陳佳玉

（廈門魯班源房屋營(yíng)造有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在現(xiàn)代科技發(fā)展的過(guò)程中，各類建設(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。

1 房屋建筑電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性分析

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)專門的連接線路對(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。

2 電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 選擇變壓器

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)閉電源和隔離開關(guān)，就可以保證工作的安全。在僅關(guān)閉高壓開關(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)。

2.2 配電系統(tǒng)母線連接設(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)和市電之間的開關(guān)互鎖，可達(dá)到對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制的目的。

2.3 敷設(shè)線路優(yōu)化

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]。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

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。

4 電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化效果

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)。

5 結(jié)束語(yǔ)

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)用專業(yè)的電氣設(shè)計(jì)理念展開建筑電氣設(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。