陳佳玉
(廈門(mén)魯班源房屋營(yíng)造有限公司,福建 廈門(mén) 361000)
在現(xiàn)代科技發(fā)展的過(guò)程中,各類(lèi)建設(shè)項(xiàng)目如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。在建設(shè)項(xiàng)目中,電氣設(shè)計(jì)工作既是項(xiàng)目建設(shè)的重要組成部分,又是項(xiàng)目投產(chǎn)后建筑用電的有力保證,所以,設(shè)計(jì)單位要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)質(zhì)量,施工企業(yè)要重視電氣元器件及線路的安裝敷設(shè)質(zhì)量,以確保建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和投產(chǎn)后的用電需要。在科技快速發(fā)展的當(dāng)前,房屋建筑的電氣系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,出現(xiàn)了一些問(wèn)題是比較常見(jiàn)的,也是正常的,關(guān)鍵在于相關(guān)方要重視,要制定出相應(yīng)的合作方案,提高電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的品質(zhì)[1]。本文對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行分析和探討。
在科技快速發(fā)展的當(dāng)前,房屋建筑電氣系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,人們十分重視房屋建筑電氣設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。在現(xiàn)代化的建筑物中除了電力線外,各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)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(fù)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(guò)專(zhuān)門(mén)的連接線路對(duì)不同電路加以處理,或由火災(zāi)控制室接地,最后再引出連接物體。消防應(yīng)急設(shè)備或其它線路,必須敷設(shè)在不可燃的物件結(jié)構(gòu)中,且按照相關(guān)要求,這些用于保護(hù)線路的物件的整體厚度不得<4cm[2]。此外,對(duì)某些可以通過(guò)明敷來(lái)進(jìn)行處理的情形,要求在金屬管上使用標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)裝置,有效地隔離水、火,確保線路的安全。然后,也有因?yàn)殡姎庠O(shè)計(jì)人員水平不高,不能做出正確的設(shè)計(jì),如布線不當(dāng),從而導(dǎo)致工程內(nèi)的電能設(shè)備存在安全隱患,給人民的財(cái)產(chǎn)和人身安全帶來(lái)很大的危害。
在房屋建筑電氣設(shè)計(jì)中,選擇供配電設(shè)備至關(guān)重要,要謹(jǐn)慎選擇變壓器的臺(tái)數(shù)和基本配置,為電氣系統(tǒng)的節(jié)能和智能化奠定基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,一般都是以目前的用電量為基礎(chǔ),預(yù)先估計(jì)負(fù)載,再確定變壓器的臺(tái)數(shù)和基本配置。但必須注意,一定要考慮到將來(lái)的用電量,這是國(guó)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?cè)萘慷际侨?jí),而且相對(duì)獨(dú)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(fù)載是一級(jí),對(duì)穩(wěn)定性的要求更高。在具體低壓側(cè)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(jī)設(shè)置在低壓母線上[3],以便在市電斷電時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。圖1為具體線路示意圖。
圖1 線路示意圖
在后期維修時(shí),只需關(guān)閉高壓斷路器,關(guān)閉電源和隔離開(kāi)關(guān),就可以保證工作的安全。在僅關(guān)閉高壓開(kāi)關(guān)的情況下,只能對(duì)低壓側(cè)的母線及變壓器進(jìn)行維修工作;而將斷路器換成10kV進(jìn)線柜,則可以使進(jìn)線電源斷開(kāi)后的維修工作更加方便。
由于一些用電設(shè)備尤其是公用電力設(shè)備,其用電容量較大[4],所以應(yīng)考慮以較高的電壓來(lái)供電,以保證設(shè)備的正常工作,也對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)[5]。同時(shí),根據(jù)電氣負(fù)荷的需求,確定變壓器的額定容量。需要考慮負(fù)荷的峰值、平均負(fù)荷和瞬態(tài)負(fù)荷等因素,并合理預(yù)留一定的容量余量,以確保變壓器在運(yùn)行期間不超載。并結(jié)合電源系統(tǒng)的頻率要求(通常為50Hz或60Hz),選擇相應(yīng)頻率的變壓器[6]。根據(jù)輸入電源電壓和輸出負(fù)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(wǎng)電壓和負(fù)載電壓的轉(zhuǎn)換要求。除了上述因素,還需遵循當(dāng)?shù)仉姎獍踩珮?biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行選擇和安裝。對(duì)于大型項(xiàng)目或特殊需求,建議咨詢(xún)電氣工程師或?qū)I(yè)技術(shù)人員,以確保最佳的變壓器選擇和設(shè)計(jì)。
一般情況下,對(duì)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(gè)是母線分段連接。單母線連接的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,易于掌握,經(jīng)濟(jì);缺點(diǎn)是很難保持穩(wěn)定。單母段需嵌入大量的開(kāi)關(guān),當(dāng)某個(gè)區(qū)段發(fā)生故障時(shí),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(fèi)用較高。在房屋建筑中,功能統(tǒng)一,不是辦公就是住宅,對(duì)于負(fù)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(jí)負(fù)荷提供經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的供電環(huán)境。采用油機(jī)與市電構(gòu)成雙回供電方式,實(shí)現(xiàn)了雙回供電。在電網(wǎng)停電時(shí),油機(jī)可使發(fā)電機(jī)自動(dòng)起動(dòng),保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在此過(guò)程中,油機(jī)和市電之間的開(kāi)關(guān)互鎖,可達(dá)到對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制的目的。
