對建筑電氣設計與安裝節能的分析探究

馬天偉

(山西運城建工集團有限公司，山西 運城 044000)

建筑電氣是建筑設備系統中的重要組成部分，在建筑物中起著十分重要的作用，它不僅為整個建筑物提供動力、照明和防雷等基本功能服務，而且通過控制系統的設計來滿足各種使用要求。因此對建筑電氣的設計及運行維護進行合理有效的管理是保證建筑物安全、舒適、經濟地運行的關鍵。本文從分析探討的角度出發結合實際工程案例對如何做好建筑電氣的設計與安裝工作提出了一些看法和建議。

1 建筑電氣節能現狀及存在的問題

1.1 我國建筑電氣節能的現狀

從總體看，我國的建筑電氣節能工作取得了顯著成績：目前，全國已有近80%的大中城市完成了“十五”規劃目標，部分地區已達到或超過了國際水平，如北京、上海、天津等。在新建工程中，有相當一部分達到了國家規定的建筑標準，并采用了一些新的技術措施。例如，深圳機場新候機樓，采用了雙路電源供電方式。該工程投資為2.25億元，年節約用電量達4200萬度[1]。但是，與國外先進國家的相比，我國的建筑電氣設計安裝仍存在不少問題：①設計水平不高，缺乏必要的計算和試驗手段，導致設計的質量不高；②施工質量低劣，許多設備選型不當，安裝工藝不完善；③運行管理不善，造成大量浪費。

1)設計方面，由于缺乏系統的節能理念，部分設計師在項目實施前沒有對項目的能源消耗情況做詳細調查和評估，在設計過程中只考慮滿足功能需求，忽視了系統整體能耗的優化；有的設計師僅根據設備選型確定設備功率，不進行負荷計算，導致設備選型過大或過小；還有的設計師為了節約成本，采用低效的設備配置方案，造成能源浪費。

2)施工方面，部分施工人員對建筑用電知識了解不夠，不能正確理解圖紙內容，盲目操作，造成返工；有的施工單位為追求進度，降低材料損耗，減少工序，增加人工，導致材料使用率不足；還有的施工單位為趕工期，偷工減料，使用質量差的電線電纜等。

3)管理方面，大部分單位缺乏有效的管理手段，無法實現有效控制。如，多數單位缺少完善的用能統計制度，無法準確掌握各區域、各分項工程的用能數據；有些單位缺少專業的技術管理人員，無法及時發現并解決生產過程中存在的安全隱患；還有些企業雖然制定了相關制度規定，但由于缺乏相應的技術支持，難以落實[2]。

1.2 建筑電氣節能設計存在問題

對建筑電氣設計缺乏整體規劃，部分項目僅根據自身需求進行設計。由于沒有統一標準，造成各單位各自為政，重復浪費。如：有的項目在施工圖階段未考慮照明系統，后期改造增加照明系統，不僅增加了工程成本，而且也造成了不必要的資源浪費。

對建筑電氣安裝質量重視不夠，目前，多數施工單位為了追求利潤，不按圖紙要求進行施工，隨意改變原有線路，導致設備與負荷嚴重不匹配。同時，一些建設單位盲目追求低造價，降低工程造價，忽視了安全、環保等指標的實現，導致出現大量安全隱患。

缺乏有效的運行管理，由于大部分工程項目由專業公司承建，業主往往只負責驗收，而專業的工程公司則將精力投入到項目的后期維護中，因此，許多工程項目建成后，因缺少必要的維護保養，致使設備無法正常運轉，造成巨大的能源損失。

節能意識淡薄，大多數用戶認為，用電是“取之不盡，用之不竭”，只要保證供電，就不會產生任何費用。實際上，如果采用不合理的方式用電，同樣會造成大量的能源浪費。

2 建筑電氣節能的意義

2.1 節約用電

通過合理選擇和布置變電所及線路，采用先進的節電技術，提高變電所及線路的運行效率，降低輸配電損耗，從而減少無功功率消耗，達到節約用電的目的；同時，在滿足使用要求的前提下，盡可能減少不必要的設備容量，降低設備空載率，從而減少有功功率消耗。此外，還可采取有效措施，盡量利用低谷時段進行生產，以充分利用夜間谷段。由于建筑電氣的使用，可減少對煤、石油、天然氣等不可再生的資源消耗。據統計，我國每年因電力生產與供應造成的損失高達2000億元，其中，僅火電一項的損失就超過500億元，而建筑電氣系統每節1度電，就可以為國家節省0.15t標準煤[3]。因此，提高建筑的供電質量，降低能耗，是實現我國能源戰略的重要途徑之一。

