建筑电气的经济性优化设计分析

摘要：伴随着我国经济的飞速发展以及人们对美好生活孜孜不倦的追求, 越来越多的高新电气设备走进了千家万户, 也使得建筑电气在工程建设中成为了不可忽视的部分。建筑电气的大规模应用, 令建设成本越来越高, 在世界大力提倡绿色发展、低碳生活的主旋律下, 也伴随着市场大环境对房地产开发商越来越严格的成本控制要求, 如何提高建筑电气工程的经济性是一个非常值得探讨的问题。

　　关键词：建筑电气,经济性,优化,设计

　　我国现代化建筑工程相较于西方一些国家起步较晚, 建筑电气设计规范存在许多不完善之处。如今国内房地产开发节奏较快, 设计师们任务繁重、压力大, 导致设计错漏频发, 且普遍缺乏使用的体验。有鉴于此, 许多设计师通常可以按各规范要求完成设计, 但为了稳妥地通过各种审核及验收, 往往做到了“安全可靠”却忽视了“经济合理”的要求 (《民用建筑电气设计规范》总则第1.0.1条) 。为此, 文章作者就设计过程中的切身体会与审核的浅薄经验与大家一起分享和学习探讨。

　　1 强电系统的设计

　　1.1 变配电系统的设计

　　作为建筑电气的源头, 变配电系统对可靠性的要求很高, 系统的故障会导致大规模停电的状况发生, 从而造成巨大损失, 甚至危害到人身财产的安全。一定程度上, 相对于变配电系统设备的安装投入, 其经济性的更重要表现是不易产生运行故障。

　　(1) 变配电所的合理选址。变配电所的选址应根据建筑物的场地分布及负荷需求设定, 通常应深入负荷中心、减小供电半径 (主要供电干线控制在150m以内) , 减少电缆和桥架、线管的安装数量以降低成本, 并减小电压损失、降低电能损耗, 减轻后期的运营成本。

　　(2) 同时系数的灵活选取。应在末端配电箱、区域配电总箱、配电干线回路、变压器各处灵活选取同时系数, 以便达到安全可靠、经济合理的原则。例如, 考虑到末端户内配电箱容量较小, 小型电器使用的不确定性, 配电箱的同时系数一般可按较大值选取, 保证一定的灵活性;区域配电总箱则可根据《建筑电气常用数据》的要求进行合理选取;在变压器出线侧, 应根据各配电干线中同类负荷的叠加规模以及用电规律, 合理地选取同时系数, 避免变压器的总安装容量过大。特殊情况如工业园区或大功率空调动力机组, 应根据负荷特点及招商运营需求进行适当分组, 以便于灵活投切或停用, 减少低载或空载运行的可能性。

　　1.2 供配电系统的细化处理

　　应根据建筑的功能形态及用电负荷分布, 合理采用放射式、树干式, 或二者相结合的配电系统。

　　配电级数一般不宜超过三级, 并避免电缆型号和开关的无序放大。《低压配电设计规范》 (GB 50054-2011) 第6.2条规定:“配电线路装设的上下级保护电器, 其动作特性应具有选择性, 且各级之间应能协调配合。非重要负荷的保护电器, 可采用部分选择性或无选择性切断。”对此, 可通过断路器的特性曲线配合, 在动力系统中灵活选择D曲线和C曲线的断路器;在一般动力及照明配电箱的放射性系统中, 下级的配电箱总开关可选用负荷开关;在小功率配电回路中, 若启动冲击电流或分段能力达到要求, 则不应盲目将微型断路器替换为塑壳断路器。

　　应合理规划配电箱系统, 如塔楼的公共照明箱及应急照明箱可考虑多层合用;地下室潜水泵、卷帘门配电可考虑就近从风机配电箱引出回路, 对于部分供电距离较远、彼此距离较近的小功率配电设备, 可灵活采用链式配电 (数量不超过5个, 功率不大于10kW) 。

　　应合理选择配电箱的位置, 如水泵房泵组的配电箱宜设在控制室内, 天面或室外园林配电的配电箱宜就近设置在室内或利用建筑装饰适当遮掩, 减少高性能防水防尘箱体的使用, 并降低后期维护费用。

　　1.3 照明系统的设计

　　照明设计需响应绿色节能环保要求, 在满足规范要求的照明质量与效果的前提下, 宜尽量选择高效的节能光源。如LED灯具相比传统的T5、T8以及荧光灯具有更高的能效, 且其造价已基本持平甚至更低, 故建议一般场所的普通照明采用LED灯具, 且采用低功耗的电子整流器、透光性较高的灯罩等作为灯具的配件。

　　同时, 照明节能并不仅是灯具的节能, 应注意采用合理的照明控制方式。如在楼梯间、过道、住宅标准层候梯厅等场所设置人体感应或声光控制开关, 对建筑泛光照明、园林景观照明、道路照明采用定时控制, 对大空间的工作、生活或商业场所采用分组控制。设计时, 应特别注意根据实际使用情况进行细化分组, 例如地下室车库照明中, 除了按车道和停车位分组控制, 还应该根据使用时间进行分组控制 (如白天与深夜) , 做到后期的有效节能, 减少运营费用。

