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关键词:一类高层;负荷分级;电源;供配电
本文作者通过近期设计的一个工程案例――清香岭居住宅小区,结合当前国家法律法规、规程规范和图集,来阐述带商业服务网点的一类高层住宅建筑的供配电设计要点,特别是负荷分级、电源的设置等方面的问题,并提出一些设计人员应注意的建议。
清香岭居住宅小区分为A、B、C三个地块,B区为别墅和多层住宅,B区总建筑面积约为4万m2,C区为一类高层住宅单体建筑,地下两层,地上27层,C区总建筑面积约为2万m2,本文均不做阐述;A区总建筑面积约为10万m2,建筑主体高度为85.2米,结构高度为108米;地下一层为人防工程和车库,地下二层为人防工程(本工程因现场地形,局部出现地下二层);地上共有6个塔楼(顺序依次为F1栋、G栋、F2栋、F3栋、F4栋、F5栋),一层、二层裙房均为商业服务网点,三至二十七层均为住宅;地下室建筑面积约为1.6万m2,人防工程共分为3个防护单元,人防类别为常6级乙类二等人员掩蔽所,人防总建筑面积为4543.2 m2。
1 负荷分级
1.1 地下车库负荷分级的确定
本工程地下车库停车数量为346辆,根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-97)3.0.1条和9.0.1.1条,地下车库的防火分类为Ⅰ类,本工程地下车库消防水泵、火灾自动报警、自动灭火、排烟设备、火灾应急照明、疏散指示标志等消防用电应按一级负荷供电;若设计有机械停车设备和升降梯的车库,机械停车设备以及采用升降梯作车辆疏散出口的升降梯用电应按一级负荷供电。
根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)10.1.1条,一类高层民用建筑的消防用电应按一级负荷要求供电,故在地下车库中一类高层民用建筑所用的消防设备用电负荷均为一级负荷。
地下车库中排污泵和生活水泵等非消防负荷等级均为一级负荷;地下车库人防区走道照明为一级负荷,普通照明为二级负荷;地下车库非人防区走道照明为一级负荷,其他普通照明为三级负荷。
1.2 地下人防工程负荷分级的确定
根据《人民防空地下室设计规范》(GB 50038-2005)7.2.4条 续表7.2.4(战时常用设备电力负荷分级)的要求:基本通信设备、音响警报接收设备、应急通信设备、柴油电站配套的附属设备、应急照明用电负荷等级为一级,重要的风机、水泵、三种通风方式装置系统、正常照明、洗消用的电加热淋浴器、区域电源的用电设备、电动防护密闭门、电动密闭门和电动密闭阀门用电负荷等级为二级,不属于一级和二级负荷的其它负荷为三级负荷。
1.3 一、二层商业负荷分级的确定
本工程一、二层各商业服务网点面积均小于200 m2,根据《商店建筑设计规范》(JGJ 48-2014)7.3.1条第3款的要求:“小型商店建筑的用电应为三级负荷”,故一、二层各商业服务网点按三级负荷供电。JGJ 48-88版规范要求“高层民用建筑附设商店的电气负荷等级应与其相应的最高负荷等级相同”,设计人员应注意新版规范对负荷分级的变化。
1.4 住宅负荷分级的确定
根据《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)3.2.1条,本工程为一类高层住宅建筑,消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、走道照明、值班照明、安防系统、客梯、排污泵和生活水泵为一级负荷;住宅建筑内其他用电负荷为三级负荷。
2 配变电所及柴油发电机容量及位置选择
2.1 配变电所位置的确定
根据本工程实际情况,6栋塔楼一字排开,端到端水平距离约为400米,塔楼建筑主体高度为85.2米,根据《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)4.3.3条的条文说明:“供电半径一般为200m~250m ”,方案确定为设置1个10kV开关室和3个配变电所;F1栋、G栋和F2栋住宅楼由#1配变电所供电,设置于三栋塔楼地下室中间位置;F3栋、F4栋和F5栋住宅楼设置#3配变电所,设置于F4栋塔楼地下室;地下室、一层、二层裙房由#2配变电所供电,设置于地下室中间位置,均满足供电半径要求。
关于配变电所所址的选择,《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)4.2.1条第7款规定:“不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所贴邻。如果贴邻,相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理”,配变电所设置在地下一层时,应注意上方是否为一层商业服务网点的卫生间。
同时还应注意,《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)4.2.2条有规定:“当配变电所设在住宅建筑内时,配变电所不应设在住户的正上方、正下方、贴邻和住宅建筑疏散出口的两侧,不宜设在住宅建筑地下的最底层。”故在做纯住宅楼时应注意配变电所正上方是否为住户。
本工程局部出现地下二层,配变电所不宜设置在地下二层,《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)4.2.2条有规定:“配变电所可设置在建筑物的地下层,但不宜设置在最底层”。
配变电所设置在地下室时应有相应的防水、排水措施,《低压配电设计规范》(GB 50054-2011)4.3.4条有规定“配电室内的电缆沟,应采取防水和排水措施。配电室的地面宜高出本层地面50mm或设置防水门槛”。
2.2 配变电所内变压器容量的确定
《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)4.3.1 条规定:“住宅建筑应选用节能型变压器。变压器的结线宜采用D,yn11,变压器的负载率不宜大于85%”,同时根据供电部门要求,功率因数补偿应达到0.9及以上。本工程通过负荷计算:#1配变电所设置两台SCB11型1000kVA的住宅用电干式变压器,#3配变电所设置两台SCB11型1000kVA的住宅用电干式变压器,#2配变电所设置一台SCB11型630kVA商业用电干式变压器和一台SCB11型630kVA公共用电干式变压器;各配变电所的两台变压器低压侧均采用母联柜连接,保证变压器不同时停电检修时一级负荷和二级负荷的供电。各变压器负载率均在75%~85%之间,符合规范要求。
2.3 柴油发电机容量的确定
关于柴油发电机作为应急电源的容量确定,《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)中3.5.4条有规定,现摘录如下:
“3.5.4 应急发电机的负荷计算应满足下列要求:
1 当应急发电机仅为一级负荷别重要负荷供电时,应以一级负荷别重要负荷的计算容量,作为选用应急发电机容量的依据;
2 当应急发电机为消防用电设备及一级负荷供电时,应将两者计算负荷之和作为选用应急发电机容量的依据;
3 当自备发电机作为第二电源,且尚有第三电源为一级负荷别重要负荷供电时,以及当向消防负荷、非消防一级负荷及一级负荷别重要负荷供电时,应以三者的计算负荷之和作为选用自备发电机容量的依据。”
本工程将消防用电设备及一级负荷之和作为应急柴油发电机容量的依据。
同时根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)11.0.12条规定“消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能,并应保证在控制柜内的控制线路发生故障时由有管理权限的人员在紧急时启动消防水泵”。当紧急时启动消防水泵,柴油发电机的母线电压将会下降,影响发电系统的稳定;设计中为消防水泵提供备用电源的柴油发电机组容量选择应考虑当最大一台消防水泵全压直接启动时的电压降,需满足规范要求值(发电机母线电压不应低于额定电压的80%)。
2.4 柴油发电机组安装位置的确定
《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)中6.1.1条第6款有规定:“发电机间、控制室及配电室不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻”。
《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)5.4.13条第2款摘录如下:
“5.4.13 布置在民用建筑内的柴油发电机房应符合下列规定:
2 不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻。”
本工程柴油发电机房设置于车库内,上方为草坪。GB 50016-2014版防火规范出来以前,设计人员往往考虑少占用或尽量不占用车位,柴油发电机房经常布置于一层商业的下方(此位置多剪力墙,不能设置停车位),现在此条列为强制性条文,设计人员应注意规范的变化。
3 人防电站的确定
《人民防空地下室设计规范》(GB 50038-2005)7.2.13条第1款条文说明:“建筑面积大于5000m2的防空地下室应设置内部电站,除供本工程供电还需兼作区域电站向邻近防空地下室一级、二级负荷供电,柴油发电机组总功率大于120kW时应设置固定电站,柴油发电机组的台数不应少于2台。对于大型人防工程也可按防护单元组合,设置若干个移动电站,分别给防护单元供电。”
本工程人防总建筑面积为4543.2 m2,同时根据其他各专业提供的电气条件,一级和二级负荷总功率小于120kW,故该人防工程未在内部设置固定电站,在人防工程中间位置设置人防配电室,战时电源由防空地下室地面附近的拖车电站、汽车电站引来。
