陳佳玉

（廈門魯班源房屋營造有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在現代科技發(fā)展的過程中，各類建設項目如雨后春筍般涌現出來。在建設項目中，電氣設計工作既是項目建設的重要組成部分，又是項目投產后建筑用電的有力保證，所以，設計單位要嚴格控制設計質量，施工企業(yè)要重視電氣元器件及線路的安裝敷設質量，以確保建設項目建設和投產后的用電需要。在科技快速發(fā)展的當前，房屋建筑的電氣系統(tǒng)越來越復雜，出現了一些問題是比較常見的，也是正常的，關鍵在于相關方要重視，要制定出相應的合作方案，提高電氣系統(tǒng)設計的品質[1]。本文對房屋建筑設計中的電氣設計優(yōu)化進行分析和探討。

1 房屋建筑電氣系統(tǒng)的復雜性分析

在科技快速發(fā)展的當前，房屋建筑電氣系統(tǒng)越來越復雜，人們十分重視房屋建筑電氣設計的科學合理性。在現代化的建筑物中除了電力線外，各類網絡線、接地線混雜其中。在電力系統(tǒng)接地中的防雷接地和重復接地、在樓宇智能化控制系統(tǒng)中的接地系統(tǒng)的接地電路，都必須通過專門的連接線路對不同電路加以處理，或由火災控制室接地，最后再引出連接物體。消防應急設備或其它線路，必須敷設在不可燃的物件結構中，且按照相關要求，這些用于保護線路的物件的整體厚度不得＜4cm[2]。此外，對某些可以通過明敷來進行處理的情形，要求在金屬管上使用標準的保護裝置，有效地隔離水、火，確保線路的安全。然后，也有因為電氣設計人員水平不高，不能做出正確的設計，如布線不當，從而導致工程內的電能設備存在安全隱患，給人民的財產和人身安全帶來很大的危害。

2 電氣設計優(yōu)化

2.1 選擇變壓器

在房屋建筑電氣設計中，選擇供配電設備至關重要，要謹慎選擇變壓器的臺數和基本配置，為電氣系統(tǒng)的節(jié)能和智能化奠定基礎。在設計過程中，一般都是以目前的用電量為基礎，預先估計負載，再確定變壓器的臺數和基本配置。但必須注意，一定要考慮到將來的用電量，這是國際上的通行做法。

一定規(guī)模的房屋建筑，其變壓器組所供電的總容量都是三級，而且相對獨立，所以在高低壓上都采取單母或分段的連接形式。而變電箱所提供的負載是一級，對穩(wěn)定性的要求更高。在具體低壓側接線中，將母線分成兩段，一段供電于公共照明，二段供電于消防，還將另一路供電電源油機設置在低壓母線上[3]，以便在市電斷電時自動啟動。圖1為具體線路示意圖。

圖1 線路示意圖

在后期維修時，只需關閉高壓斷路器，關閉電源和隔離開關，就可以保證工作的安全。在僅關閉高壓開關的情況下，只能對低壓側的母線及變壓器進行維修工作；而將斷路器換成10kV進線柜，則可以使進線電源斷開后的維修工作更加方便。

由于一些用電設備尤其是公用電力設備，其用電容量較大[4]，所以應考慮以較高的電壓來供電，以保證設備的正常工作，也對變壓器進行保護[5]。同時，根據電氣負荷的需求，確定變壓器的額定容量。需要考慮負荷的峰值、平均負荷和瞬態(tài)負荷等因素，并合理預留一定的容量余量，以確保變壓器在運行期間不超載。并結合電源系統(tǒng)的頻率要求（通常為50Hz或60Hz），選擇相應頻率的變壓器[6]。根據輸入電源電壓和輸出負載的電壓要求，選擇合適的額定電壓比。通常，變壓器的額定電壓比可以滿足電網電壓和負載電壓的轉換要求。除了上述因素，還需遵循當地電氣安全標準和規(guī)范進行選擇和安裝。對于大型項目或特殊需求，建議咨詢電氣工程師或專業(yè)技術人員，以確保最佳的變壓器選擇和設計。

2.2 配電系統(tǒng)母線連接設計

一般情況下，對低電壓用電的主要連接有單母線與雙母線兩種，一是單母線連接，另一個是母線分段連接。單母線連接的優(yōu)點是操作簡單，易于掌握，經濟；缺點是很難保持穩(wěn)定。單母段需嵌入大量的開關，當某個區(qū)段發(fā)生故障時，可以迅速地排除，保證供電繼續(xù)，因此，其穩(wěn)定性較高，但費用較高。在房屋建筑中，功能統(tǒng)一，不是辦公就是住宅，對于負荷的需要相差不多。因此，必須采用雙電源的方式，才能為一級負荷提供經濟穩(wěn)定的供電環(huán)境。采用油機與市電構成雙回供電方式，實現了雙回供電。在電網停電時，油機可使發(fā)電機自動起動，保證電網的正常運行。在此過程中，油機和市電之間的開關互鎖，可達到對其進行自動控制的目的。

2.3 敷設線路優(yōu)化

為了優(yōu)化房屋建筑的電氣設計，筆者主張設計備用電氣系統(tǒng)，并對敷設線路進行優(yōu)化，優(yōu)化布線和電氣接線，提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。電力分配主干電纜沿橋架進行敷設，或明敷于電力垂直井中，而電線則以管道的形式暗敷。所有的消防線都要用鋼管進行地下敷設，如果是和其他的電纜在一個架上敷設，則要做好耐火處理，并且要在架體之間設置隔離層。冷凍室、塔樓部分照明、空調主干通過母線插口進行分配。明敷時，必須對消防管道或金屬線溝槽進行防火處理，并對消防配電室進行標識。在鋪設防火電纜時，將鋼管放置在不燃的構造中。

