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摘要: 由于人口的增加经济的快速发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加。而我国又是能源短却的国家但能源浪费却很严重无论是供配电系统还是用电设备，都存在着节能的巨大潜力。因此节能设计也就成为民用建筑电气设计的重点。本文阐述了在建筑电气设计节能设计需要遵守的原则、节能效益以及具体的节能措施。
关键词:建筑电气；节能设计；具体措施
中图分类号：TU201.5
1 节能设计需要遵守的原则
1.1 应满足建筑物的使用功能, 即满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适卫生; 满足上下左右的运输通道畅通无阻; 满足特殊工艺要求, 如游乐场所的一些游乐设施的设备用电, 展厅的艺术照明及动力用电等。
1.2 节能应按照国情考虑实际经济效益, 不能因为节能而过高的消耗投资, 增及运行费用。而是让该部分增加的投资, 能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。
1.3节能的着眼点, 应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗, 传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明, 采用先进技术成果使其能耗降低。
因此, 节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
2、节能设计的具体措施
2.1 供配电系统的节能
供配电系统的节能包含尽可能地减少在输送、转换、运行过程中的损耗及使用中的节能。
1）减少变压器的功率损耗。变压器的有功功率损耗按下式表示:
△P = P0 + β2PK
式中:ΔP为变压器用工损耗（kW）; P0 为变压器的空载损耗,kW; PK 为变压器的有载损耗, kW;β为变压器的负载率。
①降低空载损耗。P0 作为变压器的空载损耗, 又称为铁损, 他是由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成, 其值与铁芯材料和铁芯制造工艺等有关, 而与负荷大小无关, 所以变压器应选用节能型的油浸变压器或干式变压器, 它们均采用优质冷轧取向硅钢片, 由于“取向”处理时硅钢片的磁畴方向接近一致, 以减少铁芯的涡流损耗, 450全斜接缝结构使接缝密合性好以减少漏磁损耗。
②降低负载损耗。PK为变压器额定负载传输的损耗又称为变压器线损, 其值取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小, 因此需要考虑选用阻值较小的绕组, 如选用铜芯变压器等。
③选择适宜的负载率。根据公式β= S/Sn,Sn 为变压器额定容量, S为变压器运行中的实际容量,β2 PK 用微分求其极值时,是在β= 50% 时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β= 50%负载率时仅减少变压器的线损, 并未减少变压器的铁损, 因此也不是最节能的。综合多方面因素,同时考虑变压器在使用期内预留适当的余量, 变压器最经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。
(2) 降低线路损耗。当电网输送电能时, 在网络中就产生功率损耗, 其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数, 减少电网的无功功率及导线中的电阻等,均能降低电网中的线损。具体途径如下:
①合理选择线路路径;
②合理确定电气功能用房的位置, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电半径;
③增大导线截面, 充分利用季节性负荷线路;
④提高系统的功率因数, 提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求, 安装无功补偿装置, 容量大且平稳的负荷实行就地补偿方式, 容量较小或断续的负荷宜采用变压器低压侧集中补偿方式。
2．2 电动机的节能
目前电动机变频调速装置得到广泛的应用，交流调速性能指标得到极大的提高，可以获得10%以上的节能。电梯系统采用合理的调配与管理方式，可以减少电梯的电能消耗。永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机比交流异步电动机减速机结构系统节能达30%以上。对于人流较少场所的扶梯宜选用自动扶梯相控，节能装置自动判断运行负荷和
效率状态，调整电机的运行功率，还可通过红外感应装置增加扶梯的自动开停功能，在无人状态时自动停止，有人时自动启动，使电机始终处于节能状态。风机和水泵系统在建筑物中的耗能比较大，根据风量和用水量的变化需求采用变频调速方案可显著节约电能，特别是供水系统可以节省水箱基建投资。
2．3 照明系统的节能
照明节能设计, 就是在保证视觉要求和照明质量的前提下, 力求减少照明系统中光能的损失, 从而最大限度的利用光能, 有以下几种节能途径:
1) 采用符合要求的照度标准
各类建筑按照《建筑照明设计标准》要求选择合理的照度标准。照度太低，会损害工作人员的视力，影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力。
2) 合理选择照明方式