4 低压侧供配电系统及线缆选择
4.1 低压侧供配电系统
《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)6.2.4条规定:“ 每栋住宅建筑的照明、电力、消防及其他防灾用电负荷,应分别配电”。在低压配电柜系统图中,按非消防照明、非消防动力、消防照明、消防动力、人防等分类设置配电柜。住宅采用树干式配电,每三层设置一个电能表箱,同一层四个家居配电箱均接于同一相;动力负荷均采用放射式供电;单相用电设备均匀地分配在三相回路中。
关于应急照明电源箱的设置,《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)13. 9.12条有规定,本工程消防用电负荷为一级,应急照明由主电源和应急电源提供双电源,均采用专用回路,由配变电所低压柜引来;各塔楼采用树干式供电,楼梯间根据工程具体情况按多个楼层设置末端双电源自动切换应急照明配电箱;地下层各防火分区采用放射式供电,按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱,提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。
根据《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)13. 9.8条的规定:“ 消防用电设备配电系统的分支线路,不应跨越防火分区,分支干线不宜跨越防火分区”。在地下室各防火分区设置消防总箱单独配电,由低压柜放射式供电至各分区消防总箱。
《人民防空地下室设计规范》(GB 50038-2005)7.2.14条第1款规定:“ 供电系统设计应符合下列要求:每个防护单元应设置人防电源配电柜(箱),自成配电系统”;故在各个人防防护单元设置人防总箱,由电力系统电源柜和外部电源柜引来,各人防总箱均设置进线总开关和内、外电源转换开关。
4.2 线缆的选择
《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)6.4.3条和6.4.4条,消防设施供电干线均采用无卤低烟阻燃耐火线缆,明敷的非消防供电干线采用无卤低烟阻燃线缆。
根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)10.1.10条第3款“消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内;确有困难敷设在同一电缆井、沟内时,应分别布置在电缆井、沟的两侧,且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。”我们在设计带商业服务网点的高层住宅建筑时,非消防配电线路和消防配电线路均共电缆井敷设,应注意电缆井内的消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。
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,《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)11.2.2条有规定。
4.3 线缆敷设
根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)11.2.1条,火灾自动报警系统的传输线路应采用金属管、可挠(金属)电气导管、B1级以上的钢性塑料管或封闭式线槽保护。
《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)10.1.10 条规定:消防配电线路明敷时(包括敷设在吊顶内),应穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护,金属导管或封闭式金属槽盒应采取防火保护措施;当采用阻燃或耐火电缆并敷设在电缆井、沟内时,可不穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护;当采用矿物绝缘类不燃性电缆时,可直接明敷;暗敷时,应穿管并应敷设在不燃性结构内且保护层厚度不应小于30mm。
5 接地系统
本工程低压配电接地系统采用TN-S系统,各电气系统的接地采用共用接地网,接地网的接地电阻
根据《住宅建筑电气设计规范》(JGJ 242-2011)10.2.1条和10.3.4条,在配变电所做总等电位联结,装有淋浴或浴盆的卫生间做局部等电位联结,电气竖井内的接地干线,每隔3层与相近楼板钢筋做等电位联结。
6 结语
以上是笔者设计带商业服务网点的一类高层住宅建筑供配电的一些思路和做法,如有不足之处,请设计同行批评指正。
【1】 中国建筑东北设计研究院 JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范【S】 北京:中国建筑工业出版社,2008
【2】 公安部天津消防研究所,公安部四川消防研究所 GB 50016-2014 建筑设计防火规范【S】 北京:中国计划出版社,2014
【3】 中国建筑标准设计研究院 JGJ 242-2011 住宅建筑电气设计规范【S】 北京:中国建筑工业出版社,2011
【4】 上海市公安消防总队,公安部天津消防研究所 GB 50067-97 汽车库、修车库、停车场设计防火规范【S】 北京:中国计划出版社,1997
【5】 中国建筑设计研究院 GB 50038-2005 人民防空地下室设计规范【S】 北京:中国建筑标准设计研究院,2005
关键词:建筑电气;设计;科学;合理;分析
Abstract: with the development of science and technology and the general improvement of people's living standard, people for the power supply, lighting, fire protection, lightning protection and grounding, communications, networks, cable television, security protection system such as the demand is higher and higher, making construction began to high quality, multi-function, and further to the direction and length of the multifunctional integrated application direction. Seriously in the process of understanding the building's electrical design and implementation of national technical and economic policy and related national standards and norms under the premise of building electrical design, industrial and civil buildings and can satisfy the personal safety, equipment and building safety, power supply reliability, power saving, reasonable use advanced science and technology and economy, etc. In this paper, the common problems in the process of building electrical design, and how to reasonable building electrical design for simple analysis.
Keywords: building electric; Design; Science; Reasonable; analysis
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、建筑电气设计中存在的问题分析
在现今社会发展,建筑电气设计过程中忽略的一些问题,影响建筑电气系统的使用安全性和便捷性。例如,建筑设计中配电箱的选择,建筑电气设计者将工业场所使用的配电箱用于民用建筑中,造成了配电箱用电功率的浪费。另外,建筑电气设计的同时导线敷设过程中未经保护即进入距地安装高度1.4m的照明开关,使得照明系统存在安全隐患。在进行线路设计中考虑到装修对线路的影响,造成装修过程中线路打断等问题也是建筑电气设计中较为常见的问题。针对建筑物内遇水空间,在建筑电气设计汇总应考虑开关、插座、配电箱等防水性能及安全性,针对潮湿环境对电气系统的影响选择适应的电气设备进行防护,保障用电安全性。
二、合理的进行建筑电气设计
1、遵循建筑电气设计的基本原则,保障建筑电气的设计质量;
针对现今建筑电气设计,遵循建筑电气设计基本原则是保障设计质量的基础,同时也是合理进行建筑电气设计的先决条件。只有根据建筑电气设计的需求,开展建筑电气设计管理工作能够使建筑电气设计者在基本原则的指导下进行科学的设计,满足建筑电气的使用需求及其建筑电气使用安全需求。根据《供配电系统设计规范》、《低压配电设计规范》、《民用建筑电气设计规范》、《建筑照明设计标准》、《建筑物防雷设计规范》等规范要求及基本原则为基础,在保障建筑电气使用需求的通视、提高建筑电气使用安全性、提高建筑电气节能效果,促进我国节约型社会的构建。
2、科学分析建筑电气供电需求是保证建筑电气设计适用性的关键
