对建筑电气设计与安装节能的分析探究

马天伟

(山西运城建工集团有限公司，山西 运城 044000)

建筑电气是建筑设备系统中的重要组成部分，在建筑物中起着十分重要的作用，它不仅为整个建筑物提供动力、照明和防雷等基本功能服务，而且通过控制系统的设计来满足各种使用要求。因此对建筑电气的设计及运行维护进行合理有效的管理是保证建筑物安全、舒适、经济地运行的关键。本文从分析探讨的角度出发结合实际工程案例对如何做好建筑电气的设计与安装工作提出了一些看法和建议。

1 建筑电气节能现状及存在的问题

1.1 我国建筑电气节能的现状

从总体看，我国的建筑电气节能工作取得了显著成绩：目前，全国已有近80%的大中城市完成了“十五”规划目标，部分地区已达到或超过了国际水平，如北京、上海、天津等。在新建工程中，有相当一部分达到了国家规定的建筑标准，并采用了一些新的技术措施。例如，深圳机场新候机楼，采用了双路电源供电方式。该工程投资为2.25亿元，年节约用电量达4200万度[1]。但是，与国外先进国家的相比，我国的建筑电气设计安装仍存在不少问题：①设计水平不高，缺乏必要的计算和试验手段，导致设计的质量不高；②施工质量低劣，许多设备选型不当，安装工艺不完善；③运行管理不善，造成大量浪费。

1)设计方面，由于缺乏系统的节能理念，部分设计师在项目实施前没有对项目的能源消耗情况做详细调查和评估，在设计过程中只考虑满足功能需求，忽视了系统整体能耗的优化；有的设计师仅根据设备选型确定设备功率，不进行负荷计算，导致设备选型过大或过小；还有的设计师为了节约成本，采用低效的设备配置方案，造成能源浪费。

2)施工方面，部分施工人员对建筑用电知识了解不够，不能正确理解图纸内容，盲目操作，造成返工；有的施工单位为追求进度，降低材料损耗，减少工序，增加人工，导致材料使用率不足；还有的施工单位为赶工期，偷工减料，使用质量差的电线电缆等。

3)管理方面，大部分单位缺乏有效的管理手段，无法实现有效控制。如，多数单位缺少完善的用能统计制度，无法准确掌握各区域、各分项工程的用能数据；有些单位缺少专业的技术管理人员，无法及时发现并解决生产过程中存在的安全隐患；还有些企业虽然制定了相关制度规定，但由于缺乏相应的技术支持，难以落实[2]。

1.2 建筑电气节能设计存在问题

对建筑电气设计缺乏整体规划，部分项目仅根据自身需求进行设计。由于没有统一标准，造成各单位各自为政，重复浪费。如：有的项目在施工图阶段未考虑照明系统，后期改造增加照明系统，不仅增加了工程成本，而且也造成了不必要的资源浪费。

对建筑电气安装质量重视不够，目前，多数施工单位为了追求利润，不按图纸要求进行施工，随意改变原有线路，导致设备与负荷严重不匹配。同时，一些建设单位盲目追求低造价，降低工程造价，忽视了安全、环保等指标的实现，导致出现大量安全隐患。

缺乏有效的运行管理，由于大部分工程项目由专业公司承建，业主往往只负责验收，而专业的工程公司则将精力投入到项目的后期维护中，因此，许多工程项目建成后，因缺少必要的维护保养，致使设备无法正常运转，造成巨大的能源损失。

节能意识淡薄，大多数用户认为，用电是“取之不尽，用之不竭”，只要保证供电，就不会产生任何费用。实际上，如果采用不合理的方式用电，同样会造成大量的能源浪费。

2 建筑电气节能的意义

2.1 节约用电

通过合理选择和布置变电所及线路，采用先进的节电技术，提高变电所及线路的运行效率，降低输配电损耗，从而减少无功功率消耗，达到节约用电的目的；同时，在满足使用要求的前提下，尽可能减少不必要的设备容量，降低设备空载率，从而减少有功功率消耗。此外，还可采取有效措施，尽量利用低谷时段进行生产，以充分利用夜间谷段。由于建筑电气的使用，可减少对煤、石油、天然气等不可再生的资源消耗。据统计，我国每年因电力生产与供应造成的损失高达2000亿元，其中，仅火电一项的损失就超过500亿元，而建筑电气系统每节1度电，就可以为国家节省0.15t标准煤[3]。因此，提高建筑的供电质量，降低能耗，是实现我国能源战略的重要途径之一。

