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摘要:在建筑设计当中,电气设计是其一项重要的设计内容,电气设计质量直接影响着建筑的质量水平与使用性能。明确建筑电气设计要点,是保障建筑设计施工顺利落实的重要前提,探究建筑电气设计要点具有十分重要的现实意义。
关键词:节能减排;建筑电气;电气设计
越来越多的建筑,在为城市增添亮丽风景的同时,其安全问题也成为大众关注的焦点。建筑中电气设计的质量对人民的生命安全有着直接影响。因此,只有改善建筑电气设计水平,才能维护用户的生命安全,进而促进现代化建设的持续前行。
1建筑电气设计特点
同普通建筑电气设计相比,建筑电气设计具有结构复杂、建筑面积广、关联设备多、功能要求高等特征。在设计中,应考虑级建筑的使用要求,合理规划电气设计内容,从而确保建筑供电的及时性、可靠性。另外,由于建筑电气设计中,涉及的供电设备较多,如照明设备、应急照明设备、电梯动力设备、消防用电设备等,这在一定程度上加大了建筑电气设计的难度。为此,有必要加强建筑电气设计的研究,并根据实际情况,保证电气设计的有效性,确保电力供应安全。
2建筑电气设计的基本原则
2.1稳定性
稳定性是指在建筑电气设计中,应保证供电稳定、持续,即便出现用电高峰也可保证电能的充分供应。我国现行标准中,核心城市供电要求达到四个9的水平,即每供电10000h,允许出现1h停电;普通城市供电要求达到三个9的水平,即每供电1000h,允许出现1h停电。建筑内用户较多且用电波动带有动态性,其电气设计应强调框架稳定,并谋求借助现代化的技术手段提升自适应能力,契合建筑用电特点和发展需求。
2.2安全性
安全性是各类建筑电气设计的基本原则,要求在施工作业、电气使用等所有环节,保证设备和人员安全,贯穿建筑使用的全生命周期。如现代建筑多需要采用并联的模式,为不同用户提供电能。用户一端,不同电气设备也依然通过并联模式保证设备工作的独立性,降低故障发生率和事故风险扩大的可能。随各地建筑用电设备增加、用电量变化,电气设计安全性有必要进一步提升。
2.3经济性
经济性是指在建筑电气设计中,保证电能足量、持续提供的情况下,避免电能浪费情况,确保整体能耗控制效果,维持经济性。如配电系统的参数分析工作,一般可结合建筑基本用电特征,核准用电量情况,选取合适容量的变压器和与之匹配的配电线路、附属设备。现代技术的发展和应用,进一步提升了电能流量监测水平,也为建筑电气设计提供了更多思路。
3建筑电气设计要点
为有效说明建筑电气设计及其各项设计要点,本文以某建筑工程项目为例,对建筑电气设计要点进行探析。在该建筑工程项目中,主建筑为集民用居住、办公、商业等诸多功能于一身的超大综合建筑体。其总楼层数为44层,其中地上40层,地下4层,从建筑高度为216.8m,裙房建筑总高度为20m,建筑面积共计超过180000m2。
3.1负荷等级设定
在针对这一建筑进行电气设计时,工作人员需要切实结合国家相关标准要求及建筑物本身,对项目负荷等级进行明确设定。一般情况下,极为重要的计算机系统、弱电系统用电等负荷等级为一级特别重要负荷。
消防控制室与火灾应急照明灯消防负荷的等级应设定为一级负荷,而办公楼层与商场中的一般照明或是建筑物内一般空调采暖系统等负荷,需设定为二级负荷。楼层通风空调与景观照明以及其他相关负荷等则需被统一划分至三级负荷范畴中。在计算具体负荷值时,相关工作人员需要对各业态负荷需求进行充分考量,一般我国建筑的变压器单位容量基本为100~130VA/m3。在该建筑中,变压器总负荷率超过70%,设计负荷密度为101VA/m3,变压器总负荷率达到55%,基本能够满足建筑的实际需求。