科学分析并掌握建筑物电气供电需求是进行建筑电气设计的基础,也是保障建筑电气设计适用性的关键。在建筑电气设计前应对建筑物供电功能需求、区域供电需求进行细致的了解,同时针对建筑物的主要功能要求,对电气专业需求的不同确定供配电系统的设计参数。例如:住宅建筑与商用建筑的用电量及用电负荷明显不同,因此在进行建筑电气设计时也需要有针对性的进行设计,依次提高建筑电气设计方案的适用性、满足建筑物电气系统的需求。
3、合理设计供配电系统
根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级不同,合理设计供配电系统;系统在最佳状态下运行,使供配电系统在运行中的线路损耗减至最低,实现供配电系统的经济运行,达到节能的目的。
建筑电气设计应从下面几个方面考虑:
3.1供配电系统应尽量简单可靠,同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。
3.2合理选择供电电压。同等情况下,电压越高,损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V,但一些大型或特大型的民用建筑的空调制冷设备为了达到节能目的,经方案论证比较可选择电压等级10(6)KV供电的制冷设备。
3.3变电所应靠近用电负荷中心,低压配电间应靠近电气竖井,合理分布供电网络,低压供电半径控制在200m以内,供电线路的电压损失已满足规范的允许值,减少线路电压损失,提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。
3.4根据负荷情况合理选择变压器容量、台数,变压器负载率宜为0.7~0.85,其接线应能适应负荷变化时,按经济运行原则灵活投切变压器,使变压器在最佳状态下运行,从而减少损耗。
3.5合理选择电缆规格型号及导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下,应按经济电流密度合理选择导线截面,并应从降低电能损耗、使得三相用电负荷平衡,减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。
3.6合理地提高供配电系统的功率因素。在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下,若自然功率因素达不到接入电网要求时,应进行无功率的补偿,提高功率因素.-ThX减少线路及变压器损耗。
4、合理选用电动机的起动调速方式
注意电动机在运行过程中的节能,在建筑电气设计过程中电动机是与暖通、给排水工种的设备配套,由设备制造厂商统一供应的。因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中,除了上述方法补偿电容器以减少线路,由于输送超前无功而引起的有功损耗外,还应减少电机轻载和空载运行。因为,在这种情况下,电动机的效率是很低的;对功率较大的电动机可以采用变频调速器,可提高电动机在轻载时的效率,达到节能的目的。但是,这种设备的价格仍偏高,因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软起动器,电动机起动平稳,从起动到运行,其电流变化不超过三倍,可保证电网电压的波动在所要求的范围内,同样达到节能的目的。 考虑实际经济,节省无谓的能材消耗。建筑电气设计者在工程设计时应根据每个工程项目本身的特点及要求,如居住建筑中有别墅、高级住宅、安居住房、经济适用房等高、中、低档建筑等级,建筑电气设计标准也相应有高、中、低档等之分,正确理解规范条文,设计过程中不能一律地采用高标准,取规范的上限值,应重视经济指标,避免设备材料选型过大,节省无谓的能材消耗。
5、做好照明设施的设计安装
适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。设计之前首先要了解各类用电光源的特点,合理进行光源选择。然后做好照度计算、三相平衡计算、灯具配光曲线选择。根据不同的场合选择不同的灯具,设计者要多考虑技术规格方面的因素,如灯具效率、照度值、功率消耗等,在满足照明需求的同时还应尽量保持美观性,使照明系统与周边环境相协调。另外为防止正常照明中断或者减少火灾发生时带来的危害,应设计备用照明、疏散照明、安全照明等应急照明系统。照明设计要做到节能环保,有条件的可采用智能照明控制系统,系统根据预设的时间自动地在各种工作状态之间进行转换。此外,对于高档办公楼的大厅、会议室等场所,则可以根据一天的不同时间、不同用途精心地进行灯光的场景预设置。此外利用智能系统进行调光,尽管照度还是偏高设计,但系统将会按照预先设置的标准亮度使办公楼的大厅、办公室、会议室在使用期内保持恒定照度,而不受灯具效率降低和墙面反射系数衰减的影响。当然,在节能环保方面使用节能灯具和节能材料必要的,需要注意的是节能应按国情考虑实际经济效益,建筑电气设计者在进行设计过程中不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用。
6、电缆线路的合理设计
6.1一个工程运行中,线路左右上下纵横交错,小型工程线路全长不下万米,大型工程更是不计其数,所以线路的总有功损耗是相当可观的,减少线路上的能耗必须引起设计重视。在建筑电气设计中,低压配电室应靠近电气竖井,而且由低压配电室提供给每个电气竖井的干线,不至于产生支线沿着干线倒送的现象,可减少线路的损耗。另外,还可利用某些季节性用电负荷的线路,一些用户不用时,可提供给常期用户作供电线路使用,以减少线路和电阻损耗。
6.2低压配电系统中导线(电缆)载流量与断路器整定电流不匹配问题。
电线(电缆)的载流量需与低压短路器的整定电流配合选择,供线路受到短路器的保护,是每个工程都要遇到的问题,是建筑电气设计者必须掌握的基本功,看起来很简单,但在实际的施工图设计中问题很多,这类问题主要表现在导线允许持续载流量小于保护该导线的断路器脱扣器的整定电流。正确的做法应是先按负荷的计算电流确定保护短路器的整定电流,再按其选择导线,使导线受到短路器的有效保护。
6.3电器设备的选择
电器设备主要指电源配电箱、电表、控制开关、漏电保护开关及电源插座等。电器设备的选择合理与否直接影响工程的质量。选用时应根据建筑物的用电负荷情况、安装要求、使用环境、设备工作电压及工作电流等合理选择电器设备的型号规格,注意设备的容量等级宁大勿小,但又要避免选得过大造成浪费,一般来说在计算工作电流的基础上选大一级即可。为确保其质量,应选用符合国际电工委员会IEC标准和国内GB、JB有关行业标准,并具有产品质量认可证书的电器产品。总之,电器设备的选择尽可能做到安全可靠性和经济合理性。
结束语
为做好建筑电气设计对于提高建筑企业的经济效益、实现建筑功能、满足业主生活需求等具有重要的作用。建筑电气设计既要做到安全、节能、经济、方便、美观、适用、便于安装与维修,还要具有适应时代的发展可拓展性。在经济条件许可的情况下,要提高设计的起点,积极采用经过国家认定推荐的新材料、新产品和新的技术成果,提高建筑使用的科技含量,满足人们对建筑功能增长的需求。
参考文献
[1]贾宇魁,王鹏.建筑电气设计原则与设计中的常见问题及对策[J].科技创新导报.2008(11)
[2]张建忠.建筑电气设计原则、常见问题及对策[J].中国新技术新产品.2010(12)
关键词:高层;建筑;电气;设计;特点
我国的高层建筑有七十多年的历史,现代化高层建筑的诞生却仅仅只有二十多年的历史,城市中任何建筑都是城市设计规划的一部分,但是,建筑设计存在着很多制约因素,致使今天的高层建筑设计仍处于不断探索但仍不成熟的阶段当中。高层建筑电气设计的主要目标是为了能够将建筑物内可能引发的风险隐患降低到最低点,最快、最及时的依靠建筑物内的固定防护设施消除隐患,以保证建筑结构具有较高的抗压能力和抗风险能力,同时也在可行的范围内提高建筑物的实际功能效益和经济效益。
一、高层建筑的电气设计的依据
高层建筑的电气设计与任何设计一样,都必须要有准确的参数依据和规范,来保证设计与预期目标保持在同一轨道上。
(一)参数依据:高层建筑的电力负荷计算,基本上采用的是负荷密度法与需求系数法。计算的准确度,设备选择的合理度以及运行的安全可靠性与经济性这些都将决定着电气设计的安全系数。
(二)规范依据:高层建筑电气设计时要严格按照相关的规范来设计,应严格按照高层民用建筑设计规范、自动预警系统设计规范和民用建筑设计规范等,控制风险形成和演化,下面给出了这三个规范建筑划分和控制系统形成的分析,如图示1。
图示1 三种规范对建筑划分和控制系统的形成
二、高层建筑的电气设计的电源选择
高层建筑电气设计中最首要解决的问题就是建筑物内的用电设备与电源问题,具体应包括合理规划变配电所的设置,合理进行线路的计算和设备的选择等,以最终保证供电的可靠性。现代高层建筑一般来说要具有至少两个以上的独立的电源(具体的数量要根据负荷的大小及当地电网条件来决定),这两个独立电源的运行方式其原则上是两路同时供电、护卫备用,另应装应急备用柴油发电机组,在断电时可在15min内恢复供电,保证事故发生时能够正常用电。
(一)设备选择:现代建筑要求电气设备要注意防火防爆防漏防污染节能及小型化的选择要素,设备的引进是一项技术性和政策性较强的工作。
1.对电气照明的设计不仅要与建筑装饰相符,同时还要充分考虑光源的选择、照度计算、灯具的造型和布置,眩光控制和调光控制等。
2.对插座的位置和数量要依据墙体的抗剪性,在设计中为用户考虑,在各个功能空间内合理的设置电源插座的数量及位置,尽量减少使用中的二次接线,还要充分考虑设备使用的便捷度。。
(二)主干线的选择:高层建筑的供电系统中,供电主干线起着至关重要的作用,这就好比如人体的大动脉,一旦出现故障将会造成严重的后果的产生,高层建筑中的用电负荷相对来说较大,干线相对较集中,而电缆作为供电主干线,它的局限性尤其突出。在高层建筑的电气设计前应当与建设单位进行充分的沟通,以避免事后设计的变更。预制分支电缆的技术从理论上解决了插接式密集母线的一系列问题,具有优良的供电可靠性和价格优势,在高层建筑供电主干线系统中被越来越迅速的推广和应用,是高层建筑电气主干线的设计首选。
