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0 論提高建筑電氣設計的可靠性和經濟性

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  摘要:本文對建筑電氣設計中電氣設備的初期投資與運行費用如何達到經濟合理,進行了討論,并提出了建議。

  關鍵詞:電氣 設備 初期投資與運行費用 經濟 合理

  合理設計建筑電氣的各個系統和運用先進的電氣設備對滿足建筑功能要求及節約基建投資是極為重要的。在實際的設計中,往往由于設計的周期短、時間緊、任務重,而對設計的經濟性忽視,致使在建筑初期電氣設備投資的浪費。建筑電氣設計的經濟性就是電氣設備的初期投資與運行費用達到經濟合理。現在建筑電氣設計分為強電與弱電兩個部分,下面就分別從這兩個部分來討論建筑電氣設計初期投資的經濟性。

  1、強電部分

  強電部分的設計主要包括高壓配電系統、低壓配電系統、動力照明干線系統、配電箱系統和導線電纜的敷設等,這一部分設計的基本要求是可靠性、靈活性、安全性。

  可靠性——根據用電負荷的等級,保證在各種運行方式下提高供電的連續性,力求可靠供電。

  靈活性——主結線力求簡單、明顯、沒有多余的電氣設備;投入或切除某些設備或線路的操作方便。這樣就可以避免誤操作,又能提高運行的可靠性,處理事故也能簡單迅速。靈活性還表現在具有適應發展的可能性。

  安全性——保證在進行一切操作切換時工作人員和設備的安全,以及能在安全條件下進行維護檢修工作。

  通常在設計中只要滿足規范的要求就基本上能滿足上述三點要求,但經濟性同樣是設計電氣各系統的重要原則。考慮經濟問題時,必需從整個建筑的全局出發,根據建筑本身的特點,經濟合理地設計電氣的各系統,然而可靠性與經濟性二者之間既有矛盾的一面也有統一的一面,如果過分強調可靠性,以配電系統為例,大部分設備由變配電所低壓母線放射式供電,勢必造成設備增多,投資增大,導致不必要的浪費,使經濟性下降;如果過分強調經濟性,減少設備,簡化結線,就必然會影響可靠性,當發生事故時會造成較大面積的停電,從而又會帶來損失,可見這樣的結果是不但降低了可靠性,同時經濟性也降低。因此在處理這些矛盾時,應當先滿足可靠性的同時再提高經濟性。

  高壓配電系統是一個工程配電的源頭,因此這一部分的經濟性主要體現在不出現故障,造成整個工程斷電,選用合格可靠的產品。

  低壓配電系統這一部分是一般民用建筑電氣設計的核心部分。低壓配電系統一般是由樹干式配電與放射式配電相結合而構成的,同樣一棟建筑采用同一層次的產品,由于設計系統的不同,會產生很大的價格差,直接影響到基建的初期投資,這里包括系統的構成與設計時計算系數的選用。怎樣才能使系統既經濟又安全可靠呢?我們試舉一例,假設某一棟高層公共建筑采用二路高壓進線,采用二臺變壓器,并且在本建筑內含有水泵房、冷凍機房,我們通常做法是高壓采用單母線分段運行手動聯絡(自動聯絡或不聯絡);低壓為母線分段運行,聯絡開關設自投自復、自投不自復、手動轉換開關,自投時應自動斷開非保證負荷,以保證變壓器正常工作,主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖,任何情況下只能合其中的兩個開關,并且為避免動力負荷的啟動干擾照明負荷,通常一臺變壓器的低壓出線主要供給照明負荷,而另一臺變壓器的低壓出線主要供給動力、空調負荷。如何設計能降低電氣設備的成本呢?可以從兩個方面解決,第一減少低壓柜的出線回路,第二在設計的過程中選擇好需要系數、同時系數以及功率因數,下面就分別從這兩個方面討論:

  (1)減少低壓柜的出線回路

  當我們做一個工程的電氣設計時,首先將負荷的種類和位置確定,將同一區域內相同性質的負荷,由低壓母線饋出的一個回路供電,這里的同一區域可以是同一層內,也可以是不同樓層但軸線位置相同的區域,這樣做可以減少低壓柜的出線回路,減少低壓柜的臺數,降低設備成本,缺點是當出線端故障或饋電回路檢修時會造成大范圍的斷電。然而此種情況在現實中發生的可能性非常低。例如我們在實際生活中的住宅樓一年或者更長時間基本上不停電,而這種住宅樓的部電源進線大部分都是大容量的單回路供電的,而且現在電氣設備的性能越來越好,通常在不出現電氣故障的情況下是免維護不用檢修的,因此在非重要負荷采用大容量回路出線是可行的,也是降低電氣設備成本的有效方法。