3.2供电电源设计
考虑到建筑往往建筑规模与用电需求十分庞大,但单路各级电压线路供电能力相对有限,相关工作人员需要充分结合建筑物本身的用电量、楼内各用电设备具体负荷等级等实际情况,合理设计供电电源。在该建筑工程项目中,市政变电站为其提供4组具有良好独立性的10kV电源作为工程电源。每两路10kV电源的运行方式为单母线分段运行。工作人员通过严格按照相关电气设计规范要求设置母联开关,并在一般情况下由两段母线分别作为对方的备用进行分列运行。即便某一路出现电源故障问题,相关工作人员只需对母联开关进行手动操作,则所有负荷均可由备用电源完全承担。此外,工作人员还将电气和钥匙联锁设置在母联开关和两路进线之间,这也使得无论何种情况,处于闭合状态的开关数量不超过2个,能够有效保障整体建筑电气设计安全的同时,不影响其电气的正常运行使用。
3.3应急备用电源
建筑具有一定的特殊性,相较于普通建筑的电气设计,工作人员还需要重点关注此类建筑的应急与备用电源设计。在相关设计规程的指导下,本项目选用柴油发电机组作为应急电源,机组消防供电回路设计使用专用线路并与专用母线段进行相互连接,以此有效保障应急电源可不间断供电至少3h。另外,在规定中指出如果建筑物自身高度超过400m,且在建筑物地下室内设置柴油发电机房,则需使用10kV柴油发电机组。若选用400V柴油发电机组,则在高区工作人员需要先利用升压变压器将其升至10kV,并为所在区配变电所进行供电,而后再利用该配变电所内的降压变压器对其进行降压处理,使之最终降为230V/400V。出于节约电气设计成本等因素的考量,建议建筑中的应急与备用电源使用同一个柴油发电机组,并确保机组容量同时与规定的建筑物消防要求及备用要求相满足。不允许在应急供电系统中接入其他负荷,在本建筑工程项目中,工作人员设计使用单母线分段的低压系统,并在设置母联开关与机械联锁以有效提高建筑物电气设计安全性的基础上,还设置应急母线段与重要负荷母线段。由柴油发电机0.4kV母线进行放射式供电。
3.4楼层配电竖井
根据我国相关规定要求,建筑的低压配电线路总长度需控制在250m以内,由于建筑通常在地下室及避难层中设置变配电房,因此在设计选用变压器时,相关工作人员需对其体积与质量进行严格控制。对于应用在建筑中的三相变压器,其容量需控制在1250kVA以内。该建筑在配电竖井设计中,其主要设计内容包括高低压电缆与母线槽的敷设,以及布设楼层配电箱等。按照相关设计规程,工作人员需将高压电缆竖井、低压配电竖井设置在建筑楼层配电竖井中。并且使用双路由的消防用电供电方式,其供配电干线不允许设置在同一个竖井当中。本建筑通过将强弱电井与10kV竖井分别设置在核心筒中,与相关规定技术要求相符合。
4结语
建筑当中电气设施繁多,电路复杂,施工难度和技术水平要求也很高,所以对供配电系统的设计优化也必须要深入探究,因为供配电系统影响着整个建筑的实际运行状况。一旦供配电系统因为设计不妥当出现故障问题,不但会增大电能负荷,增大电能损耗,而且会导致建筑电气工程中止运转,使得建筑物内的工作人员无法正常进行作业,阻碍工作进度,造成巨大的经济损失,甚至发生严重威胁到人们人身安全的电气事故。希望本篇文章能够对供配电系统设计者提供有效的优化方案,提升供配电系统的经济效益,节约电力资源,推动我国建筑电气工程的可持续发展。
参考文献:
[1]卢显亭,尹伟华.提高建筑电气设计的可靠性和经济性[J].财富时代,2019(10):138.
[2]刘美玲.浅谈如何提升建筑电气设计的可靠性和经济性[J].地产,2019(12):73.