10kV高壓電纜分別敷設在電井內，兩路10kV高壓電纜通過橋架分別敷設在電井的兩端。非防火負載的主變和備變是分橋架敷設的，防火負載的電纜使用無機絕緣防火，并敷設在與防火裝置沒有關系的電纜那一面。對閉合母線槽垂直敷設進行抗震降擾動的處理，每隔一段距離設置一個柔性接頭、一個彈性支架或一個獨立的接頭，通過吸收側向變形來實現抗搖擺、抗震降擾動等目標。當高低壓電纜橋架和封閉母線槽經過防火分區(qū)和樓板時，一定要進行防火封閉，并使用不小于原有防火分隔和樓板耐火極限的防火封閉材料[7]。

3 設計優(yōu)化

在住宅建設工程中，安全性和可靠性是其在房屋建設中最主要的要求。目前，建筑供配電系統(tǒng)的維修方式以人工巡檢為主，一旦出現了問題，就需要人工進行排查，這不僅需要耗費大量的時間和精力，還需要運營人的經驗和能力，對故障排查的效率造成了很大的影響。在建筑中，電力設施的數量和結構都比較多，因此需要建立一個智能化的電力設施運行管理體系。

在每一樓層根據不同的業(yè)主，分別安裝最終計量器，將這些計量器按照一定的樓層，集中安裝在電井里，為了便于后期的物業(yè)管理，還應建立一個遠程的抄表系統(tǒng)。建立配電網監(jiān)控與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取三層體系結構，即監(jiān)控中心層、通信管理層和現場采集層。這些儀表可以對變配電系統(tǒng)提供詳細的數據采集、運行監(jiān)視、事故預警以及對電能質量進行監(jiān)視和控制。不僅可以幫助用戶更好地控制設備的能耗，而且還可以為系統(tǒng)提供可靠的監(jiān)控，從而更好地保證設備的安全運行。此外，這些儀表還可以提供實時的數據，從而幫助用戶更好地了解運行狀態(tài)。

用電保護設備具有快速的更新換代的特點，不斷推出的新產品在能耗上將會低于老產品，并且在產品壽命、產品特性方面也會得到優(yōu)化。在購置有關產品時，要考慮到目前的最新產品模式，并結合具體項目的經濟預算，選擇功率消耗小的。并且在以后的維修管理中，還需要依據線路的運轉狀況，選擇替換性能更好，功耗更低的新產品。

4 電氣設計的優(yōu)化效果

電氣節(jié)能是目前建筑設計中一個重要因素，傳統(tǒng)設計電氣方法與本文所介紹的優(yōu)化方法在能源方面的損耗情況可通過實驗測試。

筆者曾選取建筑中的兩處相同的接待廳（分別為區(qū)域A、B，區(qū)域A使用優(yōu)化方法，區(qū)域B使用傳統(tǒng)方法）作為實驗的場所進行電氣設計節(jié)能分析。同樣選取兩處區(qū)域（長×寬×高）面積為100m2，區(qū)域內燈具數量為5個。表1為燈具規(guī)格參數。此次測試均使用LED節(jié)能光源作為照明設計。

表1 燈具規(guī)格參數

因為接待廳內墻體為白色，屋頂∶墻的反射比為7∶3，根據實驗數據利用系數為0.56。使用的產品經過3C認證，維護系數為0.7。根據以下公式計算實際照度與功率密度值,公式如下：

式中：

E——實際照度；

N——燈具數量；

A——房間面積；

W——功率密度值。

通過分別對使用兩種方法的區(qū)域進行實驗計算，得出的能耗數據見表2。

表2 能耗數據

由表2可以看出，兩種方法均低于國家規(guī)定能耗數值。但區(qū)域A消耗能源的數值遠遠低于區(qū)域B使用傳統(tǒng)電氣設計方法產生的能耗。實驗表明：在房屋建筑中，使用優(yōu)化電氣設計的方法能夠減少能源的損耗，而達到節(jié)能減排的需求，保證建筑工程達到綠色建筑節(jié)能標準。

5 結束語

為優(yōu)化房屋建筑電氣設計，本文通過設計備用電氣系統(tǒng)，并對敷設線路進行優(yōu)化，優(yōu)化布線和電氣接線，提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。電力分配主干電纜沿橋架進行敷設，或明敷于電力垂直井中，而電線則以管道的形式暗敷。所有的消防線都用鋼管進行地下敷設，如果是和其他的電纜在一個架上敷設，則要做好耐火處理，并且要在架體之間設置隔離層。實踐證明，優(yōu)化方法能夠減少能源的損耗。

總之，住宅建筑電氣工程體系的設計水平，不僅關系到住宅建筑的使用安全，而且關系到人民群眾的生命和財產的安全。因此，要提高對電氣系統(tǒng)設計的關注程度，采用現代化的電氣設計思想，運用專業(yè)的電氣設計理念展開建筑電氣設計，減少能量損失，為建筑中的用電安全打下基礎，從而提高住宅建筑電氣設計的合理性和安全性，滿足居民的真實需要。