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摘 要：文章就电气节能设计过程应遵循的原则，从变压器的选择及供配电系统设计、合理使用电动机、功率因数补偿、谐波治理、照明节能、可再生能源利用、能源管理系统等方面，论述了建筑电气节能的合理应用。
关键词：电气节能；供配电系统；谐波治理；照明节能
中图分类号：TE08文献标识码： A
近几年，无论是从新修改的国家规范还是各地方新出的设计标准上都把节能减排、发展低碳经济放在很重要的位置上，如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要。下文结合笔者的工作实际，就建筑电气设计的几种节能措施谈一些看法。
所谓的节能设计就是要节省所谓的能量消耗，首先要找出哪些能量的消耗是与建筑物无关的，再来考虑采取什么措施控制，以达到节能目的。
建筑电气设计主要由以下内容：变配电系统、电力、照明、消防、弱电智能及防雷接地等，我们不难看出前三项是节能设计的着眼点，工程实践中，公共建筑的暖通空调系统和照明系统是耗能大户，分别能占建筑总能耗的45%~20%以上，变压器的功率损耗、传输线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，所以，在设计上就要有的放矢，从电气配电的可靠性、经济性等多方面综合考虑。
1、合理设计供配电系统
根据用户的重要性、负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行。
1）根据用电负荷的容量及分布，使变、配电所靠近负荷中心，以缩短低压供电半径，降低线路损耗，减少电压损失，满足供电线路长度不宜超过200m。
2）供配电系统应简单可靠，供配电级数不宜过多，同一用户内，高压配电级数不宜多于两级；变压器二次侧用电设备间的低压配电级数不宜超过三级，尽量减少电能损耗。
3）合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。供电电压等级的确定应考虑技术经济合理性及电力公司的相关规定等因素。当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜考虑节能因素，经方案比较尽量采用10（6）kV冷水机组，但应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响。
4）合理选择变压器。变压器损耗包括有功损耗和无功损耗，铁损对变压器来说虽为常数，但也可通过合理选型和运行达到节能目的；变压器铜损是变化的，在正常条件下保证变压器的最佳运行，电力变压器应选用S10型及以上、非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器。变压器的长期工作负载率不宜大于0.85，在选择变压器容量和台数时，应灵活根据负荷变化情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的的变压器，以实现其经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。此变压器接线方式、季节性造成的负荷变化时灵活投切变压器等也是降低能耗的有效途径。
5）减少线路能量损耗。在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下，应按经济电流密度合理校验、选择导线截面，从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的。
2、降低电动机机电能耗，提高电动机使用效率
1）根据负荷特性合理选择高效率电动机，提高电动机运行的效率和功率因数。
2）除消防设备外，功率较大的电动机可以采用变频调速器，可提高电機在轻载时的效率，达到节能的目的。
3）采用软启动器，使电机启动平稳，保证电网电压的波动在要求范围内。
3、合理提高供配电系统中的功率因数
设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器，降低线路感抗，采用正确的电线、电缆敷设方式，提高用电单位的自然功率因数。当自然功率因数偏低，达不到电网合理运行要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。
4、谐波治理
随着大量非线性负载的广泛使用，产生的大量谐波，导致无功功率和视在功率的增加，致使发电机、变压器及其它电气设备容量及导线截面增加，电压波形产生畸变；可通过选用D，yn11变压器；设置滤波或选择中性线截面；功率因数补偿电容器组串联消谐电抗器等措施抑制谐波，提高电能质量。
5、照明节能
照明节能的基本原则是在保证不降低生产、作业视觉要求，不降低照明质量的条件下，力求减少照明系统中光能的损失，最有效地使用照明用电。做好照明节能工作应注意以下几点：
