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【摘 要】 本文对建筑电气节能的原则和相关措施进行分类说明和分析，包括供配电系统的节能，照明节能措施，机电设备的电气节能，分项计量及EMCS（智能能量管理控制）系统工程。
【关键词】 电气节能;设计原则;措施
引言：
当前我国经济正处于转型升级的关键阶段，能源的高效利用问题被提到越来越重要的地位。随着经济的不断发展，各行各业对能源的需求越来越大，能源紧缺严重，甚至给国家安全带来隐忧。但能源浪费却普遍存在，却是不争的事实。据有关资料显示，建筑能耗占到全社会能源总消耗量的30%左右，且有持续上涨的趋势，而我国的建筑能耗是发达国家的平均建筑能耗的3-4倍。因此，对从事建筑行业人员来说，在工作实践中充分考虑建筑节能十分必要并迫切。笔者长期从事电气设计及相关工程管理，深切感受到电气节能工作的艰巨和复杂。如果不对其进行系统、全面、综合的分析和实施，要想做好电气节能工作是十分困难的。
一、电气节能设计原则
设计工作是所有建筑工程项目最先开始的工作，自然成为节能措施能否得到顺利实施的至关重要的第一步。而如何将节能技术合理应用到工程建设当中，也正是当前电气设计的焦点。电气节能设计既不能以牺牲建筑物、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，节能措施也应贯彻实用、经济、合理、技术先进的原则。具体可从以下三个方面说明：
1、满足建筑物的功能：就是基于满足在建筑物内创造良好环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求来优化电气设计，使得电能合理利用。
2、考虑实际经济效益：要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备，不能因为追求节能而过高的消耗初投资费用，并且应使节能增加的投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。
3、节省无谓消耗的能量：节能应着眼于采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗。
二、电气节能措施的分类说明
1、供配电系统的节能
1.1供配电方案及主要设备的优选：
a、供配电总体方案优化
合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便;变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗;导线长度尽量减少，导线少走弯路，尽量直线布置;对于低压线路来说，为减少来回线路上的电能损失，不走或少走回头线。
对供配电系统的构成进行技术经济分析，对空调等季节性负荷单独设置变压器;不同季节或时间段使用的负荷可由同一台变压器负担，可降低变压器的容量;对变压器容量和数量的配合进行相应的计算、比较，并建议设置两台变压器通过联络ACB开关柜连接从而实现互备运行的模式;考虑变压器初投资，对变压器选择适当的负载率，可在75%-85%之间进行选择。
b、变压器损耗降低分析
空载损耗和负载损耗为组成变压器损耗主要两个部分。其中，空载损耗也一般指的是铁损，作为固定不变组成，一般包括铁芯的涡流损耗及漏磁损耗，钢片的性能及铁芯制造工艺一般影响其大小。节能型变压器应该被采用，比如，采用优质冷轧取向矽钢片的S9（SL9）以上及SC8以上等油浸变压器或干式变压器，考虑到“取向”处理，这样使得矽钢片的磁场方向较为一致，从而使得铁芯的涡流损耗得以减少。
c、系统平衡稳定及高品质用电的实现
设计时尽可能使三相负荷平衡;考虑大型企业的无功功率消耗比较大，加之较多使用电动机的情况，一般来说，均采用无功功率补偿装置。10kV及以上采用集中补偿的方式，低压配电一般采用分散补偿方式。利用无功功率补偿，主要是提高系统的功率因数，同时使得线路损耗得以降低，从而保证电能质量的提高。在有直流电机使用的场所，应采取抑制和消除谐波的措施。
1.2电线电缆截面的选择
按技术条件选择电线电缆保证的是最小截面，但不是最佳值，不节能。新近出版的各类配电设计手册中均指出，电缆应按经济电流选择电缆截面。所谓经济电流是寿命期内，投资和导体损耗费用之和最小的适用截面（区间）所对应的工作电流（范围）。按经济电流选择电缆截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。按此选择的电缆截面增加，初始投资增加，但长期运行损耗减少。《工业与民用配电设计手册》（第三版）指出：因损耗减少每年节约的费用是逐年累计且十分可观的。因此推广按经济电流选择供电线路的电线电缆截面是利国利民的事。
1.3配电回路的时间控制设计
在配电回路中设置定时器，控制开启和停止时间。经常使用的具有保温功能的电热开水器;通常情况下，仅有白天办公的区域照明等有整段时间间隔的工作生活场所;市政路灯、霓虹灯设施等等。