2.2 改善供電質量

由于建筑電氣設計安裝不當，導致系統故障或停電，將造成嚴重的經濟損失。因此，要充分考慮系統的安全性和可靠性，保證整個系統能夠穩定可靠地運行。目前，國內不少地區正在大力推廣“合同能源管理”，即由業主委托專業公司，按照約定的條件和要求，從規劃到設計，再到施工，最后到運行維護，進行全壽命周期的費用托管。對于那些已經建成投入使用的既有公共設施，如果能夠利用其自身所擁有的剩余能量或余熱，則可以在不額外增加成本的情況下，將這部分熱能加以回收并加以利用，以取得更大的經濟效益，這也是一種有效的節能措施。

2.3 避免浪費，保障安全

建筑物的能源消耗主要是由照明，空調，給水排水，動力等耗能大戶引起的，其中，照明能耗占建筑物總能耗的30%～50%。因此，加強建筑電氣設計與安裝節能是實現綠色建筑的必然要求。根據國內外大量資料表明，許多重大傷亡事故的發生，往往都與觸電有關。因此，為了保障人民生命財產的安全，必須加強用電管理，防止意外事故的發生。

2.4 提高工作效率

現代辦公大樓一般采用計算機集中控制管理，其功能復雜，自動化程度高，對供電質量的要求也更高。而傳統的手工操作方式，不僅工作量大，而且容易出錯，影響正常工作。如果實行計算機遠程監控，不僅可以大大提高工作效率，還可以節省人力，物力，財力[4]。

2.5 保護環境

隨著社會的發展，人們對居住環境的質量提出了更高的要求，綠色環保，舒適方便，健康衛生，低污染的建筑已成為人們的首選。而傳統的照明方式，不僅會造成大量的光污染，還存在著一定的安全隱患。所以，加強建筑電氣設計和安裝節能，對于促進城市可持續發展具有重要的意義。在建筑物內采用高效、低耗的照明設備，既有利于保證室內照度的均勻，又能夠避免眩光，從而減少空調的使用量，使室內空氣保持清新。

2.6 促進技術進步，推動經濟發展

隨著科學技術的發展，各種新型電工材料及電子元器件不斷涌現，使得現代建筑中應用的各種電器產品更加智能化。例如，智能大廈中的消防報警系統，不僅能自動檢測火災發生，及時發出報警信息，還能自動切斷有關設備的電源。

3 當前國內建筑電氣設計與安裝的特點及發展趨勢

3.1 照明系統

目前，我國城市公共區域和居住小區普遍存在照明不科學、不合理的情況，部分地區甚至還存在照度不足的現象，導致居民生活品質降低。

1)缺乏合理的照明規劃，由于缺少科學的照明規劃和有效的實施措施，造成一些公共區域和居住小區的夜間照度嚴重不足。

2)燈具選型不當，在滿足基本功能要求的基礎上，應合理選擇燈具的功率密度(即單位面積內使用的電燈數量)，以實現最佳的光環境效果[5]。燈光控制方式不合理。

3.2 供電系統

線路損耗過大，輸電線路損耗大，一方面是因為電力傳輸距離過長，另一方面是由于輸電線路老化，再加上人為因素的影響，使得輸電線損增大，從而影響整個系統的效率。

供電電壓過低，當電壓過低時，不僅會降低設備的工作效率，還會使絕緣材料加速老化。同時，也會使電器設備的使用壽命縮短，并增加維護費用。

接地故障，接地故障會造成金屬外殼帶電，引起人身觸電事故。此外，當發生漏電時，會導致電器設備的運行不正常，甚至損壞電器設備。

負荷變化，由于負荷的變化，會使電網中的無功補償裝置不能及時調整，從而導致無功補償能力下降，最終影響用電設備的正常運行，造成不必要的損失。

4 建筑電氣設計與安裝節能的措施

4.1 合理選用建筑電氣設備與材料

根據建筑規模及功能，選擇合適的建筑配電方式，避免大馬拉小車：如采用單相負荷的住宅，可考慮將進線開關柜(箱)集中設置在地下室或半地下室內；當采用三相四線制時，可將進線開關柜(箱)分散布置于各層。對于高層住宅，應優先考慮采用雙路電源供電。在滿足使用要求的前提下，盡量減少用電設備，提高供電質量。對照明系統采用雙路供電，避免單路電器的損壞。同時，要保證各電器設備的安全可靠。