自然采光是绿色环保的照明方式, 也是照明节能的重要途径之一, 在设计中电气设计人员应与建筑设计人员密切配, 综合考虑利用自然光和室内照明的有机结合, 选择合理的照度标准值, 把握好照明标准的高、中、低三挡的照度值, 尽量少用一般照明,可考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统,是灯光物尽其用, 从而达到节能的目的。
3) 选用高效光源
照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改, 这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切, , 在满足照明质量的前提下, 一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯, 高大车间、厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
4) 充分利用太阳光
合理设计照明开关，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达70%～80%，同样能起到节电的作用。
5) 有效的照明控制系统
照明控制系统设计应考虑照明的分区效果、与天然采光的配合、照明场景变换等，根据需要关闭部分灯具或降低相应位置的照度来达到节能目的。新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。C-BUS 智能照明系统，就是這样一种真正的智能照明管理系统。通过光线感应可根据环境光自动控制灯光回路的开闭，当环境光变亮时，可自动关闭部分灯光；通过人体感应可自动控制灯光的开关及空调的启停，可做到有人开灯、开空调，无人关灯、关空调；当有人将窗户打开时，可自动将空调关闭；通过光线感应，在夏天太阳光线强烈时，可自动将遮阳卷帘放下，防止室内温度温升过高，从而最大限度地节能。
6) 积极推广使用新型光源。
发光二极管(LED)被称为“绿色光源”, 白光LED理论发光光效可达200Lm /W,目前实验室里已经达到100Lm /W,50Lm/W的产品已经进入市场,较同等亮度的白炽等耗电量减少约80%,节电潜力巨大；随着LED的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与LED光源结合, 发光光纤现在已经在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰中广泛应用; 室外照明可选用太阳能灯具。
4、结语
总之，建筑电气的节能潜力很大，设计应充分考虑选择高效率的节能设备，应用先进的设计技术，按照节能标准进行设计，为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间，从而达到真正节约电能的目的。
参考文献
[1]张瑜.关于建筑电气节能设计的几点思考[J].工程管理，2010
[2]丁大钧.墙体改革与可持续发展[M].北京:机械工业出版社，2006.
[3]徐占发.建筑节能技术实用手册[K].北京:机械工业出版社，2004.
[4]王伟宏.聚苯板外墙外保温系统的应用与分析[J].保温材料与建筑节能，2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:建筑电气；节能设计；具体措施
中图分类号：TU201.5
1 节能设计需要遵守的原则
1.1 应满足建筑物的使用功能, 即满足照明的照度、色温、显色指数; 满足舒适卫生; 满足上下左右的运输通道畅通无阻; 满足特殊工艺要求, 如游乐场所的一些游乐设施的设备用电, 展厅的艺术照明及动力用电等。
1.2 节能应按照国情考虑实际经济效益, 不能因为节能而过高的消耗投资, 增及运行费用。而是让该部分增加的投资, 能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。
1.3节能的着眼点, 应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的,再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗, 传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明, 采用先进技术成果使其能耗降低。
因此, 节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
2、节能设计的具体措施
2.1 供配电系统的节能
供配电系统的节能包含尽可能地减少在输送、转换、运行过程中的损耗及使用中的节能。
1）减少变压器的功率损耗。变压器的有功功率损耗按下式表示:
△P = P0 + β2PK
式中:ΔP为变压器用工损耗（kW）; P0 为变压器的空载损耗,kW; PK 为变压器的有载损耗, kW;β为变压器的负载率。
①降低空载损耗。P0 作为变压器的空载损耗, 又称为铁损, 他是由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成, 其值与铁芯材料和铁芯制造工艺等有关, 而与负荷大小无关, 所以变压器应选用节能型的油浸变压器或干式变压器, 它们均采用优质冷轧取向硅钢片, 由于“取向”处理时硅钢片的磁畴方向接近一致, 以减少铁芯的涡流损耗, 450全斜接缝结构使接缝密合性好以减少漏磁损耗。
②降低负载损耗。PK为变压器额定负载传输的损耗又称为变压器线损, 其值取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小, 因此需要考虑选用阻值较小的绕组, 如选用铜芯变压器等。