1）为满足视觉作业的要求，应根据《建筑照明设计标准》确定合理的照明标准，对不同场所应有目的地进行照明设计。结合现场的实际情况，在规范推荐的高、中、低值中确定合理的照明标准，对标准值的确定应掌握适度，并合理利用局部照明。
2）充分利用自然光。照明的最佳光源是阳光。太阳光不需电力，也不造成污染。采用一些创新的技术，如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部。在灯具布置时，将所控灯列与侧窗平行，根据日照强弱来进行灯具控制也是照明节能的有效手段。
3）合理选择光源和灯具。不同的使用场合，在满足照明质量的前提下，尽可能选择高光效的光源。为充分利用光源发出的光通量，在灯具选用时应注意选用配光合理、效率高、利用系数高的灯具，优先选用开启式直接照明灯具，并选择电子镇流器以提高功率因数。如用细管径直管三基色T8和T5管荧光灯代替T12荧光灯，节能率则约为30%。
4）采用合理的照明控制方式是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。照明控制系统分两大类：手动控制和自动控制。手动控制是指按照使用者的个人意愿来控制所属区域的照度水平。在照明开关应用中，居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关。房间内每个照明开关所控光源数不宜太多，每个房间灯的开关数不宜少于2个（只设一只光源的除外），地下停车库采用分回路隔灯控制，根据车辆车流情况及时间段上灵活控制，近年来逐步发展起来的只能化照明控制系统体现出了强大的优越性。目前，智能照明控制系统多数采用现场总线技术，并借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，以实现节能。只有当必需时才把灯点亮或点到要求的照度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，只是初投资会略高些。
6、采用建筑设备自动化管理控制系统（BAS）
自动控制、监视和测量是自动化管理控制系统的三大要素。通过采用应用信息通信、计算机网络、自动化控制等智能化技术，对建筑物内采暖、通风和空气调节系统、给排水及热水供应系统、照明和其它各类用电设备系统的运行实施能效管理，节能效率达到10~30%，从而达到提高能效、降低能耗的目的。
当前，电气节能已成为电气设计必不可少的一部分，民用建筑的节能潜力很大，作为建筑电气设计人员，应结合工程项目自身特点，在设计过程中精心考虑，在选用节能产品设备上，要充分了解其原理、性能及其效果，从技术上、经济上进行比较，采用切实可行的节能措施，把节能始终贯穿于电气设计过程中，以达到真正的节能目的。
关键词：电气节能；供配电系统；谐波治理；照明节能
中图分类号：TE08文献标识码： A
近几年，无论是从新修改的国家规范还是各地方新出的设计标准上都把节能减排、发展低碳经济放在很重要的位置上，如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要。下文结合笔者的工作实际，就建筑电气设计的几种节能措施谈一些看法。
所谓的节能设计就是要节省所谓的能量消耗，首先要找出哪些能量的消耗是与建筑物无关的，再来考虑采取什么措施控制，以达到节能目的。
建筑电气设计主要由以下内容：变配电系统、电力、照明、消防、弱电智能及防雷接地等，我们不难看出前三项是节能设计的着眼点，工程实践中，公共建筑的暖通空调系统和照明系统是耗能大户，分别能占建筑总能耗的45%~20%以上，变压器的功率损耗、传输线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，所以，在设计上就要有的放矢，从电气配电的可靠性、经济性等多方面综合考虑。
1、合理设计供配电系统
根据用户的重要性、负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行。
1）根据用电负荷的容量及分布，使变、配电所靠近负荷中心，以缩短低压供电半径，降低线路损耗，减少电压损失，满足供电线路长度不宜超过200m。
2）供配电系统应简单可靠，供配电级数不宜过多，同一用户内，高压配电级数不宜多于两级；变压器二次侧用电设备间的低压配电级数不宜超过三级，尽量减少电能损耗。
3）合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。供电电压等级的确定应考虑技术经济合理性及电力公司的相关规定等因素。当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜考虑节能因素，经方案比较尽量采用10（6）kV冷水机组，但应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响。