  (2)正確選擇需要系數、同時系數以及功率因數

  為什么這幾個系數要提到呢?因為它們直接影響到一棟建筑電氣設備的投資。功率因數選用是否準確直接影響到計算電流,從而影響電纜(導線)、保護開關的大小;需要系數選用是否準確亦直接影響到計算電流,從而影響電纜(導線)、保護開關的大小;同時系數取值還直接影響變壓器大小的選擇,若取值偏大而選擇大容量變壓器時,會造成將來變壓器運行時損耗的增大。因此在實際的設計中一定要調查研究在實際中同類設備運行時的情況,合理選用計算系數。我們在深圳時曾遇見這樣一項工程,8萬平米高檔公寓,設計選用4臺1250kVA干式變壓器,而實際建成以后,由于入住率低,甲方只用一臺500kVA的變壓器帶所有的負荷,這本身就反映出設計時計算系數取得保守偏大。在我們做設計時要考慮發展前景,留有余量,但這些年的發展過程中,隨著建筑智能化水平的提高,電量并沒有大幅上升,因為樓宇自控的調節、節能產品的選用、電能浪費的減少以及智能化水平的提高大部分是由計算機來實現的,對用電量的需要很低,因此我們在設計中盡量取低一點的系數。

  2、弱電部分

  隨著建筑智能化水平的提高,弱電部分的系統增加很多,弱電設備占基建投資的比率也越來越高,因此設計好弱電的各個子系統,對節約投資提高智能化水平是有重要意義的。

  弱電部分的各個系統中,樓宇自控系統是由設計院按甲方及規范要求提出進入BAS監控或監視的點,并且在設計中預留BAS控制器之間的管線。控制器至各種傳感器、變送器、閥門等的控制線、控制器的電源,均由承包商進行深化設計;其他的各弱電子系統如有線電視及衛星電視系統、保安監視系統、門禁系統、停車場管理系統均與BAS系統類似,目前設計中較深化的是火災自動報警及消防聯動系統與綜合布線系統兩部分,下面就分別從這兩個方面分析如何降低初期投資提高使用功能。

  火災自動報警及消防聯動系統的成本主要與探測器和模塊的數量有關,因此在設計中減少探測器和模塊的數量就可以降低火災自動報警設備的投資。在《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16.92中24.5.3.2條中規定“在梁突出頂棚的高度小于200mm的頂棚上設置感煙、感溫探測器時,可不考慮梁對探測器保護面積的影響。當梁突出頂棚的高度在200-600mm時,按附錄L.2及L.3確定梁的影響和一只探測器能夠保護的梁間區域的個數。當梁突出頂棚的高度超過600mm時,被梁隔斷的每個梁間區域應至少設置一只探測器——-”以及在24.5.1.9的第6點中規定“汽車庫等宜選用感溫探測器。”我們在設計中經常遇見這樣的地下車庫,柱網間距為8.1m,柱網間為“十”字梁,梁高500mm,若按上述規范每一柱網內應布4個感溫探測器,如果地下車庫面積在一萬平米以上(這種情況是經常遇到的),那么僅此車庫就會設置上千個溫感,這樣做有沒有必要呢?若采用煙感探測器就會減少3/4的探測器的數量,而且當前隨著環保要求的提高,汽車的尾氣排放標準也越來越高,在地下車庫采用煙感是可行的,這樣可以節省很多投資,同時一般大型地下車庫均設置噴灑系統,因此可減少探測器的設置甚至不設置,當然這還需要消防部門的批準。

  綜合布線系統是將語言信號、數字信號的配線,經過統一的規范設計,綜合在一套標準的配線系統上,此系統為開放式的網絡平臺,方便用戶在需要時,形成各自獨立的子系統。綜合布線系統可以實現世界范圍資源共享,綜合信息數據庫管理、電子郵件、個人數據庫、報表處理、財務管理、電話會議、電視會議等。綜合布線系統成本的節約也主要體現在減少信息點上,在《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》GB/T50311-2000中第3.03及5.0.1條中規定一個工作區按5~10平米估算及每個工作區信息插座的數量配置方法。前一段時間我們設計-5.6萬平米的辦公樓,若減去機房和車庫面積按規范應設置5000個信息出線口,而本工程將來使用時實際辦公人數不足2000人,而且每個信息點的成本在500元左右,這樣一來必造成很大的浪費,因此在設計中一定要根據實際情況合理地設計信息點,這樣才能節約投資成本。

  綜合上所述,一個設計的好壞直接影響電氣設備的成本,上面還只是討論了較大系統方面的影響,而在實際的細部設計中還有許多值得探討的關于節約成本的問題,只有經過仔細的研究,根據實際情況,即為將來發展留出裕量又節省投資,這樣才是一個好的設計。

  參考文獻:《工廠供電》同濟大學電氣工程系編中國建筑工業出版社

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