建筑電氣設計問題分析

文／陳威宇、朱愛魯 山東大衛國際建筑設計有限公司 山東濟南 250100

引言：

建筑電氣設計的質量直接影響到建筑的使用性能和用電安全。目前，建筑物電氣設計缺乏遠見、設備使用不合理以及電路設計不一致，影響建筑物對電力的正常使用。因此，電氣的設計需要嚴格遵守設計原則，同時有效結合現狀，制定出一定的有針對性的改進方案，提高建筑質量，滿足使用標準的要求。

1、標準的執行原則

1.1 “宜”字條款的執行

對于強制性條文和“應”字條款，設計人員都能嚴格執行，但對于“宜”字條款則多有爭議。規范最后附有規范用詞說明，其中“宜”表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做；而爭議在于何謂條件許可，立場不同看法不同，建設方注重投資，設計則偏于保守。對于不涉及安全的條文，設計院持保留態度，尊重建設方意見，但對于有關消防和用電安全的條文，設計和審查應嚴格執行。對于“宜”字條款應區分其類別，首先看規范推薦此類做法的原因，其次看其實際影響，最后還要符合當地有關部門的規定。對于消防類“宜”字條款，首先應執行，當不能完全執行時應采取補救措施。

1.2 帶數量級條款的界定

規范中有些條文帶有數字量級，以某個區間或上下限為判斷依據，此類問題牽涉到定性問題，多涉及到強條。針對此類問題，可以將漢字用嚴謹的數學公式表示，則其數量關系就很清晰了，對于計算結果則應保留到小數點后比規定值多一位。2.3 分檔選擇問題標準有一類表述，明確要求應按某一檔設計或采用某一檔次的設備，設計為了減少設備類型和規格，或為了更加安全可靠，而按高一檔標準設計或選擇了高一等級的設備，此時圖紙審查應予以寬容和理解。此類問題按嚴格標準執行沒有問題，規范一般是最低要求，設計適當提高要求是符合規范本意的。如果設計高于規范規定的標準，審圖可以按普通條文從經濟性角度提出建議，而不應按強制性條文提出。

2、建筑電氣設計中的不足

2.1 存在電氣安全隱患

大多數事故是由電氣安全造成的，電氣安全發展成社會關心的問題，因此國家通過了具體的法律和條例來規范電氣設計行為。目前依舊無法解決電氣安全隱患，這些影響因素包含居民的非法用電以及電氣設計不科學。對于后者，設計水平是電力使用安全的關鍵。（1）缺乏安全措施。在建筑物電氣裝置的實物設計中鋪設電線時，沒有采取任何保護措施，所以把照明開關安裝靠近地面。用電掩埋的安全隱患在某種程度上提高了短路的可能性——開關電路。（2）在使用電氣材料時，安全系數相對較低，例如在鋪設內部線路時，為降低生產成本，經常使用鋁芯塑料線，電線熔點低，表面容易氧化，線路負荷過高，火災風險高。（3）電氣設計深度不足。在電氣設計中，許多線路的設計很淺，很短，很難達到國家標準，缺乏深度設計也對電力和天然氣的安全使用構成威脅。

2.2 缺乏電氣消防系統

隨著高層建筑電氣和煤氣設施的數量和類型的增加，消防安全成為社會關注的焦點。在建筑的電氣設計中，最重要的問題是缺乏完善的消防電氣系統。例如，在設計火災報警系統的過程中，由于空間大小和空氣濕度和溫度的不同，不同場合引起火災的因素也會不同，在火災探測器的選擇上，在實際電氣設計中，火災探測器的設計和選擇沒有經過科學合理的規劃。在接地系統設計中，電氣火災系統得到接地系統的大力支持，特殊和公共接地是接地系統設計的關鍵要素。在實際電氣設計中，通常會出現非選擇和不符合接地環境標準的情況，例如地線與鋼筋或其他裸露線的接觸，這很容易導致電流循環現象，從而降低電導率。

2.3 節能設計缺乏效率

在國家促進環境保護、減少能源排放和節能的號召下，電氣設計應該積極響應政策，電氣設計盡可能降低能耗和提高效率。可是，目前建筑物中的電氣設計依舊沒有達到預期。對電氣照明系統進行設計時，要注重照明的選擇。但實際情況中，在設計電氣照明系統時，缺乏合理的照明選擇，導致大量的電力浪費。照明方式上，局部、混合、一般照明不合理搭配；在供配電系統設計中，通過合理控制供電系統的運行和轉換，可以達到降低功耗的目的。供配電系統設計中存在不合理的電源電壓選擇、不符合電源質量標準，以及選擇變壓器容積不合理等問題，這造成了電力和配電在運行以及轉換過程中會造成能源大量浪費。在電氣系統設計中，降低電機能耗對節能很重要，但在電氣系統的實際設計中，電機負荷的配置和模型沒有合理的選擇，計算能耗和重復使用等問題很多。