三、高层建筑的电气设计的防雷和防火
高层建筑的电气常常引发一系列的安全隐患,其中最为明显的即防雷和防火设计:
(一)防雷设计:高层建筑与一般建筑设计中最大的一个设计区别即是对建筑物的防雷设计,避雷针和避雷带的做法,是目前较普遍的设计方法。高层建筑的防雷接地,电气设备的保护接地和工作接地这三者要相互协调的结合在一起,形成一个混合的接地系统,接地的电阻以最小的要求来定,通常在4Ω以下。众所皆知,雷电在放电过程中将会产生强电流,随着时间缩短,电流陡变值可大到几百千安,而它的热效应和电动力效应有着非常强大的破坏作用。在高层建筑的设计中,为了防止侧雷直击雷,在设计规范要求的高度内的建筑物要将外露的金属物与防雷装置连接。在防雷设计中要充分考虑包含空调的防雷问题。一般实际操作中,可在空调主机搁板上方合理的位置埋设IP登记较大密封性能较好的金属分线盒,盒内敷设已作为防腐处理的镀锌扁铁,还要做好金属盒的防雨防水措施,保证建筑物整体防雷系统与接地贯通。
(二)防火设计:高层建筑的电气防火设计一方面是被动防火意义上来增强电气安全,以避免因线路长期符合运行,绝缘老化严重而引起电气火灾的可能,还要研究地震等诱发的电气火灾等自燃因素引发的火灾的防范,另一方面是从主动防火意义上来保证消防电源及配电,保障火灾照明、疏散指示标志和火灾预险机制系统的启动。高层建筑,特别是12层以上建筑物的消防水泵和电梯等应双回路供电,使用自备发电机组和蓄电池作为消防备用电源。重视事故照明灯和疏散指示标志的设置。高层建筑的电气防火设计应当根据具体的设计对象来确定,清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体等多方面的因素,根据这些因素制定风险预险报警机制,确定火灾保险系统的形式,要尽量避免设计的繁杂和高投资成本,低可靠性等情况,应尽量在满足实际要求的前提下,提高系统设计的可靠程度和经济效益。
四、高层建筑的电气设计中的节能
日益增长的物质文化需要,使得物质和能源的消耗急剧增加,节能要求成了各行各业依循的一个原则。高层建筑耗能较高是一大元素,在电气设计中也尤其讲究节能原则。
(一)电气设计的节能要在满足建筑物的功能前提下进行,即要满足照明度、色温、显色指数,满足舒适空调的温度及新风量,满足全方位的运输通道能够畅通无阻,满足特殊的工艺要求。
(二)电气设计的节能要在充分考虑实际经济效益的,按照我国的实际国情进行深入分析,而不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用,要以发展的眼光来看待设备设施运行需要消耗的投资和可能挽回的效应收入等。
(三)电气设计中要尽量节省无谓的的消耗,对那些与建筑物功能无关的能量消耗应当采取确实有效的措施,降低变压器的功能损耗,降低量大面广的照明。
五、结束语
关键词:消防负荷、应急电源、耐火电缆
中图分类号:TU24文献标识码: A
引言
消防负荷的供配电在建筑电气设计中占很重要的比重,尤其是供电的可靠性,线路暗敷设往往要在不燃烧体结构层内,明敷设穿金属管或金属线槽要涂防火涂料。消防负荷的控制必须具有自动和手动功能。
一.消防负荷概述
消防负荷是指在火灾时为了灭火,减少火灾的损失非火灾时不使用而火灾时使用用电负荷或火灾及非火灾时均要使用的负荷。关于消防负荷定义在目前国家规范标准中还没有明确,这只是笔者关于消防负荷的认识。仅火灾时使用的用电负荷如消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防稳压泵、正压送风机、防火卷帘门、消防排污泵、消防送风机、电动的门窗以及阀门,火灾及非火灾时均要使用的负荷如消防控制室(火灾报警控制器及联动联动控制设备用电)、应急照明(应急照明和正常照明合用)、消防电梯(兼作平时客梯)等。消防负荷主要在火灾时为保护人民生命和财产的安全使用,人命关天。消防负荷为了供电的可靠性根据国家规范基本上为一级负荷、二级负荷。但是并不是所有的消防负荷都是一级、二级负荷,比如《建筑设计防火规范》GB50016-200611.1.1在多层建筑中,室外消防用水量小于25L/s的公共建筑,室外消防用水量小于30L/s的工厂、仓库,座位数小于1500个电影院、剧院的消防负荷就是三级负荷。
二.消防负荷电源
一级负荷由双重电源供电,引来两路供电线路在末端配电箱自动双切换。所谓双重电源,一个负荷的电源是由两个电路提供的,这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。由于在实际工程中,取得两个相互独立的电源很难实现,所以只能提供两个相互独立安全的供电电路。这两个电路,在工程设计中,称为正常电源和应急电源。应急电源而不是备用电源,在设计中一定要明确,备用电源是指当正常电源断电时用于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源,而消防负荷是为了安全原因,故只能按应急电源。依据《供配电系统设计规范》GB50052-2009 3.0.9 备用电源严禁接在应急供电系统中,所以非消防的一、二级负荷不应接入消防应急电源,应该另设备用电源。这点在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 7.2.1.1、7.2.2.1两条也已经明确,电力、照明、消防及其它防灾负荷应自成配电系统,这也提出了消防应急电源和非消防备用电源应分开设置不可共用。规范如此规定的目的还是为了增加消防负荷供电的可靠性,如果合在一起非消防负荷可能导致备用电源的总断路器跳闸,影响到消防负荷的供电。两个电路可分别引自两路市电,两路市电可分别引自35KV区域变电站,很可能还是一个发电厂是一个电源。另外,一路引自城市电网,一路引自自备电源比如柴油发电机组、蓄电池(EPS)。柴油发电机在一类高层、多层建筑消防负荷应采用自动和手动启动装置应在30S内自动启动,二类高层消防负荷,当采用自启动有困难时可采用手启动装置。 柴油发电机可在30S内启动完全可以满足规范的要求,30s内达到额定转速、电压、频率后,投入额定负载运行。由于柴油发电机在30S内才能提供稳定的电压,所以在末端双切换箱的切换时间应设置大于30S,否则,双切换开关将重复切换,将导致自动双切换装置的损坏。
三.消防负荷的配电电缆及敷设
消防负荷的配电线路线缆的选择主要依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.10.4 第1款 按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98特级保护对象是指建筑高度超过100m的高层建筑,矿物绝缘电缆BTTQ采用氧化美金属护套防火性能是最高的电缆,不含有机材料,具有不燃、无烟、无毒和耐火的特性,使用在铜的熔点以下的火灾区域是安全的,而铜的熔点是1060摄氏度,一般民用建筑的火灾现场最高温度均在1000摄氏度以下,当采用矿物绝缘电缆应采用明敷设或在吊顶内敷设。第2款 一级对象包括建筑高度不超过100m的一类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑,依据规范考虑到开发商的投入成本经济性在设计中常常采用有机绝缘耐火类电缆,此类电缆即是耐火电线电缆,其耐火温度为750摄氏度,90min,在设计中一定要采用耐火电缆并要采取防火保护措施,由此可见此类消防负荷线缆耐火即可没必要无卤低烟由于往往在桥架内成束敷设仍需阻燃,在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护,但应采取与非消防用电电缆隔离措施;在电气竖井消防电缆往往在电缆桥架内敷设可采取设三隔离板将电缆桥架分为四部分一部分敷设一般电缆、一部分敷设消防常用电缆、一部分敷设消防备用电缆、一部分敷设一般负荷备用电缆,在电缆沟可与一般负荷电缆分别敷设在电缆沟的两侧支架上,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施;当线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃性刚性熟料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30mm;第3款二级保护对象包括二类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑,这个类别的建筑必须采用耐火电缆,其敷设方式与第2款相同。第4款控制线路和分支线路由末端配电箱引出,在同一个防火分区内故可以降低耐火等级,耐火电缆有四个等级A、B、C、D可依次降低。
消防负荷线路的敷设,《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
