建筑电气设计的原则及注意事项

马思硕

（山西建筑工程集团有限公司设计院，山西 太原 030000）

0 引言

随着国民经济的发展和城镇化的不断推进，对能源需求建设项目增加，由于建筑过程消耗大量能源，建筑业已成为我国主要的耗能行业之一。在现代化建筑设计期间，加强对电气的设计是基本环节也是重要环节，随着电气设备功能的改变，设备数量也出现明显的增加，这也使建筑电气线路设计方式更加复杂，当前电气设计应以防止事故或故障为前提，避免因电气设备的结构和装置存在缺陷，不能满足安全要求而引起触电事故，因此，在电气设计过程中，保证建筑电气设计的科学性至关重要[1]。

1 建筑电气设计概述

在我国经济迅速发展的背景下，人们生活质量有明显的提升，涉及生活的方方面面，而建筑电气就是其中的代表项目之一。科技的进步和国家政策的推动，大大促进了电气结构的设计，在当前形势下电气结构已经从简单的照明向多功能转变，“配电设备和电路”也变得越来越复杂。首先，建筑电气设计应根据建筑物规模、功能定位和要求确定使用场所；其次，需要明确变压器的容量与要求，包括备用电源、应急电源类型的研究；最后应结合规范知识、设计经验和建筑实际情况进行综合分析，通过找出问题、揭示矛盾、分析研究，进而有效解决问题。

2 建筑电气设计的原则

2.1 满足建筑设计的实际需要

考虑建筑电气项目范围较广，以及电气使用场景也较为复杂的特点，主要可以从采光、温度、舒适度的角度考虑，结合建筑对这些基本要求的精细度以及最终达到良好的效果进行设计。对于实验室、工厂、娱乐场所等有特殊用电要求的建筑，可结合实际用电数据进行严谨分析，灵活运用新材料和工艺手段旨在促使建筑电气设计可以达到国家标准，满足建筑用电要求[2]。同时，建筑工程的具体情况因地理环境、人文环境、建筑用途等不同而有很大差异，建筑用户对其电气工程建设的要求也不同，在电气设计过程中为满足建筑物的适用性，需要考虑建筑工程的特性和以满足建筑物电力需求为主要目标，提供可靠的电力负载，如建筑物或业主还有其他用电需求均需要考虑其中，在充分考虑用电特点的基础上，制定有目的的工程设计方案，满足正常用电需求与特殊用电需求。

2.2 以节能环保为指导思想

在社会快速发展的情况下，我国能源资源供应承受着巨大压力。在电力工程建设中，应充分考虑工程应用的经济效益，而在电气设计过程中应尽量避免过多的成本投入和能源资源的问题。由于建筑行业属于第三方行业，很多企业为了节省建设成本，使用的材料并不具备节能环保的要求，甚至在施工期间使用质量不符合要求的电气设备和落后的技术，就会增加能源消耗。新时代，世界面临能源问题，新能源成为各国讨论的重要话题，而节能环保则是大势所趋，在建筑设计本身应严格遵循节能环保的指导思想，在整个设计过程中，始终贯彻节能理念，避免建筑后续使用中的能源损失，但是一味追求节能，不仅会增加其他成本因素，也会造成资源浪费。而以长远战略发展眼光思考问题，正确权衡资源投入与节能的关系，平衡建筑电气设计的节能，有助于建筑电气设计人员制定符合长远发展的策略。

2.3 正确理解“节能”的含义

建筑电气设计节能的关键在于节省不必要的能源消耗，在进行建筑电气设计期间应基于实际用电考虑，在确保电气系统可以满足日常生活和工作需求的基础上，正确区分非强制性能源消耗与强制性能源消耗，为将一些不必要的能源消耗降至最低，就需要相关设计人员准确了解“节能”的意义。可以先找出那些与建筑功能无关的能源消耗，综合考察后再采取相应的具体措施，降低输电线路的电阻值[3]。

