對建筑電氣設計的分析

何融

（深圳市華陽國際工程設計股份有限公司廣州分公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著國內建筑行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的電氣工程技術應用在建筑設計中。對于建筑電氣設計工作而言，需要嚴格落實國家標準和規(guī)范要求，做好電源、消防以及節(jié)能等方面的設計，保證建筑、人員、設備的安全性，并提升供電環(huán)節(jié)的安全性、可靠性水平。

1 建筑電氣設計的重要原則

（1）實用性原則。設計人員在開展電氣設計工作期間，應當對設備選型引起重視。同時，還要確保電氣設計能夠滿足用電量日益增長的需求。設計期間，要將遠期用電負荷增長情況作為設計依據(jù)。其次，設計人員應當對建筑實際情況做出了解，防止由于滿足不了用電需求而出現(xiàn)電氣改造的問題。此外，確保電能質量達標，保證建筑內部各類用電設施能夠滿足其工作狀態(tài)。

（2）經濟性原則。設計人員應當對整個建筑的工程建設造價進行充分的考量，并且還要結合當前國情，提高建筑電氣設計的經濟性效果，確保電氣工程運行期間能夠降低能源消耗。此外，設計時要考慮到建筑的節(jié)能效果，并對周圍環(huán)境起到保護作用。

（3）節(jié)能性原則[1]。建筑電氣設計過程中，要采取可行、合理的節(jié)能措施，減少能源的消耗。比如，建筑電氣設計中，變壓器、傳輸線路功率損耗都屬于可控損耗的范疇，通過加大控制力度，提高建筑的節(jié)能效果。

2 建筑電氣設計要點研究

2.1 電源設計

為滿足建筑的用電需求，可以在建筑電氣設計中設置兩個獨立的電源。如此一來，便能提高供電過程的可靠性。具體設計環(huán)節(jié)中，電源數(shù)量可以結合實際的負荷大小做出調整。同時，還要與當?shù)氐碾娏Σ块T做好溝通，明確當?shù)氐膶嶋H電網(wǎng)情況之后再做決定。其次，大多情況下兩路同時供電，互為備用。此外，電氣設計過程中應當結合建筑的實際用電情況，專門設計應急備用柴油發(fā)電機組。在特殊的情況下，能夠在15s 內迅速自動啟動供電，保證建筑內部各類設施的正常運行，為疏散照明以及消防設備等供電。

2.2 消防設計

對于消防設計而言，主要進行配電系統(tǒng)設計、聯(lián)動控制系統(tǒng)設計以及自動報警系統(tǒng)設計等內容（圖1）。需要注意的是，電氣消防設計與給排水工程、暖通工程、土建工程之間有著密切的聯(lián)系，設計時應與相關人員做好溝通協(xié)調，確保電氣消防設計的安全性、可靠性，使得消防功能得到充分的發(fā)揮。一方面，設計期間應當遵循“預防為主，消防結合”的基本原則。另一方面，對于主電源、備用電源的設計，線路要分別進行敷設，并且要將線路敷設在不同的金屬線槽內部[2]。如果需要將其敷設在同一個金屬線槽內，二者之間應當增加隔離板，并且還要在線槽的外部涂上防火涂料，改善線槽的防火能力。

2.3 防雷電設計

建筑防雷電設計是一項復雜性、系統(tǒng)性的工作，需要建立完善的防護體系。防雷電設計的基本原理是為雷電流提供良好的泄放通道，主要采用的措施有分流、均衡電位以及屏蔽、合理布線、接地等。通過做好建筑電氣防雷設計工作，能夠最大限度的保證建筑內部的人身安全。首先，分流設計期間，可以采用引下線的方式把接閃器上的雷電流順暢的泄放到大地。分流的效果與引下線的數(shù)量有著密切的關系，隨著引下線數(shù)量的增多，每根引下線所通過的雷電流就會減少，感應范圍也將隨之減小。如果建筑物的高度超過30m，那么要從30m 算起，每隔6m 左右沿著建筑物的四周設計水平避雷帶，同時還要和引下線相連。如此一來，便可以降低引下線的電感，并且還能減少反擊電壓。其次，均衡電位設計。均衡電位主要指的是建筑的各個部位都能夠構成同一電位（等電位）。設計期間，需要把建筑每個部位的結構鋼筋與內部各種類型的設備金屬外殼、金屬管道連接，使之成為統(tǒng)一的導電體。這樣一來，建筑的內部就不會存在電位差等問題，進而避免了反擊問題的發(fā)生，保證了內部人員的安全。此外，就是屏蔽設計。通過開展屏蔽設計，能夠內部的各類通信設備、電子計算機起到良好的保護作用。同時，建筑內部可能存在大量的精密儀器、微電子設備等，做好屏蔽設計也能起到良好的保護作用。需要注意的是，防雷裝置接閃期間，容易對內部的設備產生電磁干擾問題，且易受到電波的電磁輻射。為解決此類問題，應當加強對鋼筋混凝土結構頂板、墻體以及梁、柱等結構的應用，使建筑形成一個六面體的網(wǎng)籠，進入能夠屏蔽掉電磁脈沖產生的危害。綜合防雷接地系統(tǒng)如圖2 所示。