③选择适宜的负载率。根据公式β= S/Sn,Sn 为变压器额定容量, S为变压器运行中的实际容量,β2 PK 用微分求其极值时,是在β= 50% 时每千瓦的负荷,此时变压器的能耗最小,但在β= 50%负载率时仅减少变压器的线损, 并未减少变压器的铁损, 因此也不是最节能的。综合多方面因素,同时考虑变压器在使用期内预留适当的余量, 变压器最经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。
(2) 降低线路损耗。当电网输送电能时, 在网络中就产生功率损耗, 其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数, 减少电网的无功功率及导线中的电阻等,均能降低电网中的线损。具体途径如下:
①合理选择线路路径;
②合理确定电气功能用房的位置, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电半径;
③增大导线截面, 充分利用季节性负荷线路;
④提高系统的功率因数, 提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求, 安装无功补偿装置, 容量大且平稳的负荷实行就地补偿方式, 容量较小或断续的负荷宜采用变压器低压侧集中补偿方式。
2．2 电动机的节能
目前电动机变频调速装置得到广泛的应用，交流调速性能指标得到极大的提高，可以获得10%以上的节能。电梯系统采用合理的调配与管理方式，可以减少电梯的电能消耗。永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机比交流异步电动机减速机结构系统节能达30%以上。对于人流较少场所的扶梯宜选用自动扶梯相控，节能装置自动判断运行负荷和
效率状态，调整电机的运行功率，还可通过红外感应装置增加扶梯的自动开停功能，在无人状态时自动停止，有人时自动启动，使电机始终处于节能状态。风机和水泵系统在建筑物中的耗能比较大，根据风量和用水量的变化需求采用变频调速方案可显著节约电能，特别是供水系统可以节省水箱基建投资。
2．3 照明系统的节能
照明节能设计, 就是在保证视觉要求和照明质量的前提下, 力求减少照明系统中光能的损失, 从而最大限度的利用光能, 有以下几种节能途径:
1) 采用符合要求的照度标准
各类建筑按照《建筑照明设计标准》要求选择合理的照度标准。照度太低，会损害工作人员的视力，影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力。
2) 合理选择照明方式
自然采光是绿色环保的照明方式, 也是照明节能的重要途径之一, 在设计中电气设计人员应与建筑设计人员密切配, 综合考虑利用自然光和室内照明的有机结合, 选择合理的照度标准值, 把握好照明标准的高、中、低三挡的照度值, 尽量少用一般照明,可考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统,是灯光物尽其用, 从而达到节能的目的。
3) 选用高效光源
照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改, 这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切, , 在满足照明质量的前提下, 一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯, 高大车间、厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
4) 充分利用太阳光
合理设计照明开关，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达70%～80%，同样能起到节电的作用。
5) 有效的照明控制系统
照明控制系统设计应考虑照明的分区效果、与天然采光的配合、照明场景变换等，根据需要关闭部分灯具或降低相应位置的照度来达到节能目的。新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。C-BUS 智能照明系统，就是這样一种真正的智能照明管理系统。通过光线感应可根据环境光自动控制灯光回路的开闭，当环境光变亮时，可自动关闭部分灯光；通过人体感应可自动控制灯光的开关及空调的启停，可做到有人开灯、开空调，无人关灯、关空调；当有人将窗户打开时，可自动将空调关闭；通过光线感应，在夏天太阳光线强烈时，可自动将遮阳卷帘放下，防止室内温度温升过高，从而最大限度地节能。
6) 积极推广使用新型光源。
发光二极管(LED)被称为“绿色光源”, 白光LED理论发光光效可达200Lm /W,目前实验室里已经达到100Lm /W,50Lm/W的产品已经进入市场,较同等亮度的白炽等耗电量减少约80%,节电潜力巨大；随着LED的迅速发展,发光光纤得以广泛应用,与LED光源结合, 发光光纤现在已经在建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰中广泛应用; 室外照明可选用太阳能灯具。
4、结语
总之，建筑电气的节能潜力很大，设计应充分考虑选择高效率的节能设备，应用先进的设计技术，按照节能标准进行设计，为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间，从而达到真正节约电能的目的。
参考文献
[1]张瑜.关于建筑电气节能设计的几点思考[J].工程管理，2010
[2]丁大钧.墙体改革与可持续发展[M].北京:机械工业出版社，2006.
[3]徐占发.建筑节能技术实用手册[K].北京:机械工业出版社，2004.
[4]王伟宏.聚苯板外墙外保温系统的应用与分析[J].保温材料与建筑节能，2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。