2.2 改善供电质量

由于建筑电气设计安装不当，导致系统故障或停电，将造成严重的经济损失。因此，要充分考虑系统的安全性和可靠性，保证整个系统能够稳定可靠地运行。目前，国内不少地区正在大力推广“合同能源管理”，即由业主委托专业公司，按照约定的条件和要求，从规划到设计，再到施工，最后到运行维护，进行全寿命周期的费用托管。对于那些已经建成投入使用的既有公共设施，如果能够利用其自身所拥有的剩余能量或余热，则可以在不额外增加成本的情况下，将这部分热能加以回收并加以利用，以取得更大的经济效益，这也是一种有效的节能措施。

2.3 避免浪费，保障安全

建筑物的能源消耗主要是由照明，空调，给水排水，动力等耗能大户引起的，其中，照明能耗占建筑物总能耗的30%～50%。因此，加强建筑电气设计与安装节能是实现绿色建筑的必然要求。根据国内外大量资料表明，许多重大伤亡事故的发生，往往都与触电有关。因此，为了保障人民生命财产的安全，必须加强用电管理，防止意外事故的发生。

2.4 提高工作效率

现代办公大楼一般采用计算机集中控制管理，其功能复杂，自动化程度高，对供电质量的要求也更高。而传统的手工操作方式，不仅工作量大，而且容易出错，影响正常工作。如果实行计算机远程监控，不仅可以大大提高工作效率，还可以节省人力，物力，财力[4]。

2.5 保护环境

随着社会的发展，人们对居住环境的质量提出了更高的要求，绿色环保，舒适方便，健康卫生，低污染的建筑已成为人们的首选。而传统的照明方式，不仅会造成大量的光污染，还存在着一定的安全隐患。所以，加强建筑电气设计和安装节能，对于促进城市可持续发展具有重要的意义。在建筑物内采用高效、低耗的照明设备，既有利于保证室内照度的均匀，又能够避免眩光，从而减少空调的使用量，使室内空气保持清新。

2.6 促进技术进步，推动经济发展

随着科学技术的发展，各种新型电工材料及电子元器件不断涌现，使得现代建筑中应用的各种电器产品更加智能化。例如，智能大厦中的消防报警系统，不仅能自动检测火灾发生，及时发出报警信息，还能自动切断有关设备的电源。

3 当前国内建筑电气设计与安装的特点及发展趋势

3.1 照明系统

目前，我国城市公共区域和居住小区普遍存在照明不科学、不合理的情况，部分地区甚至还存在照度不足的现象，导致居民生活品质降低。

1)缺乏合理的照明规划，由于缺少科学的照明规划和有效的实施措施，造成一些公共区域和居住小区的夜间照度严重不足。

2)灯具选型不当，在满足基本功能要求的基础上，应合理选择灯具的功率密度(即单位面积内使用的电灯数量)，以实现最佳的光环境效果[5]。灯光控制方式不合理。

3.2 供电系统

线路损耗过大，输电线路损耗大，一方面是因为电力传输距离过长，另一方面是由于输电线路老化，再加上人为因素的影响，使得输电线损增大，从而影响整个系统的效率。

供电电压过低，当电压过低时，不仅会降低设备的工作效率，还会使绝缘材料加速老化。同时，也会使电器设备的使用寿命缩短，并增加维护费用。

接地故障，接地故障会造成金属外壳带电，引起人身触电事故。此外，当发生漏电时，会导致电器设备的运行不正常，甚至损坏电器设备。

负荷变化，由于负荷的变化，会使电网中的无功补偿装置不能及时调整，从而导致无功补偿能力下降，最终影响用电设备的正常运行，造成不必要的损失。

4 建筑电气设计与安装节能的措施

4.1 合理选用建筑电气设备与材料

根据建筑规模及功能，选择合适的建筑配电方式，避免大马拉小车：如采用单相负荷的住宅，可考虑将进线开关柜(箱)集中设置在地下室或半地下室内；当采用三相四线制时，可将进线开关柜(箱)分散布置于各层。对于高层住宅，应优先考虑采用双路电源供电。在满足使用要求的前提下，尽量减少用电设备，提高供电质量。对照明系统采用双路供电，避免单路电器的损坏。同时，要保证各电器设备的安全可靠。

