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摘要：民用建筑工程由众多分工程组成，要想做好整体工程的节能设计，则必须确保各分项工程的节能，其中就包括电气工程的节能设计工作。本文对民用建筑电气设计的节能措施进行了探讨。
关键词：民用建筑；电气设计；节能措施
中图分类号： TU113 文献标识码： A
1、民用建筑电气节能设计遵循原则
首先，电气系统的节能设计，须要以保证建筑的基本使用功能及国家各相关验收规范为前提；而后，通过各种技术措施完成电气系统的节能。
其次，注重经济性、综合权衡设备的选型。节能设计，既是为了实现节约能源，降低运行成本，实现一定的经济效益。同时，对于新型节能产品的采购成本及运营维护成本须一并考虑；避免出现设备投资过高以及后期维修更换费用较高的问题。随着新产品的逐步推广及应用，初投资及后期成本也会逐步降低。
2、民用建筑电气节能设计措施
2.1 变配电室的选址对节能的影响
设计时，变配电所应尽量置于负荷中心，以缩短供电半径，达到节省电力电缆投资和降低电能传输过程中在线路上产生的损耗。
2.2 合理选择变压器型号及运行方式
变压器是变配电系统中必不可少的设备，变压器设备基本处于常年运行状态，每年在变压器上所消耗的电能不可小视。因此，合理选择变压器的型号和运行方式，才能减少变压器造成的电能损耗。
2.2.1 变压器损耗：ΔΡ=Ρo+β2Ρk ；其中Ρo-变压器的空载损耗(KW)，
Ρκ-变压器的短路损耗(KW)，β-变压器的负载率
空载损耗的大小与制造铁芯的材料以及方法有关，与电路中的负荷大小无关。因此只有通过短路损耗Ρk来降低有功损耗，在选择变压器时，应综合考虑变压器损耗和变压器短路电流的平衡关系，选用短路阻抗合适的变压器。
负载率为变压器实际运行容量和变压器额定容量的比值。根据计算，当负载率为50%～60%时，变压器的损耗最小，效率最高，综合初装费及运行费用，变压器的负载率取值为75%～85%时，最经济节能。
2.2.2 合理选择变压器的台数和容量，以适应由于季节性造成负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。例如制冷机，在冬季可将该变压器停运，冷热水共用的循环泵设备可通过低压联络母线改由另一台变压器供电；从而减少变压器长时间运行所产生的能耗。
2.3 降低线路上的电能损耗
在配电线路中，由于有电流通过，就不可避免的造成电能的损耗，为减少线损，可采取以下办法：
1)合理选择导线类型。综合考虑经济性及电阻率，民用建筑中常采用的为铜芯电线/缆。
2)减小导线长度。在建筑电气设计中，要合理规划变配电所的选址及电缆走向，进而减少在电缆上所产生的电能损耗。
3)合理选择导线横截面。在建筑电气设计，进行负荷计算之后，应综合考虑经济电流密度以及线损选取导线截面。
2.4 提高供配电系统的功率因数
在供配电系统中，用电设备不仅要从电网中取得有功功率，同时还需要获取无功功率。在有功功率一定的情况下，合理降低无功功率就可以减少系统的供电容量。同时，系统中感性负载会产生滞后的无功电流,它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。因此，必须对无功功率加以限制，即需要无功补偿。
设计时可以采取以下方法予以降低：（1）选择自身功率因数较高的设备。对于电感性的用电设备，可以考虑选用自身具有补偿电容器的设备；例如，目前市场上的优质的荧光灯管，其自然功率因数可以达到0.95。
（2）用静电电容器进行无功补偿,电容器可产生超前无功电流用以抵消用电设备的滞后无功电流,从而达到提高功率因数的同时又减少整体无功电流的效果。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式。一般对单台电动机采取就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器。集中补偿一般在变配电室低压配电设计时，在每台变压器供电的低压母线上配置无功补偿柜，补偿容量应按照满足用电高峰期功率因数大于或等于0.9的要求进行配置。
2.5照明系统节能设计
照明系统是民用建筑中耗能较多环节，对于此系统的节能设计优化一般可采用以下几种方式：
1)充分与建筑专业结合，适当考虑采用自然光。对于大型购物广场以及大底盘地下室，可考虑设置采光顶或采光井。对自然采光的合理应用，可减少白天灯具的使用数量。
2）选用高效节能光源。所选用的照明光源应符合国家现行相关标准的有关规定。在选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。
3)优化灯具选择，选用能耗较低的灯具。如果设计选用节能灯管，则应考虑选择效率较高的灯具，例如T5型；杜绝采用白炽灯光源的灯具。
