建筑电气设计问题分析

文／陈威宇、朱爱鲁 山东大卫国际建筑设计有限公司 山东济南 250100

引言：

建筑电气设计的质量直接影响到建筑的使用性能和用电安全。目前，建筑物电气设计缺乏远见、设备使用不合理以及电路设计不一致，影响建筑物对电力的正常使用。因此，电气的设计需要严格遵守设计原则，同时有效结合现状，制定出一定的有针对性的改进方案，提高建筑质量，满足使用标准的要求。

1、标准的执行原则

1.1 “宜”字条款的执行

对于强制性条文和“应”字条款，设计人员都能严格执行，但对于“宜”字条款则多有争议。规范最后附有规范用词说明，其中“宜”表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做；而争议在于何谓条件许可，立场不同看法不同，建设方注重投资，设计则偏于保守。对于不涉及安全的条文，设计院持保留态度，尊重建设方意见，但对于有关消防和用电安全的条文，设计和审查应严格执行。对于“宜”字条款应区分其类别，首先看规范推荐此类做法的原因，其次看其实际影响，最后还要符合当地有关部门的规定。对于消防类“宜”字条款，首先应执行，当不能完全执行时应采取补救措施。

1.2 带数量级条款的界定

规范中有些条文带有数字量级，以某个区间或上下限为判断依据，此类问题牵涉到定性问题，多涉及到强条。针对此类问题，可以将汉字用严谨的数学公式表示，则其数量关系就很清晰了，对于计算结果则应保留到小数点后比规定值多一位。2.3 分档选择问题标准有一类表述，明确要求应按某一档设计或采用某一档次的设备，设计为了减少设备类型和规格，或为了更加安全可靠，而按高一档标准设计或选择了高一等级的设备，此时图纸审查应予以宽容和理解。此类问题按严格标准执行没有问题，规范一般是最低要求，设计适当提高要求是符合规范本意的。如果设计高于规范规定的标准，审图可以按普通条文从经济性角度提出建议，而不应按强制性条文提出。

2、建筑电气设计中的不足

2.1 存在电气安全隐患

大多数事故是由电气安全造成的，电气安全发展成社会关心的问题，因此国家通过了具体的法律和条例来规范电气设计行为。目前依旧无法解决电气安全隐患，这些影响因素包含居民的非法用电以及电气设计不科学。对于后者，设计水平是电力使用安全的关键。（1）缺乏安全措施。在建筑物电气装置的实物设计中铺设电线时，没有采取任何保护措施，所以把照明开关安装靠近地面。用电掩埋的安全隐患在某种程度上提高了短路的可能性——开关电路。（2）在使用电气材料时，安全系数相对较低，例如在铺设内部线路时，为降低生产成本，经常使用铝芯塑料线，电线熔点低，表面容易氧化，线路负荷过高，火灾风险高。（3）电气设计深度不足。在电气设计中，许多线路的设计很浅，很短，很难达到国家标准，缺乏深度设计也对电力和天然气的安全使用构成威胁。

2.2 缺乏电气消防系统

随着高层建筑电气和煤气设施的数量和类型的增加，消防安全成为社会关注的焦点。在建筑的电气设计中，最重要的问题是缺乏完善的消防电气系统。例如，在设计火灾报警系统的过程中，由于空间大小和空气湿度和温度的不同，不同场合引起火灾的因素也会不同，在火灾探测器的选择上，在实际电气设计中，火灾探测器的设计和选择没有经过科学合理的规划。在接地系统设计中，电气火灾系统得到接地系统的大力支持，特殊和公共接地是接地系统设计的关键要素。在实际电气设计中，通常会出现非选择和不符合接地环境标准的情况，例如地线与钢筋或其他裸露线的接触，这很容易导致电流循环现象，从而降低电导率。

2.3 节能设计缺乏效率

在国家促进环境保护、减少能源排放和节能的号召下，电气设计应该积极响应政策，电气设计尽可能降低能耗和提高效率。可是，目前建筑物中的电气设计依旧没有达到预期。对电气照明系统进行设计时，要注重照明的选择。但实际情况中，在设计电气照明系统时，缺乏合理的照明选择，导致大量的电力浪费。照明方式上，局部、混合、一般照明不合理搭配；在供配电系统设计中，通过合理控制供电系统的运行和转换，可以达到降低功耗的目的。供配电系统设计中存在不合理的电源电压选择、不符合电源质量标准，以及选择变压器容积不合理等问题，这造成了电力和配电在运行以及转换过程中会造成能源大量浪费。在电气系统设计中，降低电机能耗对节能很重要，但在电气系统的实际设计中，电机负荷的配置和模型没有合理的选择，计算能耗和重复使用等问题很多。