根据不同用途，合理选择用电设备和线路：对照明和插座回路，宜选用节能型灯具；空调回路，宜选用变频调速空调器；电梯回路，宜选用高效节能的电梯。同时，要严格控制电器的数量，减少空载运行时间。对于多台电动机或电动执行器，应分别控制。当一台电机故障时，其他电机仍可工作；另外，还要考虑备用电源。

正确安装电器设备：安装前，要对电器设备进行选型，确定功率，计算其使用环境条件；并做好电器设备的接地保护工作，防止发生触电危险；还要注意检查电气线路是否破损，绝缘性能是否良好等。根据用电设备的工作特点，结合当地实际情况，选择合理的配电方式。如交流与直流并联；动力与照明分开；低压配电网采取分级保护；设置无功补偿装置等。

合理选用变压、变流和开关电器：在选择高压电器时，必须充分考虑其安全性和可靠性。例如，高压断路器，除应具有分断能力强、动热稳定性好等特点外，还应符合国家标准《电力系统用断路器》GB14041中的有关要求。

4.2 优化电气设计

根据建筑物功能需求确定合理的供电方案，减少用电设备数量，避免不必要的重复配置，同时尽量减少线路长度，缩短线缆规格和型号，采用小截面的电缆，减小导线载流能力。对于照明灯具等易损件，应选用质量可靠的优质产品，并做好定期检查维护工作。

加强设计阶段的管理，提高设计质量。在设计过程中，要严格按照规范要求进行，确保设计的安全性。此外，还要充分考虑施工图审查的要求，保证设计的合理性，尽量降低返工率，缩短施工周期。

完善设计图纸，在图纸会审中，必须认真研究有关技术文件，结合工程实际，提出合理的建议；对不合理的地方，应及时提出意见，及时调整。

改进工艺，通过改进工艺，可以有效降低产品成本。例如：可以通过增加辅助工序，使生产效率得以提高；还可以利用计算机软件，实现产品的自动检测和加工，从而节省人力。

4.3 合理选择建筑电气设计标准规范

根据《民用建筑节能管理规定》，对新建居住建筑的供电系统应采用双回路供电，当条件不允许时，可设置单回路，但不得将空调用电与其它负荷合用一个回路，并应采取相应措施，防止发生超压。

根据国家有关强制性标准，在民用住宅中，照明宜采用36V以下安全电压，且不宜大于60W；空调宜采用分体机；插座的额定电流不应超过10A；厨房内使用的各种电器设备(如电冰箱、洗碗机、电饭煲等)的功率总和不宜大于120W。

根据国家标准《公共建筑节能设计标准》，办公楼的照明和动力电源宜集中设置，其配电线路应设于建筑物内的专用房间，严禁使用电缆或电线直接敷设在地板下。

4.4 加强施工现场管理

严格控制施工质量，认真做好各工序之间的衔接与配合工作，保证各环节的质量；加强隐蔽工程验收，确保工程质量；及时发现并消除影响质量的隐患；严格按设计图纸及施工规范要求进行安装；严格按照规定程序进行操作，杜绝盲目蛮干现象。

加强过程监督，项目部必须建立严格的检查制度，对每道工序都做到有检查人员，检查结果要有记录，发现问题要立即纠正。

完善管理制度，为使项目部各项管理工作落到实处，制定相应的规章制度，包括：员工岗位责任制度；材料采购审批制；技术交底制；班组交接班制；设备维修保养制；安全防火责任制；卫生清洁消毒制度等等。通过这些规章制度的落实，提高全体员工的素质和工作积极性，增强工作的主动性和责任感。

强化能源管理，坚持从源头上节约，把好物资采购关，降低消耗；加大科技投入，提高产品性能；积极推行清洁生产，减少污染；大力开展节约型社会建设活动。

5 结语

建筑电气设计是实现建筑功能，提高建筑质量的重要环节。随着社会的发展和科学技术的进步，现代建筑的智能化水平越来越高。为了适应现代化建设的要求以及满足人们日益增长的物质文化生活需求，必须对传统的设计理念进行更新与改造；同时也要加强技术经济分析、合理利用能源资源等措施来保证设计的科学性、合理性。