随着LED技术的革新及发展，室内照明LED灯具的使用量逐年增加。对于大型公建（商场、酒店等）人员密集场所，大面积的采用LED灯具可以降低整体用电容量及电费。对于车库等人员流动随机性比较强的区域，可适当采用感应式的LED灯具，从而降低该区域的用电容量。但是，大量采用LED灯具易产生谐波等问题，设计时须予以考虑谐波治理。
4）优化控制方式，避免不合理运行。例如对于公共区域的照明，往往因为管理问题而出现能源浪费，因此对于公共区域照明回路可采用声光/红外感应控制；每个照明开关所控灯的数量不要过多；房间有多列灯时宜分组控制,所控灯列与侧窗平行；对于大型公建，可采用智能灯光控制系统，既实现了集中式管理又可以节约不必要的用电。
2.6光伏发电的应用
太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳能直接转换为电能的新型发电系统。我国太阳能资源相当丰富，若单位电池板发电量按照100W/h进行计算的话,其年均发电量即可超过200kW。按照与电力系统的关系，分为独立光伏发电系统以及并网发电的光伏系统。目前，在民用建筑中使用较多的是独立光伏发电系统。
独立光伏发电系統可应用于以下场合:(1)建筑中的部分设备中；(2)环境的照明,如庭院及草坪灯；(3)道路与体育场的照明。
该系统设计的要点内容为：(1)用电设备负荷的性质、大小以及日工作时间；(2)该系统的输出电压的等级；(3)该系统阴雨天的连续工作时间；(4)建筑区内太阳能的辐射量以及日照的时间；(5)装设太阳能电池板的位置及其抗风荷载措施。
2.7关于节能监测系统
当前建筑电气节能工作的主要内容包括：新建建筑落实节能（绿色建筑）设计和施工标准，北方地区推进供热计量和节能改造，国家机关办公建筑和大型公共建筑进行节能监管和节能运行与改造服务体系建设，因地制宜进行可再生能源在建筑中的应用。
为了达到节能和环保的目的，可依托计算机和信息技术的高速发展，建立节能云服务平台，通过EMC系列数据采集器将现场安装的计量仪表测量的能耗数据进行远传，通过建筑能耗远程监测软件进行能耗数据存储、分析和节能诊断，将分散于各地的多栋建筑物联入节能服务体系。
结束语
进行民用建筑电气节能设计，不但是电气设计行业的发展趋势，还是有效提高民用建筑舒适度并降低使用成本的有效途径。其在很大程度上节约了能源，为人们提供了更为经济和便利的服务。
参考文献
[1]钟鸣. 浅析民用建筑电气设计中的节能措施[J].技术研发，2011，（18）：30-31.
[2]张强. 民用建筑电气设计的节能措施探讨 [J].建筑电气，2010，（02）：28-34，
作者简介
王猛，（1987-），男，山东省济南人，助理工程师，本科，主要从事电气工程施工管理。
许立军，（1987-），女，山东省济南人，助理工程师，本科，主要从事电力设计。
关键词：民用建筑；电气设计；节能措施
中图分类号： TU113 文献标识码： A
1、民用建筑电气节能设计遵循原则
首先，电气系统的节能设计，须要以保证建筑的基本使用功能及国家各相关验收规范为前提；而后，通过各种技术措施完成电气系统的节能。
其次，注重经济性、综合权衡设备的选型。节能设计，既是为了实现节约能源，降低运行成本，实现一定的经济效益。同时，对于新型节能产品的采购成本及运营维护成本须一并考虑；避免出现设备投资过高以及后期维修更换费用较高的问题。随着新产品的逐步推广及应用，初投资及后期成本也会逐步降低。
2、民用建筑电气节能设计措施
2.1 变配电室的选址对节能的影响
设计时，变配电所应尽量置于负荷中心，以缩短供电半径，达到节省电力电缆投资和降低电能传输过程中在线路上产生的损耗。
2.2 合理选择变压器型号及运行方式
变压器是变配电系统中必不可少的设备，变压器设备基本处于常年运行状态，每年在变压器上所消耗的电能不可小视。因此，合理选择变压器的型号和运行方式，才能减少变压器造成的电能损耗。
2.2.1 变压器损耗：ΔΡ=Ρo+β2Ρk ；其中Ρo-变压器的空载损耗(KW)，
Ρκ-变压器的短路损耗(KW)，β-变压器的负载率
空载损耗的大小与制造铁芯的材料以及方法有关，与电路中的负荷大小无关。因此只有通过短路损耗Ρk来降低有功损耗，在选择变压器时，应综合考虑变压器损耗和变压器短路电流的平衡关系，选用短路阻抗合适的变压器。
负载率为变压器实际运行容量和变压器额定容量的比值。根据计算，当负载率为50%～60%时，变压器的损耗最小，效率最高，综合初装费及运行费用，变压器的负载率取值为75%～85%时，最经济节能。
2.2.2 合理选择变压器的台数和容量，以适应由于季节性造成负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。例如制冷机，在冬季可将该变压器停运，冷热水共用的循环泵设备可通过低压联络母线改由另一台变压器供电；从而减少变压器长时间运行所产生的能耗。
2.3 降低线路上的电能损耗
在配电线路中，由于有电流通过，就不可避免的造成电能的损耗，为减少线损，可采取以下办法：
1)合理选择导线类型。综合考虑经济性及电阻率，民用建筑中常采用的为铜芯电线/缆。