13.9.8 分支线路不应跨越防火分区,一般分支线路是消防末端配电箱配出的线路,这样规定也就保证了消防末端配电箱应放在本防火分区内。分支干线一般由配电间或变电所引来,在实际工程中往往有几个防火分区,而配电间和消防设备不一定在一个防火分区,比如地下车库可能十个以上的防火分区,由配电间至消防配电设备难免要穿越防火分区。规范规定不宜跨越防火分区而不是不应跨越防火分区,这样在实际工程便于实现。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.9.9第1款末端双电源自动切换配电箱安装于所在防火分区内。从防火分区的定义来看,防火分区主要是在一定范围内控制火灾。如果本防火分区的消防设备的末端双电源自动切换配电箱设在其它的防火分区,末端配电箱、分支线路及消防设备无法控制在同一个火灾范围内,很难实现供电的连续性。从本条还可以得出一个概念消防电梯、消防水泵、防烟及排烟风机等消防设备是在最末一级设置双电源自动切换装置,而其它消防设备在末端而不是最末端,比如防火卷帘门、应急照明等可在同一防火分区内设置一双电源自动切换箱,然后由双切箱引至防火卷帘门控制箱,引至应急照明末端配电箱,而同一防火分区的几个排烟风机就不可以设一个共用双切换箱,而每一个排烟风机在末端设置一个双切换箱。第2款放射式供电比树干式可靠性要高,故规范规定宜采用放射式供电,对小容量消防负荷采用一个分支回路供电,小容量的标准是设备不宜超过5台,总计容量不宜超过10KW。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.10 公共建筑物顶层,除消防电梯的其它消防设备,可采用一组消防双电源供电。由末端配电箱引至设备控制箱,应采用放射式供电。消防电梯在火灾时起到竖向的运输作用,是在建筑物发生火灾时供消防人员进行灭火与救援使用。消防电梯较其它消防设备在火灾时要重要的多,为了消防电梯供电可靠性必须单独设置消防双电源,而其它消防设备可共用一组消防双电源。有末端配电箱至设备控制箱应采用放射式供电,也是为了增加供电的可靠性。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.11在12~18层普通住宅人员可通过楼梯疏散,消防电梯的重要性降低,消防电梯和普通客梯可共用一组消防电源及末端自动双切换装置,可节省一套配电线路及自动双切换箱,经济性好。《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版) 9.1.3 高规的这一条其实在民规13.9.8条中已有说明,消防设备为了增加供电的可靠性不可与一般负荷共用供电线路,所以应采用专用的供电回路。多层建筑消防线路的敷设方式已在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.10.4 第2款已有规定。
四.消防负荷的末端配电设备
消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防控制室、消防电梯应在最末一级设置自动双切换配电装置,其它消防负荷如防火卷帘门、应急照明在末端设置自动双切换配电装置,在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.6、13.9.9,《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版)9.1.2 、《建筑设计防火规范》GB50016-2006 11.1.5都有明确的规定。所谓的最末一级和末端的区别就是设备控制箱和双切换配电箱在一起是最末一级,末端是指设备控制箱和双切换配电箱不一定在一起。在末端双切换的目的还是为了增加供电的可靠性,如果不在末端切换,双切换箱引出线路长度长可能有故障产生。
五.消防设备的控制
消防设备的控制,主要是火灾时消防设备的启动,《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98有明确的规定。消防设备(如消防泵、喷淋泵、防烟排烟风机)在火灾时应由消防控制时火灾报警控制器自动启动,设有联动多线控制模块,1807A模块(上海松江飞繁电子有限公司产品)联动控制启动消防设备;另外,还可在消防控制室联动控制盘上手动直接控制。消防泵还可由消火栓按钮直接启动,喷淋泵湿式报警阀压力控制启动。防烟排烟风机的停止由280摄氏度防火阀控制联动停止。正压送风机的控制:由消防控制室自动和手动控制正压送风机的启停,自动还是通过多线联动控制模块1807A,风机启动时根据其功能位置连锁开启其相关的正压送风阀或火灾层及邻层的正压送风口, 并返回信号至消防控制中心。消防电梯由1825总线联动控制模块降至首层。
六.总结及展望
总之,消防负荷关系到火灾时人民生命财产的安全,最重要的供电的可靠性。随着电缆耐火性的提高,新材料的采用,自动控制技术的发展,消防负荷的供配电也必将取的新的发展。
参考文献:
《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)中国建筑工业出版社出版
《建筑设计防火规范》(GB50368-2005)中国计划出版社
《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98) 中国计划出版社出版
关键词:超高层 ; 消防 ; 电气设计
中图分类号:TU97 文献标识码: A
随着超高层住宅建筑的兴起,目前新建商品住宅中高度超过100米的住宅数量日趋增多。超高层住宅建筑的设计成为电气设计人员关注的热点。超高层建筑一般建筑面积大,人员密度高,火灾危险性大,万一发生火灾,火势蔓延速度快,扑救难度大,人员疏散较为困难。与超高层公建相比,超高层住宅不属于人员密集场所,居住人员对环境较为熟悉,规范中的规定相对公建来说宽松些,并没有停机坪和避难层的设计规定,火灾时以自救为主。正因如此,火灾的早期报警及消防自动灭火更为重要,它可以将火灾控制在初期,为人员疏散争取时间,使人员能最大程度的得以疏散。
2011年5月并于2012年4月实施的《住宅建筑电气设计规范》对于建筑高度为100m或35层及以上的住宅建筑进行了详细的规定,从用电负荷等级、自备电源、导体及线缆选择、应急照明、防雷、火灾自动报警系统几个方面进行了规定。下面就超高层住宅建筑设计中的一些设计要点进行探讨研究:
1用电负荷等级的确定
规范明确规定消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、走道照明、值班照明、安防系统、电子信息设备机房、客梯、排污泵、生活水泵均应为一级负荷供电。其中消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵宜设自备电源,即柴油发电机组供电。目前本地的工程项目中,设置柴油发电机组的情况较少,房地产商会首先考虑经济投资,对于“宜”的设置项会选择不设置,但随着人们对消防方面安全防范意识的增强,相信不久的将来,柴油发电机组会成为超高层住宅建筑设计的必要组成部分。
2导体及线缆的选择要求
规范明确规定用于消防设施的供电干线应采用矿物绝缘电缆。矿物绝缘电缆是用退火铜作为导体、密实氧化镁作为绝缘、退火铜管作为护套的一种电缆,由于它的全部材料都是采用无机材料,所以它本身不会引起火灾,不可能燃烧或助燃,它可以在接近铜的熔点的火灾情况下继续保持供电,是一种真正意义上的防火电缆。近年来多起发生人员伤亡的火灾实例显示,人员出现死亡的一个重要原因是火焰烟雾中毒所致的窒息。火灾烟雾中含有大量的一氧化碳及塑料化纤燃烧产生的含氯、苯等有害物质的气体火焰又可造成呼吸道灼伤及喉头水肿,这些因素足以使浓烟中的被困者在3~5分钟内中毒窒息身亡。此外在浓烟的状态下人员无法辨别方向,进而无法逃生。因此在设计过程中,对于非消防电源的干线电缆、电线应选用阻燃低烟无卤或无烟无卤的交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线。这类电缆的特性,使得当火灾发生时,烟浓度低,可见度高,有害气体释放量小,便于人员撤离。
3防火系统的设计要求
超高层住宅遇见火情时的扑救和应急救援能力,是设计人员设计过程中的重点。对于和居民住宅相关的消防安全内容均应得到重视,建筑内应设消防控制室、火灾自动报警系统为特级保护对象,除了卫生间外,均应设置火灾自动报警系统。报警系统主要由火灾自动报警系统、消防联动控制系统、消防专用电话系统、火灾应急广播系统、火灾漏电报警系统、电梯运行监视控制系统、应急照明控制及消防系统接地构成。
设计中应明确消防安全警示标识、喷淋灭火系统、报警装置、应急广播装置等设置标准。特别是在住宅户内需安装火灾探测报警器。上海更提出进一步要求:100米以上的超高层住宅应设置避难层。
上海出台的《住宅设计标准》是国内首个将避难层纳入超高住宅的设计标准。新标准明确规定100米以上超高层住宅每15层或者45米设置一层避难层,避难层严禁常人居住,净面积应按每平方米3人计算。新标准的实行为超高层住宅的居住安全提供了保障。
此外,《住宅建筑电气设计规范》指出建筑高度为100m或35层及以上的住宅建筑、居住人口超过5000人的住宅建筑宜设应急联动系统。应急联动系统应以火灾自动报警系统、安全技术防范系统为基础。
应急联动系统应具有下列功能: 1)对火灾、非法入侵等事件进行准确探测和本地实时报警。2)采取多种通信手段,对自然灾害、重大安全事故、公共卫生事件和社会安全事件实现本地报警和异地报警。 3)指挥调度。4)紧急疏散与逃生导引。5)事故现场紧急处置。应急联动系统宜具有下列功能: 1)接受上级的各类指令信息。2) 采集事故现场信息。3) 收集各子系统上传的各类信息,接收上级指令和应急系统指令下达至各相关子系统。4) 多媒体信息的大屏幕显示。5) 建立各类安全事故的应急处理预案。
应急联动系统应配置下列系统: 1) 有线/无线通信、指挥、调度系统。2) 多路报警系统。3) 消防一建筑设备联动系统。4) 消防一安防联动系统。5) 应急广播一信息一疏散导引联动系统。应急联动系统宜配置下列系统: 1) 大屏幕显示系统。2) 基于地理信息系统的分析决策支持系统。3) 视频会议系统。4) 信息系统。
应急联动系统宜配置总控室、决策会议室、操作室、维护室和设备间等工作用房。 应急联动系统建设应纳入地区应急联动体系并符合相关的管理规定。
与此同时,新规范中还规定了住宅设计中通用的以下几点需要注意:
4低压配电系统保护方面
规定了每套住宅应设置自恢复式过、欠电压保护电器。
4.1导管布线方面
潮湿地区的住宅建筑及住宅建筑内的潮湿场所,配电线路布线宜采用管壁厚度不小于2.0mm的塑料导管或金属导管。这是对以往设计要求的金属导管1.5mm的进一步提高。
