探讨住宅建筑的电气设计策略

杨立鑫

山东联创建筑设计有限公司，山东济南 250101

1 建筑电气的定义和发展现状

建筑电气指的是在建筑物建设过程中，通过电气技术和理论的应用，为满足人们用电需求而设计的电气系统，其中电气技术中包括电力技术、计算机信息技术等。当前，随着经济发展水平的提高，我国能源消耗比较严重，而环境破坏、能源缺乏等问题已经成为全球不得不重点思考的问题。近年来，我国建筑行业取得了较快发展，但是随着建筑数量和规模的扩大，在节能环保方面却并没有加以重视，导致大量能源遭到损耗。

2 住宅建筑电气设计原则和目标

2.1 住在建筑电气设计原则

2.1.1 满足建筑物的使用需求

节能设计的前提是保证建筑物内正常用电，保证照明的质量，同时要达到使人们生活、工作舒适，情绪良好，提高工作效率等目的。因此在节能设计时依然要满足建筑使用所需要的正常温度供应，以及不同使用场合下各种电力设备正常运行时所需要的电量，保证电能运输通道顺畅。此外，为使居住环境达到舒适便捷的目标，应尽量保证住宅建筑周边环境的交通便利程度，节能设计还要满足某一些特殊工艺或特殊场所的要求，使真正满足人们各种使用需求。

2.1.2 节能环保要求

在建筑工程方案设计阶段，必须要结合环保方面的要求对方案的多个方面进行计算分析，同时结合技术等要求进行比较，然后选出最佳设计方案，以达到减少施工成本、节能环保的目的。

2.1.3 经济实用要求

经济实用考虑的是在进行住宅建筑节能设计时，不能为了一味追求节能效果而得不偿失，而是必须根据实际情况确定节能设计方案。也就是节能和经济之间的平衡必须由我国实际国情来平衡，节能的实现不能以过多地消耗投资为代价，而应尽量保证为节能而投入的资金，在较短的时间内能因为采取节能措施而被大大减少下来。此外，建筑物的功能也要在节能的基础上合理把握，体现住宅建筑的实用特点，如要满足显色、色温和温度上的指数。总之，在节能设计时需要体现或满足建筑工程实际的经济效益，根据工程需要对节能设计进行合理投资。而工程中在开展节能设计时需要对投资成本进行合理应用，尽量减少投资成本，保证建筑工程运行时的整体经济效益。

2.2 住宅建筑电气设计目标

评价住宅建筑电气设计是否合理高效，首先应该保证电能的质量是符合相关规定和用户实际使用需求，保证用户正常用电，所有电器能正常运行。其次，在进行电气设计设备选型时必须考虑用户的长期使用，即保证用户在居住期内可以有效用电。此外，不但要保证每一户住宅用电达到标准范围内的正常水平，而且还要保证设计的稳定性，也就是在居民居住期内不会进行改造。

3 住宅建筑电气设计措施和自动化节能技术

3.1 合理选择导线和电气设备

3.1.1 导线选择

由于导线的选择关系着整个住宅建筑电气设计的效果，而且还对住宅建筑的用电安全和用电经济性造成影响，而以往的住宅电气线路设计过小，已经无法满足现代家用电器使用的需求，线路不堪重负，出现频繁跳闸的情况，尤其是电气线路长期过载导致绝缘下降，不仅给生活工作带来不便，还可能会引发电气事故，所以有必要对现有住宅线路进行改造。在选择导线时，主要是考虑到导线的规格和型号，即要结合实际设计施工中的工作电压和敷设条件合理选择。为保证电气设计安全可靠，且达到经济节约的要求，必须确保所选择的导线可以承受的极限电流要大于长期使用中会遇到的最大负载电流。因此，所选择的导线在单相制系统中，需要保证中性线和相线截面面积一致；在进行截面选择时需要留出一定的安全余量，且余量值一般要大于10mm；在选择分路负荷线截面时需要保证安全载量大于分路内所有电器额定电流总和。另外，关于导线的规定，一方面要保证导线运行安全，另一方面要保证导线机械强度达到一定标准值，这是为了避免导线出现断线情况。

3.2 线路敷设和开关配置

3.2.1 线路敷设

在线路敷设过程中，要综合考虑安全和美观2个因素。一般情况下，线路的敷设是先通过PVC管使导线穿过管道，然后将其敷设在墙壁内部或是地板下。对于一些初装修的或者在对旧房子进行改造装修时，一般会直接选择穿管敷设。

3.2.2 开关配置

开关的配置需要综合考虑美观和便利要求，一般来说，开关主要设计在门框附近位置，大概距离地面1.5m的地方。另外，也会安装在床头、床头柜上方等位置。

3.3 防雷和接地设计

对于高层住宅建筑来说，防雷设计工作十分重要。设计的内容包括防高电位入侵、防感应雷和防直击雷三种。对于前2种工作，一般是将绝缘的铁角支架在电缆进户处接地，然后安装避雷针；对于防直击雷设计工作，一般是在屋顶或是容易受到直击雷入侵的地方安装接闪器，然后借助引下线和接地电阻较小的接地装置可靠连接。