3 建筑电气设计中的电力供应与节能设计

3.1 建筑电气设计中的电力供应

在当前建筑工程中，电气扮演着非常重要的角色，一旦没有电，整个建筑的功能就会大大降低，因此，只有切实保障建筑物稳定的电力供应，才能有效维持建筑的正常运行。一般来说，供电设计包括供电的电压、来源、距离和可靠性，当前电力系统设计期间需要准确掌握电力负荷的性质，设备总容量和计算的负荷，包括数量、容量、位置及变电站主接线；无功补偿容量及补偿前后功率因数；后备容量及后备电源方式；继电器保护配置及整定及测量仪表的配置。在高层建筑中，具体的功率容量是结合实际负荷大小和当地电网约束，根据用电负荷的性质、负荷等级和重要性，安装设备发电机组和应急蓄电池电源，这样，当发生事故或其他紧急情况时，其事故照明、安全设备、消防设备、电梯等重要设备设施都可以正常运行，进而有效保证能耗[4]。

3.2 建筑电气设计中的节能设计

3.2.1 照明节能设计

对于节能照明设计主要是在提高光照效率的情况下，从一定意义上降低照明系统的功率消耗，有效达到能源利用最大化的目的。一般来说，照明节能设计主要有以下3 种：①照明方式的选择。应充分利用自然光，这是节约照明能耗的重要途径之一，即电气设计人员应尽量考虑与自然相结合，在设计中采用光和人工照明的方式，从而在很大程度上节省照明功率。②选用适当的灯具。基本原理是在不同场所下应选用不同的灯光。③选用适当的照明手段或设备，这是一个有效的节电手段。

3.2.2 变压器的优化选择

作为配电系统的基础设备，变压器是供电的基本装置，一般包括铁损和铜损。变压器材料与制造工艺有关，在一般情况下，要想提升建筑电气设计效果，就可以选择较好的节能变压器，由于变压器的功耗与负载大小有关，因此，在选择变压器容量和台数时，应根据负载运行的时间变化选择变压器的运行参数和台数，这样就可以尽量减少不必要的损耗。

3.2.3 减少电路损耗

当输送功率后线路系统将会出现大量电力消耗，这与线路长短和负荷高低密切相关，这就需要尽量增加系统的系数，减小线路阻力以降低其消耗。主要包括：①线路路线的选择。选择线路路线期间应确保其适当的原则，减少线路过长现象发生，线路中尽可能避免走弯路，尽量走直路。②正确选用电线横截面。电线电缆的截面积应按照当前情况和技术情况合理选定，对于较长的线路，在符合载流量和电压降的前提下，应提高电线电缆横截面面积。③合理选择变电站地点。变压器、供电所应尽可能接近供电中心，尽可能减小供电长度，以降低不必要的电力消耗[5]。

4 建筑电气设计的注意事项

4.1 电气线路布线注意事项

在建筑电气设计过程中，由于电气线路本身比较复杂，属于上下交叉的形式，即使是小规模的项目而言，使用的线缆长度也在10000m 左右，所以电气线路损失也较严重。针对这种情况，在设计建筑电气电路时，线损问题应引起高度重视，应合理准确地规划变压器的安装容量、位置以及做好线路的相关排布，实际上，在很多建筑工程中，为了最大限度降低成本，都选择了存在较大安全隐患的铝芯塑料电线，但是铝线的机械强度比铜芯塑料线低，强度高，导电性差，更重要的是同规格铝线使用寿命比铜线短很多，铝线经过长时间的使用，电线老化得更快容易引起火灾[6]。对于住宅建筑而言，内部线路的线径应根据实际使用情况选择，例如空调线路应使用截面不小于4mm 的铜芯塑料线，一般插座和照明电路线应采用截面2.5mm 的铜芯塑料线，由于家居中普遍采用微波炉这种添加各种非线性负荷的家用电器，而且此类家电在使用过程中也经常会导致电路出现谐波，所以家庭电缆的选用一般依据设备温度、加热要求、相对便利的电流密度以及负载损耗，考虑到这些原因，家庭电缆应尽量采用16mm铜芯塑料电缆，以适应建筑电气的使用要求。