2.4 建筑節能設計不當

建筑設計過程中的節能是不容忽視的，也是當今建筑行業的一個主要問題。在反復使用和不充分使用非再生資源的背景下，提高資源使用效率和保護環境仍然是社會發展的關鍵問題。在設計過程中，由于節能設計中缺乏線路設計科學以及過早設計節能電器，能源資源損失更大。

3、建筑電氣設計問題處理方法

3.1 基于實際情況做好防雷設計

在公共建筑中進行電氣設計工作，需要增加對防雷裝置的關注程度，同時也應該將防雷作為設計的重點內容，需要分析建筑在防雷方面的需要，區分建筑防雷類別，還應該嚴格按照建筑防雷要求進行規劃。確定建筑在房屋設計方面的標準，結合建筑類型進行設計，在建筑防雷設計方面結合具體情況科學劃分，提高防雷設計的合理性、有效性。在防雷裝置安裝方面涉及接地極的問題，應該進行防腐與接地極的工作，在焊接環節將扁鋼彎折一定的弧度或者在材料選擇時，直接選擇直角扁鋼并在扁鋼外表面涂上一定量的油漆與瀝青，使用油漆與瀝青讓接地材料具備防腐的能力。在防雷設置方面應該確定建筑結構鋼筋的作用，將其作為防雷的引下線。當利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或鋼結構柱作為防雷裝置的引下線時，引下線根數可不限,其中專用引下線的間距不應大于18m，但建筑外廓易受雷擊的各個角上的柱子的鋼筋或鋼柱應被利用作專用引下線。在防雷設置方面，對于屋頂處擁有凸起金屬的建筑，可以將其與避雷線相接，從而提高設計的有效性。

3.2 基于安全隱患做好安全設計

在建筑電氣設計方面，設計人員應該關注電壓與電源的設計工作，確定建筑類型，靈活選擇設計方法，提高供電設計的有效性、合理性。在電壓與電源選擇方面，設計人員應該掌握供電系統的使用與運行情況，同時在設計方面需要考量設備應用情況，綜合多方面信息進行設計，由此可以提高供電設計內容的合理性，還可以確保供電系統穩定、可靠、安全地運行，當下大眾對電氣設備的應用量逐漸增加，會加大供電系統的負荷量。為提高系統運行的穩定性，需要為供電系統設置兩個獨立電源，電源間相互配合、應用，同時為電源配置緊急發電系統，由此可以提高供電的穩定性，保證建筑在特殊狀況下依然可以持續供電。當下我國大部分建筑選擇10kV 等級，但是對于用電量大的建筑，應該以35kV作為優先選項，提高供電的穩定性和可靠性。在高壓接線設計方面需要考量多方面因素，同時應該分析建筑類型、用途，綜合多方面信息設計系統，在提高系統供電穩定性、安全性的前提下，需要確保設計方案具備良好的經濟效益。關注高壓接線設計，為使其擁有科學、有效、安全、便捷等優勢，在設計高壓接線時需要關注實際情況，從實際出發設計高壓接線方案。當前建筑一般選擇兩個獨立的電源推進供電工作，在高壓接線設置方面以單線分段的方式為主，在該方式下可以自行切換，合理應用建筑內部的兩個電源。建筑安設的電源，其中一個在日常應用，另一個為備用電源。一般不使用分段的形式，但是對于個別特殊情況（比如回路較多的情況），使用分段的方法，可以獲得不錯的效果。在電源進線方面可以選擇埋入地與架空的方式。另外，選擇放射方法設計高壓與低壓系統，可以提高低壓與高壓系統運行的穩定性。電氣設計中電氣設備的選擇尤為關鍵，需要加強對該部分內容的關注度，大眾對電氣設備有較高的要求。電氣設備應用到建筑中需要具備防污染、防火、防潮等功能，設計人員挑選電氣設備需要研究設備功能，需要確保其滿足建筑用戶對電能的使用需求。此外，使用節能環保類產品控制電氣設備成本，由此防止工程超預算，綜合多方面因素調整電氣設備與電纜，保證電氣設備使用功能達到國家要求與設計標準，這是電氣設備選擇的基礎，在此前提下思考經濟方面的要求。

3.3 基于用電場所做好負荷設計

在電氣設計方面，關于用電場所的電力負荷設計，需要進行細致、合理的分析。在設計文件中一般會介紹建筑高度面積與用途，在此基礎上給出建筑防火類別、性質與電力負荷等級。闡述相應內容時不能只是籠統地介紹內容，在建筑電力負荷方面需要給出分級說明。比如，對于高度在24m 以下的建筑，每層面積如果超過3000m2，一般需要保證該處消防用水量在25L/s 以上。對于此類建筑在防火規范設計方面做出規定，需要采用二級負荷供電的方式。設計人員需要查找規范內容，還應與給排水、建筑等專業人員溝通，確定電力負荷等級。二級負荷供電可根據GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》第3.2.11 條規定，結合建筑物本身的使用性質及外部條件，相應選擇適合自身的供電方式。對于高層一、二類建筑，在電力負荷劃分方面需要注意建筑的性質、用途，應該從綜合多方面數據進行判斷，確定電力負荷等級并提高電力設計的合理性，確保建筑用電可靠、安全。電氣調試工作極為重要，是提高用電水平需要關注的內容。應該在電纜施工時正確判斷接線方式，還需要使用校正儀進行判別。在設備應用前需要檢查設備外殼，檢查轉子轉向與轉子靈活性，查看地下是否接地，這些都是電氣調試需要重點關注的內容。在送電前需要適當調整過載電流，還應該記錄運行數據，及時發現設計問題并進行處理。

