建筑電氣設(shè)計(jì)中的安全性和節(jié)能性分析

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引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的增長和人們收入的增加,建筑智能化、自動化使建筑用電量猛增。城鎮(zhèn)一體化建設(shè)的加速,我國的建筑面積以每年十幾億平方米的速度遞增。據(jù)建設(shè)部和國家建材局的統(tǒng)計(jì),我國建筑能耗約占全社會總能耗的2 7%[1]。建筑節(jié)能在建筑行業(yè)勢在必行。這些都要求建筑電氣工程師發(fā)揮才智,既要滿足建筑功能要求,給居民提供舒適、方便的生活空間,還要盡可能的做到減少建筑耗能。下面分別從建筑電氣設(shè)計(jì)安全和節(jié)能兩個方面進(jìn)行了分析。

　　一、建筑電氣設(shè)計(jì)的原則

　　建筑電氣設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。設(shè)計(jì)規(guī)范是國家或地方制定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,它體現(xiàn)了國家的政策和對建筑的質(zhì)量要求,是建筑電氣設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑的功能需求,保證建筑的各項(xiàng)功能穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行,給居民的日常生活帶來方便、快捷。

　　建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑的一部分,在設(shè)計(jì)過程中也要考慮綜合經(jīng)濟(jì)因素,既要考慮初投資也要兼顧以后的運(yùn)行費(fèi)用,以求得建筑生命周期內(nèi)費(fèi)用最低的目標(biāo)。

　　二、建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性

　　建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性從電力供應(yīng)、供電線路、電氣設(shè)備的接地、建筑消防控制方面進(jìn)行了分析。

　　2.1電力供應(yīng)

　　電力在現(xiàn)在建筑中占有重要作用,沒有了電,建筑就會處于癱瘓狀態(tài)。保證建筑電力的穩(wěn)定供給是保證居民正常生活得基礎(chǔ)。因此,為了保證供電可靠性,現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個獨(dú)立電源,具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源原則上是兩路同時供電,互為備用。此外,還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機(jī)組,要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復(fù)供電,保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等事故用電。對于高壓開關(guān)柜應(yīng)根建筑標(biāo)準(zhǔn),選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。對于電力變壓器,根據(jù)防火要求,主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。對于容量低壓配電屏的出線,應(yīng)做成手車式。

　　2.2供電線路

　　居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設(shè)備電路的穩(wěn)定、安全運(yùn)行,供電電路的主線截面不能隨意更改。如果要更改也要參照規(guī)范作相應(yīng)的計(jì)算驗(yàn)證后再更改。否則線路截面的變小,使電阻變大,功率過載將導(dǎo)致電路發(fā)熱或引發(fā)火災(zāi)。

　　2.3電氣設(shè)備的接地

　　現(xiàn)在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設(shè)備,電子設(shè)備通過保護(hù)接地系統(tǒng)的重復(fù)接地與共用接地體相連,為保證人員安全,此共用接地體的電阻不應(yīng)大于1Ω。

　　2.4建筑消防控制

　　建筑消防設(shè)計(jì)指火災(zāi)自動報(bào)警滅火系統(tǒng).包括火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分,實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動化。其中,消防線路要求要求穿金屬管或者暗敷,目的是火災(zāi)發(fā)生后可以保持消防線路的正常使用,保證信號、命令得到有效的傳輸。消防水泵的控制尤為重要,為且確保安全,消防水泵的控制應(yīng)設(shè)置兩路:一條由引至消防水泵控制柜;另一路則引至消防控制室[2]。

　　三、建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性

　　建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的一部分。為降低建筑的能耗,建筑電氣設(shè)計(jì)師也應(yīng)從全盤考慮,既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運(yùn)行能耗。下面分別從變壓器、線路、照明幾個方面給與分析。

　　3.1變壓器的選擇

　　變壓器應(yīng)選用節(jié)能型變壓器,高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造使硅鋼片的磁場方向接近一致,可以鐵心的渦流損耗;良好的接縫密合,可減少漏磁損耗。與老產(chǎn)品比,節(jié)能型變壓器空載損失和短路損失降低,10kV系列分別降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年節(jié)電9kW?h[3]。節(jié)能型變壓器,因其具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn),而在近年得到了廣泛的應(yīng)用。

　　變壓器的容量選擇。理論上計(jì)算變壓器負(fù)載率為50%時,變壓器的有功耗能能耗最小。但此時變壓器的無功能耗增加,因此要考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益后進(jìn)行選擇。工程中變壓器的容量選擇在考慮初投資和運(yùn)行費(fèi)后,一般變壓器的負(fù)載率取容量的80%[4]。

　　3.2配電線路損耗

　　建筑中供電線路長且多,由于電阻的存在,當(dāng)電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗,其計(jì)算公式是: 式中:ΔΡ—三相輸電線路的功率損耗;I—線電流;R—線路相電阻。對于供電線選定的條件下,“R”值不變?？梢婋娏髟酱?電路損失越大。線路的電阻R=ρL/S,電阻與電阻率ρ、導(dǎo)線長度L成正比,與導(dǎo)線截面S成反比。要減少電阻損耗應(yīng)從以下幾個方面考慮:

　　選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線,如銅芯導(dǎo)線較佳,鋁線次之。減少導(dǎo)線長度,在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路,另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心,以減少供電半徑。增大導(dǎo)線截面積,對于較長的線路,在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下,在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費(fèi)用,可以由以后的運(yùn)行費(fèi)用抵消。

　　3.3電動機(jī)的節(jié)能分析

　　減少電動機(jī)損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。但是在具體工程中電動機(jī)通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的,因此電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施主要在運(yùn)行過程中。除了就地電容器補(bǔ)償減少線路損耗外,還應(yīng)減少電動機(jī)低效率的輕載和空載運(yùn)行。主要的措施是采用變頻調(diào)速控制電動機(jī)使其適應(yīng)負(fù)載的變化,以提高電動機(jī)輕載時的效率從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。如對于空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)泵采用變頻控制后空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)可節(jié)約30～40%。

　　3.4照明節(jié)能

　　照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下,減少照明系統(tǒng)中光能的損失,從而最大限度的利用光能,通常的節(jié)能措施有以下幾種:(1)充分利用自然光,在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與建筑專業(yè)配合,做到充分合理地利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合,從而節(jié)約人工照明電能。(2)使用高效節(jié)能燈具和高效電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等,公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補(bǔ)償?shù)臒艟?緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器,氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。(3)對于照明燈具進(jìn)行控制也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關(guān),高級客房采用節(jié)電鑰匙開關(guān),公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān),走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關(guān)。

　　四、結(jié)語

　　建筑電氣的安全和節(jié)能措施還有很多,設(shè)計(jì)的節(jié)能潛力很大,廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)精心考慮,反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案,拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo),滿足功能需求的前提下,行之有效而又切實(shí)可行的節(jié)能措施,從而達(dá)到真正安全節(jié)約的目的。