4.2 高层建筑电气设计注意事项

考虑到建筑电气用电的安全性，国家对高层电气系统的设计有着较高标准，因此，在高层建筑的电气设计中，正确选择高压电源尤为重要。高层电气设备施工操作相对复杂，稳定性不好，影响因素多，在设计中设计人员必须充分了解与接线相关的因素，规划人员在建筑物的电气设计中只能计算部分电气负荷的装机容量，有些只能估算，却无法掌握真实的情况，因此设计人员要考虑其可靠性，根据高层建筑照明电路特点，应采用母线与供电负荷分离的配电方式，其中供电负载宜采用径向供电方式。此外，电气设计应充分考虑建筑物的基本结构特点，例如，由于房屋空间大、墙距大、墙体设备多、接地管多，对建筑电气设计的要求也较多，这就应该考虑采用电气控制的自动化系统实施设备管理，甚至可以在此期间选择抗震技术措施，如配电柜、照明装置等电气设备，满足抗震管道层的贯通、建筑物伸缩缝、沉降缝的设置与管理等。现阶段，我国各行各业都在强调节能减排，并着力打造循环经济与绿色经济，其中电气设计产业也不例外，而针对电力过剩现象也应作为分析社会经济的重点内容，在电气设计过程中应本着经济、安全、节能、环保的基本原则和现有技术水平，采用高效变压器、节能灯、节能配电方式、无功补偿装置等，以减少电能损耗，达到节电的目的。

4.3 建筑照明系统设计注意事项

在照明设计时应根据视觉要求、作业性质和环境条件，通过对光源、灯具的选择和配置，使工作区或空间具备合理的照度、显色性和适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。在进行一般照明系统设计期间，照明设计应采用高效光源和灯具及节能控制技术，合理采用智能照明控制系统，还需要设计其具体亮度标准，避免出现照明过高的情况，以及出现照明过低的情况，防止由于照明亮度分布不一导致眩光的发生，只有保证照明亮度处于固定状态下才可以促使其照明系统可以正常运行[7]。

同时，还需要加强对消防应急照明和疏散指示系统的研究，在建筑发生火灾、电源故障断电或其他灾害时，应急照明对人员疏散、消防和救援工作，保障人身、设备安全，进行必要的操作和处置或继续维持生产、工作都有重要作用。不仅要确保光源可以第一时间被点亮，还需要根据各建筑物的性质，合理设置疏散指示标志，能更好地帮助人员快速、安全地进行疏散。对于空间较大的场所，人们在火灾时依靠疏散照明的照度难以看清较大范围的情况，依靠行走路线上的疏散指示标志，可以及时识别疏散位置和方向，缩短到达安全出口的时间，为人员的逃生奠定基础。

4.4 低压配电系统设计注意事项

在进行低压配电系统设计工作中，低压配电系统导线载流量与断路器整定电流不匹配以及供电路线中受到的断路器保护等等问题，这些是在实际的工作中经常遇到的问题，也是我们电气设计人员最应该掌握的基本知识，对于此类问题的处理办法是先要计算负荷电流，在此基础上更加科学有序地选择导线，从而使得整定电流能够控制在合理的范围之中，使导线受到短路器的有效保护。不仅如此，还更应该了解所选用的电器产品性能，并根据工程的具体情况进行选择。总之，应严格按照《低压配电设计规范》进行设计，并应结合其他相应的电气专业规范的要求，高要求高标准，从整体出发，全面考虑各种因素，以确保供电安全的可靠性。

5 结语

电气设计是民用建筑中关键的内容之一，但随着现代市场经济和社会管理的发展，建筑电气设计也就显得更加复杂，尤其在建筑设计与施工过程中，因为常常没有严格按规定的标准实施电气设计，亦或是对某些特殊需要重视的情况与项目未能予以充分的注意，许多实际建筑电气设计往往并不正确，同时建筑电气设计质量也不达标，因此，常常会出现重大的安全隐患，造成严重后果。为了提高建筑电气设计安全，降低综合成本，建筑电气设计人员需要从安全的高度，提升管理水平。总的来说，目前中国建筑业发展很快，从可持续发展的观点出发，对建筑能源优化利用尚有较大空间，为了建立合理的建筑节能减排观念，就需要从专业发展方面入手，经过广泛思考与探索，深入每一个工程，并提出严格的设计与电气执行政策，这样不但能够直接获得经济效益，而且也对中国建筑业的经济成长与新能源开发有着重大作用。