建筑電氣設計中的安全性和節(jié)能性分析

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引言

　　隨著經(jīng)濟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)建設部和國家建材局的統(tǒng)計,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計安全和節(jié)能兩個方面進行了分析。

　　一、建筑電氣設計的原則

　　建筑電氣設計嚴格遵守相關的設計規(guī)范。設計規(guī)范是國家或地方制定的設計準則,它體現(xiàn)了國家的政策和對建筑的質量要求,是建筑電氣設計者設計的標準。

　　建筑電氣設計應滿足建筑的功能需求,保證建筑的各項功能穩(wěn)定連續(xù)運行,給居民的日常生活帶來方便、快捷。

　　建筑電氣設計是建筑的一部分,在設計過程中也要考慮綜合經(jīng)濟因素,既要考慮初投資也要兼顧以后的運行費用,以求得建筑生命周期內(nèi)費用最低的目標。

　　二、建筑電氣設計的安全性

　　建筑電氣設計的安全性從電力供應、供電線路、電氣設備的接地、建筑消防控制方面進行了分析。

　　2.1電力供應

　　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。因此,為了保證供電可靠性,現(xiàn)代高層建筑至少應有兩個獨立電源,具體數(shù)量應根據(jù)負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源原則上是兩路同時供電,互為備用。此外,還須裝設應急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機組,要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復供電,保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等事故用電。對于高壓開關柜應根建筑標準,選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。對于電力變壓器,根據(jù)防火要求,主樓內(nèi)是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。對于容量低壓配電屏的出線,應做成手車式。

　　2.2供電線路

　　居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設備電路的穩(wěn)定、安全運行,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)范作相應的計算驗證后再更改。否則線路截面的變小,使電阻變大,功率過載將導致電路發(fā)熱或引發(fā)火災。

　　2.3電氣設備的接地

　　現(xiàn)在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設備,電子設備通過保護接地系統(tǒng)的重復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大于1Ω。

　　2.4建筑消防控制

　　建筑消防設計指火災自動報警滅火系統(tǒng).包括火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、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,實現(xiàn)報警滅火自動化。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,消防水泵的控制應設置兩路: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、建筑電氣設計的節(jié)能性

　　建筑電氣設計是建筑設計的一部分。為降低建筑的能耗,建筑電氣設計師也應從全盤考慮,既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運行能耗。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

　　變壓器應選用節(jié)能型變壓器,高導磁的優(yōu)質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進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、質量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點,而在近年得到了廣泛的應用。

　　變壓器的容量選擇。理論上計算變壓器負載率為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)濟效益后進行選擇。工程中變壓器的容量選擇在考慮初投資和運行費后,一般變壓器的負載率取容量的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,當電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗,其計算公式是: 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、導線長度L成正比,與導線截面S成反比。要減少電阻損耗應從以下幾個方面考慮:

　　選用電阻率ρ較小的導線,如銅芯導線較佳,鋁線次之。減少導線長度,在設計中線路應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。變電所應盡可能地靠近負荷中心,以減少供電半徑。增大導線截面積,對于較長的線路,在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護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。這樣增加的線路費用,可以由以后的運行費用抵消。

　　3.3電動機的節(jié)能分析

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

　　3.4照明節(jié)能

　　照明節(jié)能設計就是在保證作業(yè)面視覺要求、不降低照明質量的前提下,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,在設計中電氣設計人員應多與建筑專業(yè)配合,做到充分合理地利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機地結合,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)照明使用特點可采取分區(qū)控制燈光或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關,高級客房采用節(jié)電鑰匙開關,公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關,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。

　　四、結語

　　建筑電氣的安全和節(jié)能措施還有很多,設計的節(jié)能潛力很大,廣大電氣設計人員在設計中應精心考慮,反復比較設計方案,拿出一套符合各種技術指標,滿足功能需求的前提下,行之有效而又切實可行的節(jié)能措施,從而達到真正安全節(jié)約的目的。