建筑电气设计中的安全性和节能性保障措施

建筑电气设计中的安全性和节能性保障
措施
摘要：建筑行业为深度契合环保与可持续发展战略，围绕建筑电气工程落实
安全与节能设计工作十分关键。

本文首先针对建筑电气设计中的安全与节能问题
展开分析，其后详细分析了建筑电气设计中的安全性保障措施、节能性保障措施，以期可供参考。

关键词：建筑；电气设计；安全性；节能性；保障措施
1 引言
随着我国城市化建设的不断推进，各种建筑数量不断增长，规模持续扩大，
涉及的电气照明系统也趋于复杂，这不可避免地带来了更高的建筑能耗问题[1]。

我国倡导建筑的安全节能、低碳环保，为响应国家号召，对建筑电气设计中的安
全性和节能性提出了更高的要求，这也是本文研究的重点所在。

2建筑电气设计中的安全与节能问题分析
2.1安全问题
（1）电气接地。

电气接地问题影响建筑电气系统的安全，如果未开展智能化、专业化的接地工作，会让电力系统存在安全隐患，如在建筑内建设架空电缆时，要反复接地以保证其安全和稳定。

如果某个建筑电气设备漏电，会让电气系
统安全受到影响。

（2）线路老化。

建筑电信电缆的外层包裹大多数是塑料和橡胶材质，如果
长期暴露在外，会受到腐蚀，甚至会有脱落的情况出现，导致线路丧失绝缘性。

特别是在潮湿的天气下，线路老化可能会导致火灾[2]。

（3）建筑防雷。

部分建筑电气人员至今仍使用传统的设计手法设计防雷系统，此种设计手法缺少理论依据。

建筑防雷系统需要选择金属质地的设备，同时要做好防雷接地工作，以保证建筑的电位平衡，提高建筑安全性和稳定性[3]。

2.2节能问题
随着我国社会经济发展进入新阶段，建筑工程规模以及数量呈现出显著提升趋势，在有效推动区域经济发展的同时，资源消耗以及浪费问题也逐渐凸现，建筑电气设计的节能化发展成为一大重要趋势[4]。

我国建筑业始终致力于开发新能源和电力新技术，目前，太阳能、风能等清洁新能源已被广泛使用，且智能建筑等新技术在节能优化方面也产生了较大的经济效益和环境效益。

但是总体来看建筑电气节能研究仍处于初期，存在许多不足，电气工程中需遵循实用性、安全性和环保性等原则开展节能设计，还要符合我国建筑设计的相关要求。

3建筑电气设计中的安全性保障措施
3.1供电体系可靠设计
为了降低设计的局限性给建筑电气安全保障带来的影响，需设计更完备的高可靠性供电体系[5]。

如：某建筑高压分两期供电，分别由两个变电站各新出 2条10kV 电力专线接入供电，两条专线互为备用作为每期供电。

每期独立供电时当一路高压停电时，另一路高压保证持续供电，保证高可靠性供电。

同时在进户处安装4台两进四出环网柜，4条线路分别接入四台环网柜，一期和二期环网柜之间进行联络，当一期或者二期高压供电同时停电时，不停电的一期能倒电至另一期供电，保证持续性供电。

每期两路电源之一停电，不同的变电站引出线能保证每期供电都不停电，当某一期两路都停电时，进户环网柜之间的联络能保证不停电的一期倒电至停电的一期，也能保证供电不停电。

每期两路高压互为备用，两期高压供电也同时互为备用，更完备的供电体系保证了高可靠性供电。

3.2防雷与接地设计
防雷与接地设计应内外兼顾，采取综合措施。

如：某建筑物为第二类防雷建筑物，电子信息系统雷电防护等级均为 B 级。

外部防雷利用屋面罩棚的金属网
架做接闪器，利用结构柱子内主筋做引下线，利用建筑物基础做接地体；内部防
雷采取等电位连接、联合接地、屏蔽、合理布线、装设 SPD 等措施，减小雷电
流的电磁效应和电击事故风险。