对于敷设在楼板内、垫层内的线缆保护导管做了相应规定,在住宅电气设计过程中,户内箱体预留,设备间选择、楼板内管径与楼板厚度要求是和土建专业密切配合的几个方面,也是预留预埋时的设计要点。
4.2电气竖井布线方面
规范对于电气竖井的设置做了明确的规定。高层住宅建筑利用通道作为检修面积时,电气竖井的净宽度不宜小于0.8m。电气竖井内应急电源和非应急电源的电气线路之间应保持不小于0.3m的距离或采取隔离措施。电气竖井内应设电气照明及至少一个单相三孔电源插座,电源插座距地宜为0.5m~1.0m。电气竖井内的照明开关宜设在电气竖井外,设在电气竖井内时照明开关面板宜带光显示。
4.3公共照明方面
住宅建筑的门厅应设置便于残疾人使用的照明开关,开关处宜有标识。可在距地1.0米和1.3米各设一只照明开关,既满足了要求又节省了造价。
4.4家居配线箱方面
距家居配线箱水平0.15m~0.2m处应预留AC220V电源接线盒,是为了给箱内的有源设备供电,电源变压器可安装在电源接线盒内,接线盒内电源宜就近取自照明回路。
4.5安防技术防范系统方面
电子巡查系统为应设置项,可选择离线式电子巡查系统和在线式电子巡查系统。
高层住宅建筑楼梯间应急照明可采用不同回路跨楼层竖向供电,每个回路的光源数不宜超过20个,而不是25个。
关键词:消防配电设计;建筑电气;设计;
中图分类号:S611文献标识码: A
一、消防配电设计中存在的电气设计缺陷
消防配电设计中存在的电气设计缺陷通常包括下面几个方面:其一,消防设备供电有时用复式脱扣器(3300)或带报警功能的复式脱扣器(3308)的断路器进行保护,如果发生线路过载,消防设备将直接停止运行,这将对火灾的扑救,人民的生命、财产造成重大损失;其二,消防设备电源箱并没有安装电源监控设备,致使消防控制室不能及时的监控重要消防设备的供电状况;其三,一类高层建筑自备发电机组没有安装自动启动设备,且多数发电机未设电压监视装置,只能采用手动启动的方式,不能保证在30s内完成供电;其四,由于当地供电部门怕影响配电网接线,造成自备发电机非同期合闸,危及配电网的安全,致使消防设备的电源通常是通过双投刀开关接入低压母线进行双路供电。变电所一路为自备发电机供电,一路是高压供电,这种供电方式影响了消防设备供电的稳定性和安全性;其五,在二路独立供电的高压电源线路,一级负荷的供电系统中,其中一路发生故障,高压侧母联开关应该及时连锁动作,但是众多电气设计通常为手动,延长了供电时间。
要解决上述问题,需要设计人员在设计中,深入学习《低压配电设计规范》GB50051-2011及《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011中对配电线路保护要求,合理选用脱扣器的使用场合。并落实《消防控制室通用技术要求》GB25506-2010中对消防设备电源监控的相关条款。同时注重与当地供电部门的沟通,在满足供电安全的条件下,做到消防设备两路电源线路的可靠联锁,不得并列运行。进而满足消防设备自启动的要求。
二、消防配电设计在建筑电气设计中的应用
1、消防配电方式的选择
(1)树干式。树干式消防配电方式具有经济性高、干线使用数量少,配电方式灵活等方面的优点,但是其他干线发生故障的时候,很容易引起较大范围的停电,因此树干式消防配电方式的可靠性相对较差。在消防配电设备中,对于树干式配电方式的选择,《民用建筑气设计规范》JUT 1s-2008的13. 9. 12条针对应急照明电源指出:“当建筑消防用电负荷为一级时,且采用交流电源供电时,宜有主电源和应急电源提供双电源,并以树干式或放射式供电。”其中13. 9. 12. 2条还指出应急照明当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,可由单回线路树干式供电。因此,树干式配电通常采用于建筑中的应急照明电源系统。
(2)放射式。放射式配电设计的各个用电设备的配电线路都是相互独立的,当某一路线路出现问题时,不会影响其他线路的供电安全,因此其具有相当高的稳定性和可靠性,但是其使用的开关装置相对较多,并且从低压配电柜引出的干线数量也相对较多,经济性相对较低。《民用建筑电气设计规范》JUT 1s-2008的7. 2条明确指出:“对容量较大和较重要的用电负荷宜从低压配电室以放射式配电。”且13. 9条也明确了消防重要负荷应采用放射式配电。因此,为了保证建筑在火灾状况下能够正常使用消防设备,对于消防控制室、防排烟风机、消防电梯、消防水泵等重要的消防配电设备,通常采用放射式配电方式。
(3)链式。链式与树干式基本相同,但供电可靠性较树干式低,当中间一台设备故障时,链路上的设备将失去电源,故不提倡使用。《民用建筑电气设计规范》JUT 1s-2008的13. 9. 9的第二条也对链式配电做出了对应的限制使用条件。
2、非消防电源的切除
《民用建筑电气设计规范》JUT 1s-2008的13. 1. 9条指出:“火灾确认后,应在消防控制室自动切除相关区域的非消防电源。”因此,应该根据非消防电源的性质,然后采取不同的应对措施进行应对,一方面,热水系统、空调系统、厨房用电设备等非消防用电电源,对于一般建筑可以从配电室自动回路切除,其主要原因是由于建筑二次装修后,建筑的照明用电大大的超过了建筑原有设计的用电需求,当火灾发生的时候,消防负荷投入运行,如不尽快切除部分非消防用电装置,易使变压器或者发电机过载,保护开关跳闸,延误灭火工作。此外,这类设备断电,通常会给用户的生活带来很大的影响,但是不至于引起混乱和恐慌;另一方面,非消防照明用电电源,当火灾发生后,消防报警系统工作,如果立即切断照明电源,很可能引起人们的心理恐慌,容易造成混乱,不利于人员有秩序的疏散,因此,在建筑的消防配电设计中,当火灾发生初期,应该有足够的照明亮度,供人员疏散和灭火,所以对照明电源的切断应该分段进行,当火灾发生后,应该通过消防控制室先手动切除着火区的照明电源,然后再切断其他非着火区域的照明电源。
3、消防配电设备的配电线路
(1)消防配电设备的配电电缆的选择。在建筑电气设计中,消防配电设备的配电电缆通常有二种:其一,MI电缆,国内习惯称为铜芯铜护套氧化镁绝缘电缆,其结构是护套-无缝铜管、绝缘物-氧化镁、电缆芯-铜芯,氧化镁和铜的熔点分别为2800℃和1083 ℃,因此该电缆能够承受住建筑内的火灾,与其他相同截面的电缆相比,其在外径相对较小的情况下,这种电缆的电流量更大,例如80A的负荷电流,如果采用钢丝装聚氯乙烯护套电缆,其外径为22. 8毫米、截面为21. 6平方毫米,而MI电缆只需要外径为13. 2毫米、截面为9. 8平方毫米;其二,阻燃〔耐火)无卤低烟电线电缆,因为该线缆具有高温、火烧作用下难起火、使用寿命长、燃烧不会产生卤素有毒气体,具有很高的初期预防效果及人身安全性。这种电缆在国家及地方标准的推广下,己逐渐取代原有的PVC电缆,应用于防火要求相对较低的消防线路中。
(2)消防线路的敷设。其一,暗敷设,应穿金属导管或难燃型刚性塑料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30毫米;这种敷设方式具有经济、可靠的优点,其缺点是这种敷设的线路走向及线路长度通常会受到限制。其二,明敷设,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施。这种敷设方式具有容易施工,便于线路改造的优点,其缺点是这种敷设的线路的防火性比暗敷设较差。
4、建筑消防电气设计中注意的事项
在建筑消防电气设计时,需要系数与功率因数是非常重要的,所以在选择的时候一定要进行正确合理的选择,它不仅影响了电缆和保护开关的大小,而且在系数的取值上也对变压器容量的大小的选择有着很大的影响。如果在取值的时候稍微偏大的话,那对于变压器来说,会增大它的损耗。并且在实际的设计中,一定要研究调查同类设备运行时的情况,合理选出计算系数。在进行电气设计的时候,设计人员对设计中注意的问题进行高度的重视,有利于提高建筑电气设计的水平,提高建筑的使用效率,促进建筑使用功能更好的实现。
结束语
总之,消防配电设计的目的是防患于未然,而建筑消防配电设计涉及的强制性条文、规范条文众多,消防配电设计人员应该根据条文的规定进行建筑电气设计,并且与火灾自动报警系统进行良好的结合。使火灾发生时人民的生命财产得以保障。
参考文献:
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【关键词】建筑电气 防火 导线 回路 配电箱1 建筑电气设计中应遵循的原则
1.1 遵守设计规范原则
建筑电气设计必须要在满足国家相关规范和标准的前提下进行,通过研究规范和标准,在满足建设单位需求的前提下编制设计文件。
1.2 经济性原则
建筑电气设计的经济性就是在设计时要考虑到经济效益,认真做好成本核算工作,设计时可以采用先进的技术手段,以达到用户满意的程度。
1.3 协调性原则
建筑电气设计时不光要考虑经济性的原则,还要讲究协调性,因为其毕竟是作为整个工程设计的一部分存在,因此在其设计过程中必然要与其他工种产生联系,比如暖通工程、给排水工程、土建工程等。从经济性的角度考虑,协调性也有利于节省成本,从而实现最大的效益。例如,在建筑电气设计中要保证用电设施的用电容量,在节能的同时满足建筑的各项功能需求,在此前提下进一步进行供配电的优化设计,这样能够有效促进电能的合理化应用。
2 建筑电气设计中常见的问题
2.1 设计思路不合理
首先,住宅内的配电回路设计较少,这也是电路设计中一个较为普遍的问题。回路过少的直接后果就是给电路增加了负荷,使得电路的横截面减少。在实际操作中,建筑的照明电路、空调插座、电源插座等几部分组成了建筑内部的分支回路。电路设计时,卧室的空调插座是必不可少的,在设计时要参考家庭空调负荷的大小进行回路设计,一般可以设计两个回路,这样可以有效避免电路回路过少的问题,减少火灾发生的几率。其次,在电气设计时对电线材料的选择也是至关重要的,这关乎电气设计的安全性,一般要采取铜芯塑料线,这种材料的线路有更高的安全性能.