2.4 建筑节能设计不当

建筑设计过程中的节能是不容忽视的，也是当今建筑行业的一个主要问题。在反复使用和不充分使用非再生资源的背景下，提高资源使用效率和保护环境仍然是社会发展的关键问题。在设计过程中，由于节能设计中缺乏线路设计科学以及过早设计节能电器，能源资源损失更大。

3、建筑电气设计问题处理方法

3.1 基于实际情况做好防雷设计

在公共建筑中进行电气设计工作，需要增加对防雷装置的关注程度，同时也应该将防雷作为设计的重点内容，需要分析建筑在防雷方面的需要，区分建筑防雷类别，还应该严格按照建筑防雷要求进行规划。确定建筑在房屋设计方面的标准，结合建筑类型进行设计，在建筑防雷设计方面结合具体情况科学划分，提高防雷设计的合理性、有效性。在防雷装置安装方面涉及接地极的问题，应该进行防腐与接地极的工作，在焊接环节将扁钢弯折一定的弧度或者在材料选择时，直接选择直角扁钢并在扁钢外表面涂上一定量的油漆与沥青，使用油漆与沥青让接地材料具备防腐的能力。在防雷设置方面应该确定建筑结构钢筋的作用，将其作为防雷的引下线。当利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋或钢结构柱作为防雷装置的引下线时，引下线根数可不限,其中专用引下线的间距不应大于18m，但建筑外廓易受雷击的各个角上的柱子的钢筋或钢柱应被利用作专用引下线。在防雷设置方面，对于屋顶处拥有凸起金属的建筑，可以将其与避雷线相接，从而提高设计的有效性。

3.2 基于安全隐患做好安全设计

在建筑电气设计方面，设计人员应该关注电压与电源的设计工作，确定建筑类型，灵活选择设计方法，提高供电设计的有效性、合理性。在电压与电源选择方面，设计人员应该掌握供电系统的使用与运行情况，同时在设计方面需要考量设备应用情况，综合多方面信息进行设计，由此可以提高供电设计内容的合理性，还可以确保供电系统稳定、可靠、安全地运行，当下大众对电气设备的应用量逐渐增加，会加大供电系统的负荷量。为提高系统运行的稳定性，需要为供电系统设置两个独立电源，电源间相互配合、应用，同时为电源配置紧急发电系统，由此可以提高供电的稳定性，保证建筑在特殊状况下依然可以持续供电。当下我国大部分建筑选择10kV 等级，但是对于用电量大的建筑，应该以35kV作为优先选项，提高供电的稳定性和可靠性。在高压接线设计方面需要考量多方面因素，同时应该分析建筑类型、用途，综合多方面信息设计系统，在提高系统供电稳定性、安全性的前提下，需要确保设计方案具备良好的经济效益。关注高压接线设计，为使其拥有科学、有效、安全、便捷等优势，在设计高压接线时需要关注实际情况，从实际出发设计高压接线方案。当前建筑一般选择两个独立的电源推进供电工作，在高压接线设置方面以单线分段的方式为主，在该方式下可以自行切换，合理应用建筑内部的两个电源。建筑安设的电源，其中一个在日常应用，另一个为备用电源。一般不使用分段的形式，但是对于个别特殊情况（比如回路较多的情况），使用分段的方法，可以获得不错的效果。在电源进线方面可以选择埋入地与架空的方式。另外，选择放射方法设计高压与低压系统，可以提高低压与高压系统运行的稳定性。电气设计中电气设备的选择尤为关键，需要加强对该部分内容的关注度，大众对电气设备有较高的要求。电气设备应用到建筑中需要具备防污染、防火、防潮等功能，设计人员挑选电气设备需要研究设备功能，需要确保其满足建筑用户对电能的使用需求。此外，使用节能环保类产品控制电气设备成本，由此防止工程超预算，综合多方面因素调整电气设备与电缆，保证电气设备使用功能达到国家要求与设计标准，这是电气设备选择的基础，在此前提下思考经济方面的要求。

3.3 基于用电场所做好负荷设计

在电气设计方面，关于用电场所的电力负荷设计，需要进行细致、合理的分析。在设计文件中一般会介绍建筑高度面积与用途，在此基础上给出建筑防火类别、性质与电力负荷等级。阐述相应内容时不能只是笼统地介绍内容，在建筑电力负荷方面需要给出分级说明。比如，对于高度在24m 以下的建筑，每层面积如果超过3000m2，一般需要保证该处消防用水量在25L/s 以上。对于此类建筑在防火规范设计方面做出规定，需要采用二级负荷供电的方式。设计人员需要查找规范内容，还应与给排水、建筑等专业人员沟通，确定电力负荷等级。二级负荷供电可根据GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》第3.2.11 条规定，结合建筑物本身的使用性质及外部条件，相应选择适合自身的供电方式。对于高层一、二类建筑，在电力负荷划分方面需要注意建筑的性质、用途，应该从综合多方面数据进行判断，确定电力负荷等级并提高电力设计的合理性，确保建筑用电可靠、安全。电气调试工作极为重要，是提高用电水平需要关注的内容。应该在电缆施工时正确判断接线方式，还需要使用校正仪进行判别。在设备应用前需要检查设备外壳，检查转子转向与转子灵活性，查看地下是否接地，这些都是电气调试需要重点关注的内容。在送电前需要适当调整过载电流，还应该记录运行数据，及时发现设计问题并进行处理。