4）合理选择变压器。变压器损耗包括有功损耗和无功损耗，铁损对变压器来说虽为常数，但也可通过合理选型和运行达到节能目的；变压器铜损是变化的，在正常条件下保证变压器的最佳运行，电力变压器应选用S10型及以上、非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器。变压器的长期工作负载率不宜大于0.85，在选择变压器容量和台数时，应灵活根据负荷变化情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的的变压器，以实现其经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。此变压器接线方式、季节性造成的负荷变化时灵活投切变压器等也是降低能耗的有效途径。
5）减少线路能量损耗。在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下，应按经济电流密度合理校验、选择导线截面，从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的。
2、降低电动机机电能耗，提高电动机使用效率
1）根据负荷特性合理选择高效率电动机，提高电动机运行的效率和功率因数。
2）除消防设备外，功率较大的电动机可以采用变频调速器，可提高电機在轻载时的效率，达到节能的目的。
3）采用软启动器，使电机启动平稳，保证电网电压的波动在要求范围内。
3、合理提高供配电系统中的功率因数
设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器，降低线路感抗，采用正确的电线、电缆敷设方式，提高用电单位的自然功率因数。当自然功率因数偏低，达不到电网合理运行要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。
4、谐波治理
随着大量非线性负载的广泛使用，产生的大量谐波，导致无功功率和视在功率的增加，致使发电机、变压器及其它电气设备容量及导线截面增加，电压波形产生畸变；可通过选用D，yn11变压器；设置滤波或选择中性线截面；功率因数补偿电容器组串联消谐电抗器等措施抑制谐波，提高电能质量。
5、照明节能
照明节能的基本原则是在保证不降低生产、作业视觉要求，不降低照明质量的条件下，力求减少照明系统中光能的损失，最有效地使用照明用电。做好照明节能工作应注意以下几点：
1）为满足视觉作业的要求，应根据《建筑照明设计标准》确定合理的照明标准，对不同场所应有目的地进行照明设计。结合现场的实际情况，在规范推荐的高、中、低值中确定合理的照明标准，对标准值的确定应掌握适度，并合理利用局部照明。
2）充分利用自然光。照明的最佳光源是阳光。太阳光不需电力，也不造成污染。采用一些创新的技术，如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部。在灯具布置时，将所控灯列与侧窗平行，根据日照强弱来进行灯具控制也是照明节能的有效手段。
3）合理选择光源和灯具。不同的使用场合，在满足照明质量的前提下，尽可能选择高光效的光源。为充分利用光源发出的光通量，在灯具选用时应注意选用配光合理、效率高、利用系数高的灯具，优先选用开启式直接照明灯具，并选择电子镇流器以提高功率因数。如用细管径直管三基色T8和T5管荧光灯代替T12荧光灯，节能率则约为30%。
4）采用合理的照明控制方式是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。照明控制系统分两大类：手动控制和自动控制。手动控制是指按照使用者的个人意愿来控制所属区域的照度水平。在照明开关应用中，居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关。房间内每个照明开关所控光源数不宜太多，每个房间灯的开关数不宜少于2个（只设一只光源的除外），地下停车库采用分回路隔灯控制，根据车辆车流情况及时间段上灵活控制，近年来逐步发展起来的只能化照明控制系统体现出了强大的优越性。目前，智能照明控制系统多数采用现场总线技术，并借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，以实现节能。只有当必需时才把灯点亮或点到要求的照度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，只是初投资会略高些。
6、采用建筑设备自动化管理控制系统（BAS）
自动控制、监视和测量是自动化管理控制系统的三大要素。通过采用应用信息通信、计算机网络、自动化控制等智能化技术，对建筑物内采暖、通风和空气调节系统、给排水及热水供应系统、照明和其它各类用电设备系统的运行实施能效管理，节能效率达到10~30%，从而达到提高能效、降低能耗的目的。
当前，电气节能已成为电气设计必不可少的一部分，民用建筑的节能潜力很大，作为建筑电气设计人员，应结合工程项目自身特点，在设计过程中精心考虑，在选用节能产品设备上，要充分了解其原理、性能及其效果，从技术上、经济上进行比较，采用切实可行的节能措施，把节能始终贯穿于电气设计过程中，以达到真正的节能目的。