2、照明节能
2.1选用高效节能光源或LED光源
对于高大工业厂房，无特殊要求时，应选用金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯（HID）。因为金属卤化物灯具有光效高、显色性好、功率大、寿命长等特点，适用于大面积场所照明。对于一般工业厂房或办公照明，应选用高光效节能灯管（常用T5节能荧光灯）。
2.2使用节能型电感镇流器和电子镇流器
照明应采用低能耗、性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器等，气体放电灯宜采用电子触发器。
2.3灯具布置及回路控制的节能设计
采用合适的控制方式，如手动控制、时间控制、光敏控制、微机控制等。根据不同的使用阶段开/闭不同的照明，如与窗平行的照明等按天然光的强弱而开/闭;楼梯间照明采用定时控制或声光组合控制。在不使用相关用电设备的情况下，还可以通过设置在插座面板上的开关进行操作，这样就能有效进行插座电源切断工作，从而使得设备空载损耗消除，从而达到节电目的。 3、机电设备的电气节能
3.1大功率设备如冰水机组、离心式空压机组
由于建设规模的扩大，配套的冰水机组、离心式空压机组也相应增加，此类大型机组的驱动电机小则200-300kW，大则1000kW以上，对其优化配电设计节电明显。常见的做法有：冰水机组单独设置变压器，到不需要开空调的季节可切断对应的供电变压器;尽力缩短低压配电线路对空调机组的供电距离。对于大型机组还有更节能的方法，即对于功率在200kW及以上的大容量的用电设备，采用高压电动机，并采用10kV供电。采用10kV电压等级对大型机组供电，节能效果是省去变压器，减少了变压器本身的负载损耗，由于采用高压也减少低压配电线路上大电流的线损。
3.2采用交流变频控制系统对机电设备进行运行控制
a、节能型高效电动机的选用
电动机的效率和功率因数两个方面是节能选择的重要指标。已出台的IEC60034-30标准将电机效率分为IE1、IE2、IE3、IE4（最高）四个等级，我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。一般来说整体效率达85%，整体功率因数达到0.8的电机，国内企业采用的较多。
b、交流变频调速系统的节能
采用变频调速装置能够满足提高电机在轻载时的效率的要求，同时能达到节能目的。一般对于变频调速装置来说，其与负载的变化相适应，可以在负载下降时自动调节转速。交流变频器，用于控制标准感应电机的速度和转矩，目前已经广泛采用其对异步电动机进行调速。
4、利用分项计量及EMCS（智能能量管理控制）系统工程
4.1分项计量是监测能耗的重要手段，是为节能分析和进一步改造提供研究的基础数据。由于节能技术的不断发展，对现有的节能技术改造是必然的，提供基础数据的分项计量是进行研究的基础。对于大型公共建筑的分项计量尤其重要。
4.2能源管理控制系统EMCS（Engineer， Manufacture and Customer Service工程，生产和客户服务的能源管理控制系统）
优化的能源管理模式，为智能建筑系统运作过程节省运行费用、降低能耗指标提供了一个最直接的方法。随着能源和劳动力成本的上升，最优化系统的选择、设计和架构的重要性也随着增加。EMCS还可以调节整个建筑系统使其达到更高效，更精确的运作。因此，能源管理在智能建筑中有着不可忽视的重要作用。
EMCS的功能是通过分析建筑使用和环境需要的所有相互作用的因素来改善或提高现有的或新系统运行效率。EMCS在保证适宜的建筑环境控制的同时保存了能量，节省了能源。因此可以说，EMCS首要的好处是降低能源成本。
EMCS能够通过很多方法，例如通过提供更高的安全性和更好的维护与保养特性来实现降低成本低运作：①节省能源--不断地控制设施，使之达到最佳化，达到系统的最高效率;②节省劳力--通过单一系统加强控制，劳动力的生产效率得到提高;③减少维修--通过定期自动保养可以减少建筑设施故障和过度的耗损。
三、结束语
在目前资源短缺的大形势下，全面系统地实施建筑节能，规范并严格执行建筑节能的设计、施工、验收、使用维护及日常管理等各个环节，至关重要。电气节能作为建筑节能中的重要组成部分，其节能潜力还有待我们从事相关工作人员进一步去探索，努力进行节能的设想，并付诸于行动，从而为国家的资源节约做出贡献，为子孙后代造福。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》（第三版）.
[2]李蔚，吴婧华，冯涛.电气节能技术在工程设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2010（1）：30-36.
[3]韩子磊.节能技术在建筑电气设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2008（6）：84-87.