3.4 电气设计中的自动化节能技术

在进行电气节能设计中必须遵循绿色环保的理念，所以要尽可能使用先进的节能技术，从多个角度来实现节能环保。首先配电设计时要考虑三相负荷平衡，三相配电的各相负荷保持三相负荷的平衡，最大相负荷不能超过三相负荷平均值的115%，最小负荷不能小于三相负荷平均值的85%；其次，在地下车库灯光设计时应以高效节能的细管径紧凑型荧光灯为主，荧光灯灯具选配电子镇流器，疏散指示灯、出口标志灯选用发光二极管，非防护罩灯具效率在60%以上，开敞灯具效率在75%以上；配电箱应靠近负荷中心，尽量将低压供电线路长度缩短；照明设计采取统一管理方式分组分时控制；设置功率因素集中补偿装置，补偿达到0.9以上；经济合理选择导线截面，干线最大工作压降不超过2%，分支线路最大工作压降不超过3%；选择低能耗和高效率的变压器或电器元器件。另外，关于动力、照明等各部分的能耗应进行独立分项计量，集中采暖系统在二次设计时要充分考虑计算机的节能控制系统。最后，在节能设计时要积极推动如太阳能、地热能等新能源的应用。

4 电气节能设计质量控制措施

4.1 合理选择供配电系统

供配电系统的设计是整个电气工程中最重要环节，必须根据实际情况，如用户情况、负荷性质、用电容量和工程特点、系统规模等合理设计供配电系统，才能保证系统最佳的运行状态。首先，应该根据用电负荷容量、用电分布和性质等进行设计，配电所尽量靠近负荷中心从而来减小低压供电半径，降低线路的能耗损失，降低电压的损失，最终可保证供电的质量。在供配电线路设计时其长度不能超过250m。其次，供配电系统的设计应该遵循简单可靠的原则，也就是配电的级数不能太多，一般在同一用户内，高压配电级数不能超过2级，而低压配电的级数则不能超过3级。这样做的目的是可以大大降低电能的损失。为减少供配电系统线路上的电能损失，在两路进线供电的系统中，应使两路电源同时运行。再次，因为一般情况下电压越高，损耗将越小，所以在确定供电电压等级时要结合技术性要求、经济性要求和电力公司的相关规定。一般来说，当用电设备的总能量在250kW以上，采用的供电电压为10（6）kV，大型建筑物的空调冷水机组也尽量选择10（6）kV的冷水机组，但是也要考虑到大容量电动机启动时，变压器可能会出现的变化。此外，供配电系统中的功率因数要适当提高，比如可以通过调整变压器容量、正确选择电动机、照明设备，以及降低线路感抗，采用正确的电线和电缆铺设方式等来提高系统的功率因数，当自然功率因数无法满足电网运行要求时，则可以采取无功补偿措施。

4.2 照明节能措施

照明用电的节能设计，其设计前提是必须保证生产作业不受到任何影响，不影响施工人员作业对于视觉的要求，避免对照明质量产生破坏。在保证这些前提条件的基础上，应该尽量采用有效的照明节能措施，尽量减少照明系统中光能的损失。在照明节能设计时，首先要根据作业对于世界的要求，并结合相关设计规范明确照明标准，根据不同的施工作业场所明确合理的照明标准，然后通过局部照明的利用进行节能设计。其次，为降低能源损耗，在照明设计时需要充分利用太阳光，因为太阳光既不会造成环境污染，又是可再生能源，不需要消耗电能。比如在大楼照明设计时考虑到对自然光的利用，通过侧窗、天窗、光栅板、光线管道等新技术、新材料的应用，可以达到很好的节能效果，而且还能使在建筑楼内工作的人员情绪更好、工作积极性更高。同时在布置灯具时注意利用日照的强弱来控制灯具，使所控制灯列和侧窗平行，从而达到良好的节能效果。此外，光源和灯具的选择应根据建筑物不同的使用功能，在保证照明质量的基础上，尽量选择高光效光源。在灯具选择时为有效利用光源的光通量，最好选择系数高，开启式的直接照明灯具，同时采用节能型高功率因数的电感镇流器可以有效提高灯具的功率因数。

5 结语

综上所述，随着社会经济和科学技术的发展，人们对于住宅建筑的舒适度和安全可靠度的要求普遍较高。所以在进行住宅电气设计的过程中，必须要保证人们对于用电的要求，然后再借助相关科学技术，既要保证建筑电气系统的安全运行，又要使建筑设计达到节能环保的要求。