4、建筑电气安装中电气节能技术的应用

4.1 建筑电气的供配电安装节能技术

对于建筑电气设备安装中供配电系统是非常重要的一个组成部分，其安装主要需要放在以下几个方面：第一，合理地选择变电站和变配电所。在靠近建筑负荷中心的位置要安装相应的箱式变电站，这样不仅能够保证电缆供电半径的缩小，还可以避免在电能整个运行过程中出现能源的浪费。第二，变压器设备数量和容量的选择。不同的建筑工程，使用到的变压器数量和性能会存在一定的差别，因此要结合建筑工程的实际使用要求选择相应型号的变压器设备。随着季节的变化，用电量的改变，需要适量地增加变压器的数量，防止出现一些不必要的能源浪费问题。第三，明确供配电系统攻略影响的相关因素。在实际建筑工程的施工过程中电气节能技术可以通过功率补偿等方式实现供配电系统功率的稳定。在一些民用建筑工程中，还会采取并联、集中控制补偿的方式，加强对供配电系统的处理这样可以减少电力能源的损耗。

4.2 建筑照明节能技术

建筑工程中照明系统是整个电气安装非常关键的组成部分，照明系统在实际的节能技术应用过程中要注意以下几个方面：首先，灯具和光源的合理选择。照明系统的节能要选择合理的光源和相应规格的灯具，明确光源和灯具是否性能高效，满足节能环保的要求。在相同电量的情况下，高效节能灯具的选择可以更好地节约能源，减少不必要的光能浪费。另外，还需要根据不同的场所选择相应光源的灯具，保证整个建筑工程的照明效果。最后，对于不同的场所要选择相应的光源，例如走廊和卫生间等公共位置不应该选择高能耗、亮度低的白炽灯，在一些公共场所需要选择紧凑型的荧光灯。除此之外，合理地选择光源用电配件也是保证整个照明系统节能的关键。只有坚持科学的原则，配置相应的光源附件才可以发挥灯具真正的价值和意义。

4.3 电力线路的节能优化技术

电能在整个运行的过程中会产生一定的损耗，因此电力线路的截面积和供电方式会影响到电力功率的消耗情况。如果电压越高，电线的损耗就会越小。但是在实际的应用过程中，很多情况下是不能够实现高压输送的。因此，设计人员和技术人员要提高对电气负载能力的重视，做好电气位置的合理布置，保证整个电力尽量满足电气设备的使用要求。首先，需要将电线的长度尽量的缩小，通过点到点的方式能够有效地减少电线的长度。其次，截面积要适当增加。如果电源线比较长，就需要对线路的热稳定进行分析。在明确整个负载量的同时，将电源线的截面积尽量增加，这样能够减少电能的损耗，还可以实现节能效果。最后，合理的选择电力线路材料，通过铜芯线和铝芯线能够有效地降低电阻。为了改进电气消防系统，必须确保建筑物中的高安全系数，这是保证人民生命安全以及财产安全的关键防线。消防系统设计复杂，技术水平高，包括自动报警系统、消防销系统、消防联动系统等多个系统。在设计子系统中存在的电路时，需要采取额外的调整，以确保在发生火灾时正常供电。所以，在设计电气时，要重点关注电气消防系统设计，设计者在对火警系统进行设计时必须充分考虑到引起火灾的空间、温度和湿度因素，并做出规划进一步完善消防泵启停系统，考虑到所有人的因素，简化消防泵关键控制点。设计合理的消防联动控制模式，根据实际情况选择总线和多线造型，避免指挥模式与其他消防设施不兼容。

结语：

为了使用户能够获得更好地电力服务，重要的是要正确地设计建筑的电力，这是整个建筑工程过程中建筑的一个非常重要的组成部分。建筑电气设计中存在的问题通过建筑内用户用电的安全性得到最大化，直接影响建筑用电安全目标的更好实现。因此，在建筑电气的实际设计中，应严格遵守相关规章制度，参照建筑设计中的基本原则，关注用户在使用时存在的一切需要，进行有效设计工作，不断进行改革和创新，以便完善建筑功能系统，最后进一步发展设计。