為了優(yōu)化房屋建筑的電氣設(shè)計(jì),筆者主張?jiān)O(shè)計(jì)備用電氣系統(tǒng),并對(duì)敷設(shè)線路進(jìn)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(jìn)行敷設(shè),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(jìn)行地下敷設(shè),如果是和其他的電纜在一個(gè)架上敷設(shè),則要做好耐火處理,并且要在架體之間設(shè)置隔離層。冷凍室、塔樓部分照明、空調(diào)主干通過(guò)母線插口進(jìn)行分配。明敷時(shí),必須對(duì)消防管道或金屬線溝槽進(jìn)行防火處理,并對(duì)消防配電室進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在鋪設(shè)防火電纜時(shí),將鋼管放置在不燃的構(gòu)造中。
10kV高壓電纜分別敷設(shè)在電井內(nèi),兩路10kV高壓電纜通過(guò)橋架分別敷設(shè)在電井的兩端。非防火負(fù)載的主變和備變是分橋架敷設(shè)的,防火負(fù)載的電纜使用無(wú)機(jī)絕緣防火,并敷設(shè)在與防火裝置沒(méi)有關(guān)系的電纜那一面。對(duì)閉合母線槽垂直敷設(shè)進(jìn)行抗震降擾動(dòng)的處理,每隔一段距離設(shè)置一個(gè)柔性接頭、一個(gè)彈性支架或一個(gè)獨(dú)立的接頭,通過(guò)吸收側(cè)向變形來(lái)實(shí)現(xiàn)抗搖擺、抗震降擾動(dòng)等目標(biāo)。當(dāng)高低壓電纜橋架和封閉母線槽經(jīng)過(guò)防火分區(qū)和樓板時(shí),一定要進(jìn)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]。
在住宅建設(shè)工程中,安全性和可靠性是其在房屋建設(shè)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(xiàn)了問(wèn)題,就需要人工進(jìn)行排查,這不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,還需要運(yùn)營(yíng)人的經(jīng)驗(yàn)和能力,對(duì)故障排查的效率造成了很大的影響。在建筑中,電力設(shè)施的數(shù)量和結(jié)構(gòu)都比較多,因此需要建立一個(gè)智能化的電力設(shè)施運(yùn)行管理體系。
在每一樓層根據(jù)不同的業(yè)主,分別安裝最終計(jì)量器,將這些計(jì)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(yīng)建立一個(gè)遠(yuǎn)程的抄表系統(tǒng)。建立配電網(wǎng)監(jiān)控與管理系統(tǒng),該系統(tǒng)采取三層體系結(jié)構(gòu),即監(jiān)控中心層、通信管理層和現(xiàn)場(chǎng)采集層。這些儀表可以對(duì)變配電系統(tǒng)提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、事故預(yù)警以及對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視和控制。不僅可以幫助用戶更好地控制設(shè)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(shè)備的安全運(yùn)行。此外,這些儀表還可以提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),從而幫助用戶更好地了解運(yùn)行狀態(tài)。
用電保護(hù)設(shè)備具有快速的更新?lián)Q代的特點(diǎn),不斷推出的新產(chǎn)品在能耗上將會(huì)低于老產(chǎn)品,并且在產(chǎn)品壽命、產(chǎn)品特性方面也會(huì)得到優(yōu)化。在購(gòu)置有關(guān)產(chǎn)品時(shí),要考慮到目前的最新產(chǎn)品模式,并結(jié)合具體項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)預(yù)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(jù)線路的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,選擇替換性能更好,功耗更低的新產(chǎn)品。
電氣節(jié)能是目前建筑設(shè)計(jì)中一個(gè)重要因素,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)節(jié)能分析。同樣選取兩處區(qū)域(長(zhǎng)×寬×高)面積為100m2,區(qū)域內(nèi)燈具數(shù)量為5個(gè)。表1為燈具規(guī)格參數(shù)。此次測(cè)試均使用LED節(jié)能光源作為照明設(shè)計(jì)。
表1 燈具規(guī)格參數(shù)
因?yàn)榻哟龔d內(nèi)墻體為白色,屋頂∶墻的反射比為7∶3,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用系數(shù)為0.56。使用的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)3C認(rèn)證,維護(hù)系數(shù)為0.7。根據(jù)以下公式計(jì)算實(shí)際照度與功率密度值,公式如下:
式中:
E——實(shí)際照度;
N——燈具數(shù)量;
A——房間面積;
W——功率密度值。
通過(guò)分別對(duì)使用兩種方法的區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)算,得出的能耗數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表2 能耗數(shù)據(jù)
由表2可以看出,兩種方法均低于國(guó)家規(guī)定能耗數(shù)值。但區(qū)域A消耗能源的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于區(qū)域B使用傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生的能耗。實(shí)驗(yàn)表明:在房屋建筑中,使用優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)的方法能夠減少能源的損耗,而達(dá)到節(jié)能減排的需求,保證建筑工程達(dá)到綠色建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
為優(yōu)化房屋建筑電氣設(shè)計(jì),本文通過(guò)設(shè)計(jì)備用電氣系統(tǒng),并對(duì)敷設(shè)線路進(jìn)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(jìn)行敷設(shè),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(jìn)行地下敷設(shè),如果是和其他的電纜在一個(gè)架上敷設(shè),則要做好耐火處理,并且要在架體之間設(shè)置隔離層。實(shí)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(shè)計(jì)水平,不僅關(guān)系到住宅建筑的使用安全,而且關(guān)系到人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。因此,要提高對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)注程度,采用現(xiàn)代化的電氣設(shè)計(jì)思想,運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的電氣設(shè)計(jì)理念展開(kāi)建筑電氣設(shè)計(jì),減少能量損失,為建筑中的用電安全打下基礎(chǔ),從而提高住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的合理性和安全性,滿足居民的真實(shí)需要。