　　此外, 应充分考虑到环境变化对照明的需求影响, 如地下室车道和车道出入口处的灯具应分组控制;同一空间内有自然光的外部区域与内部区域应合理分组, 方便使用时进行合理控制, 达到充分节能的良好效果。在有条件的情况下, 还可以考虑在车库范围设置导光筒, 减低车库照明的用电损耗。

　　1.4 防雷接地系统的恰当设计

　　在设计过程中, 容易忽略了施工技术不够标准以及现场环境的复杂情况, 导致接地电阻过大无法达到设计规范值的情况时有发生。应预留必要的补偿保护措施, 增设人工接地装置, 避免后期的土建开凿施工。

　　在建筑物防雷系统中, 还应根据相关规范设置参数合理的浪涌保护器, 避免建筑物电子信息系统雷电防护等级的无端拔高以及浪涌保护器的大规模滥用与错用, 以致电气工程成本的大幅提升。

　　1.5 火灾自动报警系统的合理设计

　　火灾自动报警系统的经济性设计, 首要原则是不能滥用。首先, 遵循《建筑设计防火设计规范》判断是否该设置火灾自动报警系统, 如一些非重要场所的多层建筑, 或建筑内部的开放式架空层内可不设置。从节约造价的角度出发, 可根据运营需求适当考虑背景音乐系统和消防广播系统的合并。

　　其次, 火灾自动报警系统的设备应合理布置, 如车库内采用感烟探测器或感温探测器的情况下, 其保护半径一般分别为5.8m和3.6m, 同样面积下用感温探测器的数量比感烟感测器的数量约增加了1.5倍, 在单价相近的情况下造价会大幅增加。再者, 许多的设计师未能考虑各系统设备对距离要求不同, 惯于将手报按钮、火灾警报器和消火栓按钮进行一对一设置, 导致成本虚增、影响装修美观、局部区域报警声音过大等现象。此外, 许多人误将配电规范中要求低烟无卤电缆电线要求误套入火灾自动报警系统中, 创造出一些新型“低烟无卤型的有卤电线 (信号线) ”, 应按《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第11.2.2条要求“火灾自动报警系统的供电线路、消防联动控制线路应采用耐火铜芯电线电缆, 报警总线、消防应急广播和消防专用电话等传输线路应采用阻燃或阻燃耐火电线电缆”完成即可。

　　2 智能化系统的设计

　　伴随着人们对便利、高效、舒适、节能的工作生活需求持续提升, 智能化系统在建筑电气系统中占比越来越重, 要求设计师们不断地优化设计, 从长远发展的角度提高建筑电气工程的经济性, 实现节能降耗的目标。

　　智能化系统发展的历史较为短暂, 导致许多规范不够细致或设计标准不一。在设计过程中, 我们的首要任务是与业主进行充分沟通, 了解建筑物的具体使用功能和数量需求, 避免末端点位的不足或浪费, 而不能按规范进行生搬硬套。例如, 《建筑电气设计规范》 (JGJ16-2008) 表21.2.3-1所示, 办公区信息插座设计值为“每点/4～10m2”, 数值差距较大, 如设计师仅按自己臆测进行取值, 可能造成信息插座、网络布线、路由器、服务器等一系列设备的不足而导致大量返工, 或造成大量冗余而浪费成本。

　　2.1 智能化系统的架构

　　各综合布线系统应优先考虑智能专网的结合运用, 减少布线设备的重复使用。同时, 可优先采用智能化集成系统 (IIS) , 汇集各个子系统的数据, 实现信息共享, 使得各子系统的操作可以更为简便和高效, 提升建筑物的能效和运营管理的效率。

　　2.2 智能化系统的能效管理

　　在一些大型的商业建筑里, 因业态复杂、用电情况多变, 如按传统的人工管理, 需在运营期间投入大量的人力物力, 且会导致用电、用水和空调设备的大规模能源浪费。

　　对此, 可在变配电所设置电力监控系统, 自动监控高低压设备和变压器的运行状态及电力能耗;可根据场所应用场景, 对室内公共区域照明、地下车库照明、建筑物泛光照明、室外景观照明等部位设置智能照明系统, 达到高效节能的管理;宜设置能源管理系统, 对动力、照明、给排水、空调动力系统分别独立计量实现远程监控管理, 排查事故隐患;对于动力设备系统的使用, 则可设置BA建筑设备监控系统, 实现远程状态监测和控制。以上智能化系统的应用, 短期来看是增加建设安装成本的, 但长期而言是高效节能、降低成本的, 对招商售卖也更具有吸引力, 最终使建设运营方更好地达到盈利。

　　结束语

　　一个合理的设计, 需要结合实际情况, 既保证安全可靠、灵活适用、保有预留, 又要实现经济节能。设计中还有更多的方向和细节值得进一步的研究, 文章仅就个人设计的浅薄经验进行分享, 以期为需要的人带来一点帮助。

　　参考文献

　　[1]JGJ 16—2008, 民用建筑电气设计规范[S].

　　[2]GB 50016—2014, 建筑设计防火规范[S].