2.4 高低配電系統(tǒng)設計

一方面，對于高壓配電系統(tǒng)的設計，隨著建筑層數(shù)與體量的不斷增大，上文中提到需要設計兩路相對獨立的電源進行供電。具體設計期間，高壓應當采用自動切換單母線分段，且二者互為備用關系。其中，母線分段數(shù)量受到電源進線回路數(shù)的影響，設計期間應當引起重視。另一方面，設計時應結合建筑的實際情況，做好高壓系統(tǒng)、低壓干線配電方式的選擇。大多情況下，主要使用的是放射式系統(tǒng)，每個樓層的配電系統(tǒng)可以采用混合式系統(tǒng)。對于電力管道豎井，設計時可以采用插接式母線槽，由于水平干線走線難度較大，設計期間宜使用全塑電纜以及豎井母干線進行聯(lián)接[3]。同時，還要在每一層的樓豎井位置，單獨設計層間配電室。如果建筑的層數(shù)相對較多，且用電負荷過大，可以按照層數(shù)分區(qū)供電。除此之外，還可以將變壓器分散的設計在建筑的地下層、中間層或者是最頂層。另外，就低壓配電系統(tǒng)的設計而言，各級開關宜選用自動空氣開關。設計過程中，應當按要求設置瞬時、短延時以及長延時三級過流保護裝置。對于自動空氣開關的各級保護，應當進行選擇性配合，避免越級跳閘等問題的發(fā)生。

2.5 節(jié)能設計

節(jié)能設計工作中，既不可以限制建筑的使用功能，損害建筑的使用需求。同時，也不能過于追求投資的最小化，而是應合理做好建筑電氣節(jié)能設計，提高電氣系統(tǒng)的實用性效果。設計期間，可以通過提高電氣設備的運行效率，降低設備的電能損耗，并盡可能多的選用節(jié)能設備，進而實現(xiàn)均衡負荷。設計人員需要合理選取設計系數(shù)，降低線路損耗問題，減少設備運行期間的維護費用。上述措施的應用，能夠顯著提高電力能源的綜合利用率，進而達到節(jié)能效果。首先，在開展照明系統(tǒng)的節(jié)能設計時，要確保照明設施不產生眩光的問題，并選用高效率的照明燈具。室內宜選用高反射比的材料，提高光線的利用率。其次，要定期開展天然采光設施、人工照明設施的清潔工作，提高其照明效果。此外，對于配電變壓器系統(tǒng)的節(jié)能設計而言，應當提高系統(tǒng)的運行效率，根據(jù)變壓器無功率經濟運行方式，對其做出優(yōu)化設計，降低電能的消耗。另外，由于建筑電氣設計相對復雜，設計人員應當事先熟悉各種類型的圖紙，提高電氣設計的規(guī)范化、標準化效果，發(fā)現(xiàn)問題及時進行解決。最后，由于建筑內部有著較多的接地系統(tǒng)，比如防雷接地、設備接地等。如果將這些接地系統(tǒng)分開設計，那么其難度將大大增加[4]。鑒于此，應當結合電氣設計的規(guī)范要求，合理選用各個系統(tǒng)的共用接地體。需要注意的是，不能使用共同接地線。

2.6 智能電氣設計

智能電氣設計是整個電氣系統(tǒng)設計的重要內容，隨著智能化時代的到來，越來越多的智能控制技術應用到電氣工程設計工作中來。具體設計期間，應注意以下問題：一方面，設計人員應嚴格遵循“先進、可靠、實用”的基本原則。在此期間，應當從經濟方面進行考慮，對電氣系統(tǒng)進行簡化，減少工程投資成本。另一方面，設計時要加強對智能控制技術的應用，結合工程的實際情況，遵循“實事求是、因地制宜”的基本原則，對不同系統(tǒng)、設備的適用范圍做出研究，并從項目的實際情況出發(fā)，選用合理的智能控制系統(tǒng)與設備，確保其功能得到充分發(fā)揮，同時又達到簡化系統(tǒng)的目的。智能化系統(tǒng)如圖3 所示。

2.7 電梯井道設計

電梯井道的設計主要包含兩部分內容：照明供電設計、檢修插座設計。首先，具體設計工作中應當對設計方案進行詳細的說明。對于電氣設備而言，主要由電梯生產廠家提供成套的設計方案。在開展電梯井道照明電源的設計工作期間，應當和專用回路進行良好的連接，同時還要保證電源可以滿足電壓安全等方面的要求。通常情況下，設計人員對于電梯機房配電箱的設計，會在照明專用回路連接一個變壓器，確保運行期間可以把電壓轉化成安全應用電壓（36V）。同時，還要將其與井道照明燈進行連接。此外，井道照明燈設計工作中，要確保與坑頂、坑底的距離均在0.5m 左右，并且還要控制好與相鄰照明燈之間距離，二者之間相隔7m 為宜。如果電梯井道的距離比較長，需要安裝的燈具設備也會隨之增多。設計時應當對變壓器的容量做出準確的驗算，確保滿足使用要求。此外，在電梯井道坑底內部，還應當設計固定的單相電源插座，插座與坑底的距離要控制在1m 左右[5]。

2.8 變配電所設計

變配電所設計環(huán)節(jié)中，其位置會受到場地高低的影響，如果地勢較低可能被積水侵蝕。如果變配電所所處的位置相對較低，或將其設計在建筑的地下停車場等位置。在受到強降雨天氣的影響下，極有可能被雨水淹沒，進而影響到供電的穩(wěn)定性。除此之外，如果地下室地勢比較低矮，同時沒有開展防水測試等工作，也可能存在積水的問題，這對于電氣設備會產生致命性危害，甚至影響到周圍居民的安全性。鑒于此，對于變配電所的設計應重點做好選址工作，盡可能提高變配電所的高程，必要時要應做好防水措施，防止地下水滲漏所導致的安全性問題。常見變配電所如圖4 所示。

3 結語

建筑電氣設計牽扯的內容比較多，設計時既要避免能源浪費、投資成本增加的問題，同時還要提高電氣設計的可靠性、安全性，提升電氣系統(tǒng)的實用性效果，確保各項功能得到充分的發(fā)揮。設計期間，要重點做好電源、消防、防雷以及節(jié)能設計，提高電氣設計整體水平。