[4]甘建峰.电气设计节能措施的潜力挖掘[J].福建建设科技，2011（1）：68-68.
[5] IEC60034-30国际标准.
【关键词】 电气节能;设计原则;措施
引言：
当前我国经济正处于转型升级的关键阶段，能源的高效利用问题被提到越来越重要的地位。随着经济的不断发展，各行各业对能源的需求越来越大，能源紧缺严重，甚至给国家安全带来隐忧。但能源浪费却普遍存在，却是不争的事实。据有关资料显示，建筑能耗占到全社会能源总消耗量的30%左右，且有持续上涨的趋势，而我国的建筑能耗是发达国家的平均建筑能耗的3-4倍。因此，对从事建筑行业人员来说，在工作实践中充分考虑建筑节能十分必要并迫切。笔者长期从事电气设计及相关工程管理，深切感受到电气节能工作的艰巨和复杂。如果不对其进行系统、全面、综合的分析和实施，要想做好电气节能工作是十分困难的。
一、电气节能设计原则
设计工作是所有建筑工程项目最先开始的工作，自然成为节能措施能否得到顺利实施的至关重要的第一步。而如何将节能技术合理应用到工程建设当中，也正是当前电气设计的焦点。电气节能设计既不能以牺牲建筑物、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，节能措施也应贯彻实用、经济、合理、技术先进的原则。具体可从以下三个方面说明：
1、满足建筑物的功能：就是基于满足在建筑物内创造良好环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求来优化电气设计，使得电能合理利用。
2、考虑实际经济效益：要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备，不能因为追求节能而过高的消耗初投资费用，并且应使节能增加的投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。
3、节省无谓消耗的能量：节能应着眼于采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗。
二、电气节能措施的分类说明
1、供配电系统的节能
1.1供配电方案及主要设备的优选：
a、供配电总体方案优化
合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便;变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗;导线长度尽量减少，导线少走弯路，尽量直线布置;对于低压线路来说，为减少来回线路上的电能损失，不走或少走回头线。
对供配电系统的构成进行技术经济分析，对空调等季节性负荷单独设置变压器;不同季节或时间段使用的负荷可由同一台变压器负担，可降低变压器的容量;对变压器容量和数量的配合进行相应的计算、比较，并建议设置两台变压器通过联络ACB开关柜连接从而实现互备运行的模式;考虑变压器初投资，对变压器选择适当的负载率，可在75%-85%之间进行选择。
b、变压器损耗降低分析
空载损耗和负载损耗为组成变压器损耗主要两个部分。其中，空载损耗也一般指的是铁损，作为固定不变组成，一般包括铁芯的涡流损耗及漏磁损耗，钢片的性能及铁芯制造工艺一般影响其大小。节能型变压器应该被采用，比如，采用优质冷轧取向矽钢片的S9（SL9）以上及SC8以上等油浸变压器或干式变压器，考虑到“取向”处理，这样使得矽钢片的磁场方向较为一致，从而使得铁芯的涡流损耗得以减少。
c、系统平衡稳定及高品质用电的实现
设计时尽可能使三相负荷平衡;考虑大型企业的无功功率消耗比较大，加之较多使用电动机的情况，一般来说，均采用无功功率补偿装置。10kV及以上采用集中补偿的方式，低压配电一般采用分散补偿方式。利用无功功率补偿，主要是提高系统的功率因数，同时使得线路损耗得以降低，从而保证电能质量的提高。在有直流电机使用的场所，应采取抑制和消除谐波的措施。
1.2电线电缆截面的选择
按技术条件选择电线电缆保证的是最小截面，但不是最佳值，不节能。新近出版的各类配电设计手册中均指出，电缆应按经济电流选择电缆截面。所谓经济电流是寿命期内，投资和导体损耗费用之和最小的适用截面（区间）所对应的工作电流（范围）。按经济电流选择电缆截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。按此选择的电缆截面增加，初始投资增加，但长期运行损耗减少。《工业与民用配电设计手册》（第三版）指出：因损耗减少每年节约的费用是逐年累计且十分可观的。因此推广按经济电流选择供电线路的电线电缆截面是利国利民的事。
1.3配电回路的时间控制设计
在配电回路中设置定时器，控制开启和停止时间。经常使用的具有保温功能的电热开水器;通常情况下，仅有白天办公的区域照明等有整段时间间隔的工作生活场所;市政路灯、霓虹灯设施等等。
2、照明节能
2.1选用高效节能光源或LED光源