4、建筑電氣安裝中電氣節能技術的應用

4.1 建筑電氣的供配電安裝節能技術

對于建筑電氣設備安裝中供配電系統是非常重要的一個組成部分，其安裝主要需要放在以下幾個方面：第一，合理地選擇變電站和變配電所。在靠近建筑負荷中心的位置要安裝相應的箱式變電站，這樣不僅能夠保證電纜供電半徑的縮小，還可以避免在電能整個運行過程中出現能源的浪費。第二，變壓器設備數量和容量的選擇。不同的建筑工程，使用到的變壓器數量和性能會存在一定的差別，因此要結合建筑工程的實際使用要求選擇相應型號的變壓器設備。隨著季節的變化，用電量的改變，需要適量地增加變壓器的數量，防止出現一些不必要的能源浪費問題。第三，明確供配電系統攻略影響的相關因素。在實際建筑工程的施工過程中電氣節能技術可以通過功率補償等方式實現供配電系統功率的穩定。在一些民用建筑工程中，還會采取并聯、集中控制補償的方式，加強對供配電系統的處理這樣可以減少電力能源的損耗。

4.2 建筑照明節能技術

建筑工程中照明系統是整個電氣安裝非常關鍵的組成部分，照明系統在實際的節能技術應用過程中要注意以下幾個方面：首先，燈具和光源的合理選擇。照明系統的節能要選擇合理的光源和相應規格的燈具，明確光源和燈具是否性能高效，滿足節能環保的要求。在相同電量的情況下，高效節能燈具的選擇可以更好地節約能源，減少不必要的光能浪費。另外，還需要根據不同的場所選擇相應光源的燈具，保證整個建筑工程的照明效果。最后，對于不同的場所要選擇相應的光源，例如走廊和衛生間等公共位置不應該選擇高能耗、亮度低的白熾燈，在一些公共場所需要選擇緊湊型的熒光燈。除此之外，合理地選擇光源用電配件也是保證整個照明系統節能的關鍵。只有堅持科學的原則，配置相應的光源附件才可以發揮燈具真正的價值和意義。

4.3 電力線路的節能優化技術

電能在整個運行的過程中會產生一定的損耗，因此電力線路的截面積和供電方式會影響到電力功率的消耗情況。如果電壓越高，電線的損耗就會越小。但是在實際的應用過程中，很多情況下是不能夠實現高壓輸送的。因此，設計人員和技術人員要提高對電氣負載能力的重視，做好電氣位置的合理布置，保證整個電力盡量滿足電氣設備的使用要求。首先，需要將電線的長度盡量的縮小，通過點到點的方式能夠有效地減少電線的長度。其次，截面積要適當增加。如果電源線比較長，就需要對線路的熱穩定進行分析。在明確整個負載量的同時，將電源線的截面積盡量增加，這樣能夠減少電能的損耗，還可以實現節能效果。最后，合理的選擇電力線路材料，通過銅芯線和鋁芯線能夠有效地降低電阻。為了改進電氣消防系統，必須確保建筑物中的高安全系數，這是保證人民生命安全以及財產安全的關鍵防線。消防系統設計復雜，技術水平高，包括自動報警系統、消防銷系統、消防聯動系統等多個系統。在設計子系統中存在的電路時，需要采取額外的調整，以確保在發生火災時正常供電。所以，在設計電氣時，要重點關注電氣消防系統設計，設計者在對火警系統進行設計時必須充分考慮到引起火災的空間、溫度和濕度因素，并做出規劃進一步完善消防泵啟停系統，考慮到所有人的因素，簡化消防泵關鍵控制點。設計合理的消防聯動控制模式，根據實際情況選擇總線和多線造型，避免指揮模式與其他消防設施不兼容。

結語：

為了使用戶能夠獲得更好地電力服務，重要的是要正確地設計建筑的電力，這是整個建筑工程過程中建筑的一個非常重要的組成部分。建筑電氣設計中存在的問題通過建筑內用戶用電的安全性得到最大化，直接影響建筑用電安全目標的更好實現。因此，在建筑電氣的實際設計中，應嚴格遵守相關規章制度，參照建筑設計中的基本原則，關注用戶在使用時存在的一切需要，進行有效設計工作，不斷進行改革和創新，以便完善建筑功能系統，最后進一步發展設計。