2.2 电气防火设计问题
电气设计不合理,极易引发火灾,比如电气设计的不完善,或者施工没有按相关的规范进行操作,就会极易发生火灾。另外,电气设计中若是电气元件使用不当或者电气设备年久失修问题也是造成火灾发生的主要因素。
3 解决建筑电气设计问题的措施
3.1 在设计层面上要严格把关
电气设计工作至关重要,在设计中的任何一个环节出现问题,都会对建筑物的整体质量和安全造成威胁。因此,在建筑电气设计中,要善于把握全局,对整个建筑进行统筹设计,接下来再逐步进行细化,尽量完善每一个环节每一个细节的设计。另外,为保证设计工作的科学性,在设计工作的进行过程中,相关单位可对其进行审查,发现其中存在的不协调问题,要及时提出并加以修改,在设计过程中,要加强安全和节能的设计。
3.2 重视消防设计
消防设计是建筑电气设计的重要内容,消防设计中要注意各种消防联动控制设备的设计,同时也要具备显示电源运行情况的功能。在火灾自动报警系统设计中,应该对各消防设备的双电源切换装置(ATS)信号都能接受。在消防控制室,以下状态应该都能够在室内控制或监控:
(1)双电源切换装置的状态。
(2)自动喷淋灭火系统的总线自动控制启、停状态。
(3)手动控制喷淋泵的启、停状态。
(4)报警阀和水流指示器的动作状况。
(5)系统的控制阀的开启状态。
(6)消防水池水箱的水位等。
以上情况均应在消防控制室内控制或监测,注意在设计中不要漏项。除此之外,在电线、电缆材料的选择上也要做到科学合理,要尽量采用新型的阻燃、耐火性能高的电线电缆。
3.3 导线的敷设保护及灯座的选择
导线的敷设对建筑电气设计至关重要,在住宅的配电改造中常用的是直敷布线的形式,但是该种布线形式未经任何保护就进入距地 1.4m 的明装照明开关,不符合现行国家标准《低压配电设计规范》GB50054-95 的第 5.2.1条第 3 款“当导线垂直敷设至地面低于 1.8m时,应穿管保护”的规定。为解决上述问题,就要进行暗敷线路,沿着板孔、墙缝垂直或平行于地面敷设,因为管线交叉可以在墙缝中解决,而照明线路则在墙的拐弯处利用接线盒进行分线。另外,在灯座的选择上也要进行科学选择,在对住宅进行装修时,出于节约的考虑,往往会在灯位处布置灯座。在绿色照明节能的背景下,当前市场上有许多可以替代白炽灯的灯具,例如紧凑型的荧光灯。另外出于安全的考虑,在电气设计时要尽量选用螺口灯座,因为卡口灯座安全性能较低,在更换光源时容易电着人。
3.4 建筑照明回路设计与问题
建筑电气进行照明回路设计时,要重点考虑厨房与卫生间的回路设计,由于这两个地方较为潮湿,因此其回路设计要与其它的回路设计进行区别,最常规的做法是分开设置,并且要配接地线,这也能有效保证后期的安全使用。另外,现代住宅卫生间设计中人们更愿意采用浴霸一类的高功率供热照明器 (1~3wk) 进行取暖,在这种情况下就要考虑单独回路装置的设计。
3.5 关于建筑配电箱的设计与设置问题
建筑中的配电箱不应该设在比较靠近潮湿房间的墙体之上,因为潮湿房间中的水分很容易透过墙体而进一步渗入到配电箱之内,特别是住宅中的浴室。浴室通常被称之为电气设计和安装中的特殊场所,因此在浴室发生相关电击危害事故的危险概率就特别大。所以在建筑内配电箱的设计工作中,除了需要标明其配电箱每一部电气元件例如断路器、隔离开关等具体型号,同时还需要明确该配电箱自身的型式,所选用的配电箱应该适合运用于住宅楼建筑内,若是配电箱内装的电气元件比较多,还有很多管线敷出,配电箱的体积就比较大,因此在设计时应该对该位置的确定全面考虑。
4 结语
综上,随着我国社会经济的发展,人们对电气设计的要求越来越高,建筑电气设计也呈现复杂化。因此,设计人员应遵从国家相关规范,从技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的设计原则出发,使建筑电气设计更加合理,满足功能完备、适用安全的目的。
参考文献
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[2] 黄涛 . 建筑电气设计和施工中常见问题探讨 [J]. 科技风 ,2012(01).
作者简介:
关键词:建筑电气;配电供应;防雷举措;设计方法
中图分类号:TU855文献标识码: A 文章编号:
近年来,建筑行业的飞速发展带来了房地产商的激烈竞争,要想在建筑行业立于不败之地,就需要在建筑工程项目中做好各项工作。其中电气设计工作尤其重要,但是在实际电气设计工程中容易出错的问题还是很多,为了确保建筑电气设计的施工标准和质量,就需要充分了解工程实际情况,结合科学技术成果来避免这些常见问题的出现,从而保证建筑工程的质量,达到用户的最终需求。
一、照明设计
1.照度标准。
电气照明图中应注明主要房间的照度标准值。照明平面图应注明照明功率密度值,并按照功率密度值布置灯具和确定灯具容量。不能按房屋开间及功能凭经验布灯提高或折减照明功率密度值应符合《建筑照明设计标准)GB50034—2004的规定,即照明功率密度值标准只允许提高或降低一级,否则就违反了相关强制性条文。设计照度值与标准值比较可有—10%—+10%的偏差(只适用于装10个灯具以上的照明场所) ,这主要是考虑到照明设计时布灯的需要和光源功率及光通量的变化不是连续的这一实际情况。
2.备用照明。
备用照明及疏散指示照明灯具不应从插座接电,在备用照明及疏散指示照明的输出回路中不应接入插座,以防因插座挪作他用或插座回路故障而影响应急照明的供电可靠性。
3.应急照明。
为保证发生火灾时坚持正常工作及人员疏散,设计时不应忽略其必要参数,应注明最少持续供电时间。应急照明应满足正常照明的照度,同时最少持续供电时间应大于或等于30分钟。从有利于人员安全疏散需要出发,应急照明应选用能快速点燃的光源(如细管径直管型荧光灯、紧凑型荧光灯、LED灯等) 。因其在照明断电时可迅速启动点燃,在几秒内达到标准照明值。
二、供电和配电的设计
1.一级负荷供电电源的设计。
通常一级负荷应由两个独立电源直接供电,其中一个电源发生安全故障的时侯,另一个电源不会同时受到损坏。设计中应该明确对两个电源的不同要求,两个电源相互影响的问题应该加以全面考虑,这样才能增加供电安全性和可靠性。倘若违反上述条件,就会造成不可挽回的损失,如在设计中两个电源线缆没有分线槽或同槽敷设没有完全隔离,两个电源线缆同时放进中间级电源箱中,没有在末端的电源切换箱内进行切换等。
2.在电源线路中设计隔离电器。
配电线路在建筑物外引入时,应在室内干燥的地引入进线电缆,并在进线点安装隔离电器。这主要是为了方便维护检修时室内用电线路的安全,避免任何设备在正常维护中带电。保护人民百姓的人身安全。
3.系统图中分配相序时尽量保持三相的平衡。
例如在照明配电系统中,由于照明分支路均为单相供电,所以在总照明配电回路中要注意三相相序的匹配,尽量做到三相平衡,以便减少各相电压偏差,减小不平衡度,节省进线电缆的截面。
三、防雷、接地和等电位设计
1.防雷类别错误。
不经过计算年预计雷击次数N,随意分类防雷类别。如对住宅、办公楼等一般性民用建筑未计算预计雷击次数,仅凭经验便定为三类防雷建筑。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010(2010版)规定,只有预计雷击次数大于或等于0.05次/a,且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物,才能划为第三类防雷建筑。
2.金属电缆桥架接地。
为了保证供电线路的使用安全,金属电缆桥架及支架接地至关重要,设计中应引起重视,按规范金属电缆桥架及支架和引入或引出电缆的金属导管应可靠接地,全长不应少于2处与接地保护导体相连。金属电缆桥架的起始点和终点应与接地网可靠连接。当电缆桥架全长不大于30m时,不应少于2处与接地干线相连。全长大于30m时,应每隔20—30m时增加与接地干线的连接点。沿电缆桥架敷设铜绞线、镀锌扁钢或沿桥架构成电气通路的金属构件可作为接地干线。
3.局部等电位联结。
凡用于人身安全的局部等电位联结、辅助等电位联结(如卫生间) ,只强调局部区域的等电位,即应将该处的外界、外露可导电部分连接以形成等电位,均不求与基础(接地的)形成电气连接。
四、电气节能设计
1.合理选择变压器。
变压器负载率偏低,将造成一次投资偏大,还增加二次运行费用,十分不利节能。设计中应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,合理分配负荷,力求三相负荷平衡。大量的实践证明,负载率宜取在70%—85%左右最经济节能,同时应重视选用新型节能低损耗变压器(如非晶合金变压器) 。合理安排变压器运行台数,随各变压器的负载率及时进行负荷调整,以便变压器尽量处于接近最佳负载率运行状态。
2.选用高效灯具。
照明光源荧光灯应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光节能灯、金属卤化物灯等。
3.合理选择照明控制方式。
应充分利用天然采光条件,以节约人工照明,因此在照明控制上应予以配合。一般平行于窗的方向应进行控制或适当增加照明开关。走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明,根据照明使用特点,采取分区、分组控制。公共场所照明、室外照明应按规要求采用集中或自动控制装置。
五、设计文件编制
1.设计深度不够。
目前施工图设计深度达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍。如配电系统图中各回路无导线型号及规格。又如有的弱电设计过于简单,不出系统图,施工方式、穿线型号、管径等也无说明。
2.相关专业设计文件衔接不清。
设计中不仅要考虑本专业规范要求,也要综合考虑其他专业要求,各专业做好充分结合。例如防雷接地设计中,按规定应在电气施工图中标出联接点、预埋件,说明敷设方式及技术措施等,并在土建施工图中有相关的预埋件详图及相关的标注与说明而实际上多数施工图仅在电气图中有防雷接地图,且标注与说明相当简略,土建施工图中则常无任何相关的说明与标注。若施工单位经验不足则极易因工种(序)配合不当而造成施工错漏。又如各专业管道、线路相互碰撞、相互矛盾。施工图中常发现给排水管道及通、排风管道与照明灯具及电气管路多处相碰等。