根據不同用途，合理選擇用電設備和線路：對照明和插座回路，宜選用節能型燈具；空調回路，宜選用變頻調速空調器；電梯回路，宜選用高效節能的電梯。同時，要嚴格控制電器的數量，減少空載運行時間。對于多臺電動機或電動執行器，應分別控制。當一臺電機故障時，其他電機仍可工作；另外，還要考慮備用電源。

正確安裝電器設備：安裝前，要對電器設備進行選型，確定功率，計算其使用環境條件；并做好電器設備的接地保護工作，防止發生觸電危險；還要注意檢查電氣線路是否破損，絕緣性能是否良好等。根據用電設備的工作特點，結合當地實際情況，選擇合理的配電方式。如交流與直流并聯；動力與照明分開；低壓配電網采取分級保護；設置無功補償裝置等。

合理選用變壓、變流和開關電器：在選擇高壓電器時，必須充分考慮其安全性和可靠性。例如，高壓斷路器，除應具有分斷能力強、動熱穩定性好等特點外，還應符合國家標準《電力系統用斷路器》GB14041中的有關要求。

4.2 優化電氣設計

根據建筑物功能需求確定合理的供電方案，減少用電設備數量，避免不必要的重復配置，同時盡量減少線路長度，縮短線纜規格和型號，采用小截面的電纜，減小導線載流能力。對于照明燈具等易損件，應選用質量可靠的優質產品，并做好定期檢查維護工作。

加強設計階段的管理，提高設計質量。在設計過程中，要嚴格按照規范要求進行，確保設計的安全性。此外，還要充分考慮施工圖審查的要求，保證設計的合理性，盡量降低返工率，縮短施工周期。

完善設計圖紙，在圖紙會審中，必須認真研究有關技術文件，結合工程實際，提出合理的建議；對不合理的地方，應及時提出意見，及時調整。

改進工藝，通過改進工藝，可以有效降低產品成本。例如：可以通過增加輔助工序，使生產效率得以提高；還可以利用計算機軟件，實現產品的自動檢測和加工，從而節省人力。

4.3 合理選擇建筑電氣設計標準規范

根據《民用建筑節能管理規定》，對新建居住建筑的供電系統應采用雙回路供電，當條件不允許時，可設置單回路，但不得將空調用電與其它負荷合用一個回路，并應采取相應措施，防止發生超壓。

根據國家有關強制性標準，在民用住宅中，照明宜采用36V以下安全電壓，且不宜大于60W；空調宜采用分體機；插座的額定電流不應超過10A；廚房內使用的各種電器設備(如電冰箱、洗碗機、電飯煲等)的功率總和不宜大于120W。

根據國家標準《公共建筑節能設計標準》，辦公樓的照明和動力電源宜集中設置，其配電線路應設于建筑物內的專用房間，嚴禁使用電纜或電線直接敷設在地板下。

4.4 加強施工現場管理

嚴格控制施工質量，認真做好各工序之間的銜接與配合工作，保證各環節的質量；加強隱蔽工程驗收，確保工程質量；及時發現并消除影響質量的隱患；嚴格按設計圖紙及施工規范要求進行安裝；嚴格按照規定程序進行操作，杜絕盲目蠻干現象。

加強過程監督，項目部必須建立嚴格的檢查制度，對每道工序都做到有檢查人員，檢查結果要有記錄，發現問題要立即糾正。

完善管理制度，為使項目部各項管理工作落到實處，制定相應的規章制度，包括：員工崗位責任制度；材料采購審批制；技術交底制；班組交接班制；設備維修保養制；安全防火責任制；衛生清潔消毒制度等等。通過這些規章制度的落實，提高全體員工的素質和工作積極性，增強工作的主動性和責任感。

強化能源管理，堅持從源頭上節約，把好物資采購關，降低消耗；加大科技投入，提高產品性能；積極推行清潔生產，減少污染；大力開展節約型社會建設活動。

5 結語

建筑電氣設計是實現建筑功能，提高建筑質量的重要環節。隨著社會的發展和科學技術的進步，現代建筑的智能化水平越來越高。為了適應現代化建設的要求以及滿足人們日益增長的物質文化生活需求，必須對傳統的設計理念進行更新與改造；同時也要加強技術經濟分析、合理利用能源資源等措施來保證設計的科學性、合理性。