各建筑内低压配电采用 TN - S 系统，建筑物设
置总等电位连接。

此外，针对室外一些设施也需考虑雷击风险，设计采取下列措施保证人身和
设备的安全：照明灯杆顶端装设接闪杆，灯具及其配件装设在接闪杆保护范围内[6]；广播、监视摄像机立杆顶端装设接闪杆；建筑物外立面的夜景照明灯具及其
配件等安装在接闪带保护范围内；装于室外地面的照明灯具配电采用 TT 系统；
有灯光或喷水的景观水池设辅助等电位连接，水下灯具采用 12 V 电压供电；喷
水泵电源等水下线路装设剩余电流保护器；广播、监视摄像末端管路穿金属管保
护并作接地处理；旗杆等凸出地面较高的金属物体作接地处理；疏散平台及连廊
的金属栏杆等就近与楼板钢筋网连为一体作接地处理；电动伸缩门作辅助等电位
连接，并设置剩余电流保护。

3.3消防系统电气设计
在进行消防电气设计前，设计师要严格根据国家相关规范，如《火灾自动报
警系统设计规范》（GB50116—2013）、《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309—2018）和《建筑设计防火规范（2018 版）》（GB50016—2014）等的要求，将这些国家规范作为设计的基本要求来开展设计工作[7]。

以国家规定
的消防系统电气设计规范的基本要求作为设计基础，当现场发生重大火灾时，应
确保正常电源和消防电源可靠供电。

4建筑电气设计中的节能性保障措施
4.1配电系统节能设计
（1）重视配电方案的优化选择。

针对电气节能设计问题进行分析，一定要
从实际情况出发，结合可靠的数据信息进行各方面用电负荷的核算。

在建筑电气
设计的过程中，应从用电容量入手，并结合其数值来选择相应的电力变压器。

此
过程中，在符合用户需求的基础上尽量不使用大功率设备；同时尽量选用节能型
变压器，以便进一步有效控制变压器自身的电能损耗。

另外，应充分考虑季节性
的用电高峰等实际情况，也应结合实际预留后续增加设备的容量[8]。

（2）重视配电线路的电能损耗。

线缆横截面积是依据建筑用电负荷计算确
定的，也应该综合考虑经济影响因素。

在线缆优化选择中，一般结合建筑的功能
特点，在满足用户的安全使用要求的情况下，优先选择导电率较小的金属材料。

同时，针对短距离敷设线路，应控制好线缆长度，避免浪费；针对长距离敷设情况，可适当增大线缆横截面积，虽然使得投资费用有所增加，但能有效避免配电
线路安全隐患和事故，符合安全用电要求。

（3）重视配电系统的无功补偿问题。

结合用电需求情况合理设计电力系统，全面提升配电系统效率，为有效降低能源损失，可采用并联电容器的无功补偿方式，减少无功功率的浪费。

无功补偿还可进一步保障民用建筑用电设备的运行效率，有效减小能源损耗，达到预期节能要求。

4.2照明系统节能设计
照明系统是民用建筑中不可或缺的重要组成部分，通过该部分电气设计的合
理化配置，能够有效实现预期的节能效果，重点包括以下几部分内容。

（1）尽量使用新型节能灯具。

当前建筑中照明灯具存在多样化的情况，用
户具有较大的选择空间。

传统建筑都是采用白炽灯、荧光灯，面临较大的能源消
耗问题，与传统的白炽灯、荧光灯相比，LED灯、高效节能灯具更能有效控制用
电资源的浪费问题。

同时，新型节能灯具都具有较高的利用率，且使用寿命相对
较长，可有效避免资源浪费，满足节能环保要求[9]。

（2）积极利用新型控制方式达到节能效果。

在照明系统采用新型控制方式，可有效提升照明系统的工作效率，以便更好地实现预期节能效果，符合电气设计
相关规范。

比如，根据建筑的照明特点，在楼梯间、走道、前室等公共部位安装
声光控制照明装置，能实现无人情况下停止公共部位照明灯具工作的节能需求，
可有效避免资源浪费。

（3）进一步推广太阳能资源的利用。

针对用电紧张的现状，应该积极充分
利用好太阳能资源的优势来应对能源浪费。

我国的地理位置条件决定了大部分城
市具备较为充足的太阳能资源，因此在建筑设计过程中，应该充分将太阳能资源
合理化应用，充分利用自然采光，白天尽量不使用人工照明，实现节能环保的目标。