对于高大工业厂房，无特殊要求时，应选用金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯（HID）。因为金属卤化物灯具有光效高、显色性好、功率大、寿命长等特点，适用于大面积场所照明。对于一般工业厂房或办公照明，应选用高光效节能灯管（常用T5节能荧光灯）。
2.2使用节能型电感镇流器和电子镇流器
照明应采用低能耗、性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器等，气体放电灯宜采用电子触发器。
2.3灯具布置及回路控制的节能设计
采用合适的控制方式，如手动控制、时间控制、光敏控制、微机控制等。根据不同的使用阶段开/闭不同的照明，如与窗平行的照明等按天然光的强弱而开/闭;楼梯间照明采用定时控制或声光组合控制。在不使用相关用电设备的情况下，还可以通过设置在插座面板上的开关进行操作，这样就能有效进行插座电源切断工作，从而使得设备空载损耗消除，从而达到节电目的。 3、机电设备的电气节能
3.1大功率设备如冰水机组、离心式空压机组
由于建设规模的扩大，配套的冰水机组、离心式空压机组也相应增加，此类大型机组的驱动电机小则200-300kW，大则1000kW以上，对其优化配电设计节电明显。常见的做法有：冰水机组单独设置变压器，到不需要开空调的季节可切断对应的供电变压器;尽力缩短低压配电线路对空调机组的供电距离。对于大型机组还有更节能的方法，即对于功率在200kW及以上的大容量的用电设备，采用高压电动机，并采用10kV供电。采用10kV电压等级对大型机组供电，节能效果是省去变压器，减少了变压器本身的负载损耗，由于采用高压也减少低压配电线路上大电流的线损。
3.2采用交流变频控制系统对机电设备进行运行控制
a、节能型高效电动机的选用
电动机的效率和功率因数两个方面是节能选择的重要指标。已出台的IEC60034-30标准将电机效率分为IE1、IE2、IE3、IE4（最高）四个等级，我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。一般来说整体效率达85%，整体功率因数达到0.8的电机，国内企业采用的较多。
b、交流变频调速系统的节能
采用变频调速装置能够满足提高电机在轻载时的效率的要求，同时能达到节能目的。一般对于变频调速装置来说，其与负载的变化相适应，可以在负载下降时自动调节转速。交流变频器，用于控制标准感应电机的速度和转矩，目前已经广泛采用其对异步电动机进行调速。
4、利用分项计量及EMCS（智能能量管理控制）系统工程
4.1分项计量是监测能耗的重要手段，是为节能分析和进一步改造提供研究的基础数据。由于节能技术的不断发展，对现有的节能技术改造是必然的，提供基础数据的分项计量是进行研究的基础。对于大型公共建筑的分项计量尤其重要。
4.2能源管理控制系统EMCS（Engineer， Manufacture and Customer Service工程，生产和客户服务的能源管理控制系统）
优化的能源管理模式，为智能建筑系统运作过程节省运行费用、降低能耗指标提供了一个最直接的方法。随着能源和劳动力成本的上升，最优化系统的选择、设计和架构的重要性也随着增加。EMCS还可以调节整个建筑系统使其达到更高效，更精确的运作。因此，能源管理在智能建筑中有着不可忽视的重要作用。
EMCS的功能是通过分析建筑使用和环境需要的所有相互作用的因素来改善或提高现有的或新系统运行效率。EMCS在保证适宜的建筑环境控制的同时保存了能量，节省了能源。因此可以说，EMCS首要的好处是降低能源成本。
EMCS能够通过很多方法，例如通过提供更高的安全性和更好的维护与保养特性来实现降低成本低运作：①节省能源--不断地控制设施，使之达到最佳化，达到系统的最高效率;②节省劳力--通过单一系统加强控制，劳动力的生产效率得到提高;③减少维修--通过定期自动保养可以减少建筑设施故障和过度的耗损。
三、结束语
在目前资源短缺的大形势下，全面系统地实施建筑节能，规范并严格执行建筑节能的设计、施工、验收、使用维护及日常管理等各个环节，至关重要。电气节能作为建筑节能中的重要组成部分，其节能潜力还有待我们从事相关工作人员进一步去探索，努力进行节能的设想，并付诸于行动，从而为国家的资源节约做出贡献，为子孙后代造福。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》（第三版）.
[2]李蔚，吴婧华，冯涛.电气节能技术在工程设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2010（1）：30-36.
[3]韩子磊.节能技术在建筑电气设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2008（6）：84-87.
[4]甘建峰.电气设计节能措施的潜力挖掘[J].福建建设科技，2011（1）：68-68.
[5] IEC60034-30国际标准.