六、建筑电气设计应注意问题
1.建筑物防雷问题。
日常生活中最常见防雷问题为共用接地电阻值问题。在现代建筑电气设计中,各种接地系统实际上是很难真正分开,所以在设计中往往将各种接地系统共用一个接地体。对于共用接地电阻值,有一些设计人员认为:防雷接地和其它接地系统(如重复接地,设备接地)共用接地体。由于没有弱电机房,因此共用接地电阻为4欧姆就能满足要求。笔者认为,这种观点是片面的,没有规范依据。 《民用建筑电气设计规范》 (JGJ16-2008以下简称《民规》 )第12.7.1.3条中规定:电子设备接地宜与防雷接地系统共用接地网,但此时接接地电阻不应大于1欧姆。众所周知,现代建筑中存在着如电脑、电视机等大量电子设备,这些电子设备通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连。所以为保证安全,笔者认为,包括重复接地情况在内,防雷接地的共用接地电阻值不应大于1欧姆。
2.消防安全问题。
在许多电气设计图纸中发现:消防线路穿塑料管(PVC)进行保护,并从吊顶内走线。而《火灾自动报警系统设计规范》10.2.2.条中规定:消防控制、通信和报警线路采用暗敷设时,宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护,并应敷设在不燃体的层内,且保护层厚度不宜小于30mm。当采用明敷设时,应采用金属管或金属线槽保护,并应在金属管或金属线槽上采取防火保护措施。显然,许多设计人员对这一条是疏忽了。从对《火灾自动报警系统设计规范》条文说明的学习中,笔者理解,本条之所以没有包括火灾探测器线路,这是因为探测器线路只是在火灾初燃生烟阶段起作用,而条文中规定的消防联动控制,自动灭火控制,通信、应急照明及紧急广播线路,在火灾发生后一段时间内还要起作用,因此在这段时间内,这些线路应绝对保证安全。
七、结语
设计中暴露出的问题,一方面说明设计人员学习、执行规范意识不强,甚至有的专业基本概念不清,另一方面说明设计人员责任心不强。工程质量是百年大计,设计人员应注重学习规范、一定要杜绝违反强规条文,避免错漏碰缺,减少安全隐患;同时重视电气方案的优化设计、新材料、新技术推广应用等节能措施,提高设计质量。
参考文献:
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[2] 宋广瑜;关于建筑电气设计规范的若干建议[J];安徽冶金科技职业学院学报.2011.03
【关键词】建筑电气设计;安全性;节能性;供配电系统;
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:
0 引言
随着社会经济的飞速增长,建筑的能耗越来越高,尤其是对电力能源的消耗越来越高,人们使用的各种电器设备也得到了空前的普及与发展,从以前的一个家庭共用一个电器发展到了现在的一个家庭中的每个人都拥有至少三至五种电器。这种变化就使得建筑电气设计必须在兼顾安全性的前提之下对建筑进行节能设计,以降低建筑的整体能源消耗。据统计,我国的电能的能耗重点既不是农业也不是工业,而是我国的建筑用电,因此,在现阶段对建筑进行安全性与节能性设计有着双重的意义,一方面降低了占我国绝大多数能耗的建筑用电,另一方面提高了我国的人居用电的安全。我国目前的建筑业呈现出了一种极速发展的态势,每年都有十几亿平方米的建筑面积增加到现有的建筑面积中来,试想,如果这些新增的建筑面积都能够达到安全性与节能性的统一,将为我国节约巨大的能源消耗。因此,我国的建筑设计师必须以降低能耗、保证安全为建筑设计的根本方针,在满足建筑用电基本要求的大前提下,进行电气创新设计,降低建筑的无功能耗与不必要的消耗。
一、建筑电气设计的原则
我国对于建筑的电气设计早已有了国家级的明确的设计规范,然而却在节能性与安全性方面没有作出具有创新与指导意义的说明。但是建筑设计师的建筑设计必须在遵循电气设计规范要求的基础上,发挥建筑设计师的个人智慧与知识力量,为建筑设计出既能全面满足人民群众用电需求,又能实现建筑整体节能目标的高效低能耗的设计蓝图。
二、建筑电气设计的安全性
建筑电气设计的安全性主要体现在,建筑要提供在紧急情况下所必备的火灾自动报警系统以及防雷的安全接地系统,还要保证电气照明以及供配变电系统的正常运行。
2.1 电力供应
电力是我国目前几乎所有建筑物中不可或缺的一部分,电力不但是人民群众生活的基本保障,而且更是建筑物发挥其人居功能的必要条件。我国目前的许多新建建筑物都已经采用了双电源制,即分别从不同的局端接入到建筑物的两侧,形成双独立电源的供电系统。这种两路独立的供电系统在平时可以同时对建筑物进行供电,在其中的某一局向出现电力系统故障与检修时,另一局向的电力系统继续为建筑物提供不间断的电力供应。这就使得建筑物实现了在停电情况下的电梯、安全照明等必要设施的安全性。在我国的一些较为高档的建筑物内还设有应对紧急状况的发电机组,这些发电机组通常为燃油或燃汽驱动,在检测到市电出现故障之后,该机组可以立即启动,并可以在最短10秒钟左右恢复对整栋建筑物电力供应,以保证应急用电、照明用电、电梯用电、消防用电的安全。此外,高压开关柜是所有建筑物的重要电气设备,我国专门对高压开关柜进行了相关的规范要求。并且对于变压器也做出了相关的规定,其中建筑设计人员需要注意的是传统的油浸式已经禁止在建筑物的主楼内使用。对于容量低压配电屏的出线,应做成手车式。
2.2 供电线路
居住建筑中各种电路繁多。为保证各种设备电路的稳定、安全运行,供电电路的主线截面不能随意更改。如果要更改也要参照规范作相应的计算验证后再更改。否则线路截面的变小,使电阻变大,功率过载将导致电路发热或引发火灾。
2.3 电气设备的接地
现在建筑中存在电脑、电视、冰箱等大量电子设备,电子设备通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连,为保证人员安全,此共用接地体的电阻不应大于1Ω。
2.4 建筑消防控制
建筑消防设计指火灾自动报警灭火系统.包括火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分,实现报警灭火自动化。其中,消防线路要求要求穿金属管或者暗敷,目的是火灾发生后可以保持消防线路的正常使用,保证信号、命令得到有效的传输。消防水泵的控制尤为重要,为且确保安全,消防水泵的控制应设置两路:一条由引至消防水泵控制柜;另一路则引至消防控制室[2]。
三、建筑电气设计的节能性
建筑电气设计是建筑设计的一部分。为降低建筑的能耗,建筑电气设计师也应从全盘考虑,既要兼顾初投资还要考虑建筑电气的运行能耗。下面分别从变压器、线路、照明几个方面给与分析。
3.1 变压器的选择
变压器应选用节能型变压器,高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造使硅钢片的磁场方向接近一致,可以铁心的涡流损耗;良好的接缝密合,可减少漏磁损耗。与老产品比,节能型变压器空载损失和短路损失降低,10kV系列分别降低41.5%和13.93%。平均每千伏安年节电9kW?h[3]。节能型变压器,因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点,而在近年得到了广泛的应用。
理论上计算变压器负载率为50%时,变压器的有功耗能能耗最小。但此时变压器的无功能耗增加,因此要考虑综合经济效益后进行选择。工程中变压器的容量选择在考虑初投资和运行费后,一般变压器的负载率取容量的80%[4]。
3.2 配电线路损耗
建筑中供电线路长且多,由于电阻的存在,当电流通过时就会产生功率损耗,其计算公式是:式中:ΔΡ—三相输电线路的功率损耗;I—线电流;R—线路相电阻。对于供电线选定的条件下,“R”值不变。可见电流越大,电路损失越大。线路的电阻R=ρL/S,电阻与电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑:选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。
3.3 电动机的节能分析
减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的,因此电气设计节能措施主要在运行过程中。除了就地电容器补偿减少线路损耗外,还应减少电动机低效率的轻载和空载运行。
3.4 照明节能
照明节能设计就是在保证作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能,通常的节能措施有以下几种:
(1)充分利用自然光,在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合,做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合,从而节约人工照明电能。
(2)使用高效节能灯具和高效电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。
(3)对于照明灯具进行控制也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关,高级客房采用节电钥匙开关,公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关,走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
四、结语
建筑电气的安全和节能措施还有很多,设计的节能潜力很大,广大电气设计人员在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,拿出一套符合各种技术指标,满足功能需求的前提下,行之有效而又切实可行的 节能措施,从而达到真正安全节约的目的。
参考文献
[1] 江亿.中国建筑能耗远低于发达国家(第一部分)
[2] 中华人民共和国公安部.《火灾自动报警系统设计规范》. G B50116-98