4.3变压器节能设计
在建筑电气设计过程中，变压器是不可或缺的重要电力设备，在当前节能环
保的要求下，应结合项目实际情况合理选择变压器，有效避免不必要的电能消耗。

我国电力资源面临着日趋紧张的现状，建筑电能损耗中变压器损耗占有很大比重，这也直接增加了用电成本。

对此，在建筑工程电气设计中应选用高效节能型变压器，以便有效控制变压器的有功功率损耗，提高变压器的运行经济效益[10]。

对此，一是结合建筑实际用电工况保证变压器空载损耗符合项目要求，再从变压器的运
行来分析，适当加强数量方面的匹配，使变压器负荷分配科学、合理化；二是合
理确定变压器的合理容量，不仅要考虑变压器的负荷率，还应该对于变压器负载
进行重点考察，以保障最优运行工况，从而有效实现变压器损耗的降低；三是从
负荷分析的角度出发，选择与之匹配的变压器，尽量选用低噪声变压器，避免对
建筑环境造成噪音污染。

4.4电动机设备节能设计
电动机工作效率直接影响到建筑电气系统的经济性，对此应结合当前的新型
技术解决电动机的电能损耗问题。

如，某建筑工程电气节能改造项目，将绿色节
能技术应用于电动机设备。

针对小区存在着能耗较高电动机的实际情况，在相应
的节能考核指标的要求下，有目的地开展了针对电动机方面的绿色节能改造工作，从项目的实际情况出发，选用高效率的电动机可利用变频器来平稳控制电动机转速，进一步降低了电动机的空载及轻载负荷，有效降低电动机损耗。

重新更换的
电动机具备自动调整转速的功能，结合负载的动态变化及时匹配相适应的转速，
符合绿色节能的要求。

在具体的电气改造中，对于功率在50kW及以上的电动机，应单独配置电压表、电流表、有功电能表等计量仪表，便于检测与计量电动机运
行中的有关参数，有效控制能源消耗。

5 结语
综上所述，目前，电气安全、节能设计已经成为建筑业的重要工作内容之一，是落实我国绿色环保战略的重要基础环节以及推动力。

对此，建筑行业应不断加
强对建筑电气设计中的安全性和节能性的重视，结合建筑实际情况与使用需求合
理确定电气设计方案，确保后期建筑安全高效低能运行。

参考文献：
[1]郭纯瑞.高层建筑电气设计的主要内容及有关问题[J].山西建
筑,2017,43(23):138-139.
[2]张婧.建筑电气设计中安全性与节能性的探究[J].山西建
筑,2015,41(16):142-143.
[3]于劲丛.建筑电气设计的特点及节能研究分析[J].智能城
市,2017,3(06):175-176.
[4]李双.建筑电气设计存在问题及主要对策分析[J].建筑技术开
发,2019,46(09):32-33.
[5]王庆键.基于安全和节能的建筑电气设计要点探讨[J].工程技术研
究,2020,5(09):205-206.
[6]白世安.现代城市高层建筑电气设计的要点研究[J].智能城
市,2016,2(08):244-245.
[7]张学龙.建筑电气设计中的消防配电设计方案探讨[J].智能城
市,2019,5(18):61-62.
[8]杨辛愉.探析高层建筑电气设计主要内容及节能考虑[J].低碳世
界,2020,10(07):68-69.
[9]黄友珍.住宅小区建筑电气设计中的有效节能策略分析[J].通讯世
界,2019,26(01):299-300.
[10]张德红.高层建筑电气的安全性和节能性设计分析[J].智能城
市,2018,4(09):39-40.
作者简介：袁闪亮（1991-），男，湖南衡阳人，本科，工作方向：电气设计。