2)减小导线长度。在建筑电气设计中，要合理规划变配电所的选址及电缆走向，进而减少在电缆上所产生的电能损耗。
3)合理选择导线横截面。在建筑电气设计，进行负荷计算之后，应综合考虑经济电流密度以及线损选取导线截面。
2.4 提高供配电系统的功率因数
在供配电系统中，用电设备不仅要从电网中取得有功功率，同时还需要获取无功功率。在有功功率一定的情况下，合理降低无功功率就可以减少系统的供电容量。同时，系统中感性负载会产生滞后的无功电流,它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。因此，必须对无功功率加以限制，即需要无功补偿。
设计时可以采取以下方法予以降低：（1）选择自身功率因数较高的设备。对于电感性的用电设备，可以考虑选用自身具有补偿电容器的设备；例如，目前市场上的优质的荧光灯管，其自然功率因数可以达到0.95。
（2）用静电电容器进行无功补偿,电容器可产生超前无功电流用以抵消用电设备的滞后无功电流,从而达到提高功率因数的同时又减少整体无功电流的效果。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式。一般对单台电动机采取就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器。集中补偿一般在变配电室低压配电设计时，在每台变压器供电的低压母线上配置无功补偿柜，补偿容量应按照满足用电高峰期功率因数大于或等于0.9的要求进行配置。
2.5照明系统节能设计
照明系统是民用建筑中耗能较多环节，对于此系统的节能设计优化一般可采用以下几种方式：
1)充分与建筑专业结合，适当考虑采用自然光。对于大型购物广场以及大底盘地下室，可考虑设置采光顶或采光井。对自然采光的合理应用，可减少白天灯具的使用数量。
2）选用高效节能光源。所选用的照明光源应符合国家现行相关标准的有关规定。在选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。
3)优化灯具选择，选用能耗较低的灯具。如果设计选用节能灯管，则应考虑选择效率较高的灯具，例如T5型；杜绝采用白炽灯光源的灯具。
随着LED技术的革新及发展，室内照明LED灯具的使用量逐年增加。对于大型公建（商场、酒店等）人员密集场所，大面积的采用LED灯具可以降低整体用电容量及电费。对于车库等人员流动随机性比较强的区域，可适当采用感应式的LED灯具，从而降低该区域的用电容量。但是，大量采用LED灯具易产生谐波等问题，设计时须予以考虑谐波治理。
4）优化控制方式，避免不合理运行。例如对于公共区域的照明，往往因为管理问题而出现能源浪费，因此对于公共区域照明回路可采用声光/红外感应控制；每个照明开关所控灯的数量不要过多；房间有多列灯时宜分组控制,所控灯列与侧窗平行；对于大型公建，可采用智能灯光控制系统，既实现了集中式管理又可以节约不必要的用电。
2.6光伏发电的应用
太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳能直接转换为电能的新型发电系统。我国太阳能资源相当丰富，若单位电池板发电量按照100W/h进行计算的话,其年均发电量即可超过200kW。按照与电力系统的关系，分为独立光伏发电系统以及并网发电的光伏系统。目前，在民用建筑中使用较多的是独立光伏发电系统。
独立光伏发电系統可应用于以下场合:(1)建筑中的部分设备中；(2)环境的照明,如庭院及草坪灯；(3)道路与体育场的照明。
该系统设计的要点内容为：(1)用电设备负荷的性质、大小以及日工作时间；(2)该系统的输出电压的等级；(3)该系统阴雨天的连续工作时间；(4)建筑区内太阳能的辐射量以及日照的时间；(5)装设太阳能电池板的位置及其抗风荷载措施。
2.7关于节能监测系统
当前建筑电气节能工作的主要内容包括：新建建筑落实节能（绿色建筑）设计和施工标准，北方地区推进供热计量和节能改造，国家机关办公建筑和大型公共建筑进行节能监管和节能运行与改造服务体系建设，因地制宜进行可再生能源在建筑中的应用。
为了达到节能和环保的目的，可依托计算机和信息技术的高速发展，建立节能云服务平台，通过EMC系列数据采集器将现场安装的计量仪表测量的能耗数据进行远传，通过建筑能耗远程监测软件进行能耗数据存储、分析和节能诊断，将分散于各地的多栋建筑物联入节能服务体系。
结束语
进行民用建筑电气节能设计，不但是电气设计行业的发展趋势，还是有效提高民用建筑舒适度并降低使用成本的有效途径。其在很大程度上节约了能源，为人们提供了更为经济和便利的服务。
参考文献
[1]钟鸣. 浅析民用建筑电气设计中的节能措施[J].技术研发，2011，（18）：30-31.
[2]张强. 民用建筑电气设计的节能措施探讨 [J].建筑电气，2010，（02）：28-34，
作者简介
王猛，（1987-），男，山东省济南人，助理工程师，本科，主要从事电气工程施工管理。
许立军，（1987-），女，山东省济南人，助理工程师，本科，主要从事电力设计。