產品的高效應用，如LED燈，該產品的節能環保效果十分顯著，且LED作為冷光源之一，主要方式為半導體照明，并不會給周圍環境造成污染，與白熾燈相比，LED燈節約的電能可達75%以上。需注意，也可在電子鎮流器及電子觸發器等配件的應用上加強力度，特別是要在公共建筑場所照明節能設計上提高注重程度，盡可能保證所選燈具是以無功補償及智能照明等形式為主。

4.3 電氣工程調試

在完成每一電氣設備安裝作業的情況下，都要經過對應的調試、測驗，才能為其高效運行提供保障，使其價值充分發揮，促進建筑電氣安全節能水平的提高。首次調試測驗環節，第一，要借助通電的方式，對每一安裝完的電氣設備進行檢測；第二，以生產標準為依據，針對電氣設備空載、帶負荷運行情況進行調節檢驗；第三，嚴格審核機電維護數值，同時要將安裝圖的核查、校對工作做好，特別是要注意復雜設備設施安裝情況的優化、調整，完善并管控主要設施實驗設計及系統，進而基于電氣調試的科學開展，為電氣設備正常運轉提供保障。具體調試中，需要以相關標準為依據，了解、掌握各種詳細資料，如電氣設備圖紙信息及出廠質量情況等，為電氣調試工作高效完成提供保障；與此同時，相關調試人員也應檢查設施所在位置部署及電氣接線等情況。電氣安裝作業完成的情況下，應借助試運行的方式，促進電氣工程整體安全性水平的提高，而試運行環節，應詳細編寫電氣工程運轉操作方法及電氣系統運行操作規范，也要注意設備運轉狀態的詳細記錄，使缺陷問題得到及時解決，為電氣安裝與圖紙要求相符提供保障。

4.4 照明系統節能

安裝照明系統的目的在于為建筑室內有合適光線提供保障。對此，照明系統節能設計中，最重要的就是要關注自然光線的充分利用，相關人員應注意建筑結構的科學設計，確保外界自然光源能夠有效補充室內照明系統，使節能降耗目標有效實現。與此同時，也應注意節能燈具的優先選擇與大量使用。目前，建材市場上節能燈具有著齊全的種類，且技術也愈發成熟，更重要的是節能燈具的光照強度可切實保障現代人照明需求的充分滿足，加之節能燈具的優勢為能耗低、光污染強度低、較長使用壽命等，所以可進行大范圍推廣和應用。

4.5 電機系統節能

電機系統節能設計中，第一，要注重電機的合理選擇。其中較為關鍵的參數就是電機容量，需要相關人員優選匹配建筑電氣系統功能、負載率大于75%的電機，使降耗目的有效實現。第二，注意變頻調速方法的掌握。變頻調速作用在于通過轉速的不斷調節，確保系統實際運行需求得到充分滿足，實現高效化的電力輸出，切實提高系統電能的使用率。第三，注意無功補償方案的實施。為確保電機因高負載而受電感值影響的現象得到有效緩解，應針對其功率進行調節，此時有效的節能設計手段之一就是實施無功補償，關聯參數的同時，保障系統運行情況得到優化。

4.6 暖通空調節能

近年來，人們的生活水平開始大幅提升，隨之也日益提高了對生活質量的要求。受該方面因素影響，現代建筑中暖通空調設備有著較高的普及度。但在普及暖通空調的背景下，嚴重能耗問題隨之產生，所以為確保建筑電氣節能設計目標有效實現，相關設計人員應以時代特征為依據，在暖通空調的節能設計上提高注重程度，該環節應在接口對接及優化上予以密切關注，通過對接過程的完善，有效節約能源。具體可將一個弱電傳感器設置在空調接口部，借此來實時檢測并監控暖通空調設備，保障最大化的節能效果有效實現。需注意，設計人員也應在建筑室內空氣流通上提高關注度，要盡可能為每一房間的順暢通風提供保障，使暖通空調使用率有效降低。

5 結語

現階段，建筑工程施工建設中普遍存在的問題就是能耗較大、環境污染度高，其中以建筑電氣最為顯著。以上問題的存在，極不符合國家所提出的環境保護及綠色節能、可持續發展觀，所以要借助有效手段來解決上述問題。本文先分析了建筑電氣設計原則及現狀，之后探討了建筑電氣安全節能設計手段，希望能為建筑領域的可持續發展奠定基礎。