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【摘 要】 电气节能是建筑节能的重要组成部分，其节能措施应贯彻经济、实用、技术先进的原则。文章从电气节能设计、节能设备应用等方面，阐述了工程设计中常用的节能措施，指出提高电能效率不仅有利于缓解电力供应紧张的矛盾，还能促进资源节约型社会的建立。
【关键词】 节能；措施；电能效率
目前，全球的能源危机日益严重，能源的短缺会严重限制社会经济的全面发展，对建筑电气施工中节能的重视成为全球性重要课题。加强建筑节能设计，合理利于能源、进而提升能源的利用率，实现建筑能源的节约。在进行建筑电气节能时，需要充分考虑建筑日常需求前提下，结合国内建筑电气行业的实际情况，进行科学合理的节能措施提出和实施，才能够从根本上缓解建筑电气行业的能源使用紧张。
一、建筑电气节能的基本原则
1、满足建筑物的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
2、考虑实际经济效益
节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3、节省无谓消耗的能量
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功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、节能型供配电系统节能
1、供电电压选择
供电电压的选择应根据用电容量和供电距离，并考虑当地电网现状、用户的负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。在额定电压允许情况下，提高引入的高压电压等级，是降低线损率的有效措施，一般在35kV及以上供电电网中，每提高运行电压1.0%，可降损1.2%。
2、变压器选择
变压器不仅是能源转换设备，也是一种耗能设备，变压器的损耗由空载损耗和负载损耗两部分组成，约占系统总容量的5%～10%，其损耗主要取决于变压器铁芯材质和结构设计。设计应推荐使用节能型变压器，合理选择变压器的容量，使变压器的负荷率最佳，运行效率最高。变压器的节能措施即减少变压器的有功损耗，其有功损耗按下式计算：
ΔP=ΔP0+β2ΔPk
式中，ΔP为变压器的有功损耗，kW；ΔP0为变压器的空载损耗，kW；ΔPk为变压器的额定负载损耗，kW；β为变压器的负载率。ΔP0是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在選用变压器时应选择节能型变压器，如S10、S11等。ΔPk取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比，因此，在选择变压器时应选用阻值较小的绕组。变压器最经济节能运行的负载率在75%～85%之间，在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，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变压器，使其工作在高效低耗区内。非晶合金变压器是近年来新兴的一种高效节能型变压器，具有低噪音、低损耗等特点，且全密封免维护，运行费用极低。非晶合金是一种新型节能材料，它是以铁、硼、硅、钴和碳等元素为原料，用急速冷却等特殊工艺使内部原子呈现无序化排列的合金。非晶合金变压器就是以非晶合金材料为铁芯的变压器，其最突出的特点就是空载损耗和空载电流非常小，非晶合金变压器比用硅钢片作为铁芯的S9型变压器空载损耗下降70%以上，空载电流下降约80%[1]。
由于非晶合金变压器采用了新材料新技术，工艺复杂，因此其产品价格较传统变压器高，一般比同型号传统S9变压器高30%左右。但由于其节能效果显著，运营成本较低，所以其综合使用成本较传统变压器低，所增加的初始投资成本，可在该变压器运行的3～5a内全部回收。
3、无功补偿
除因用电单位自身功耗降低而减少电费外，我国供电部门规定，当cosφ>0.95～0.90，予以奖励；当cosφ<0.85～0.90，予以罚款；在cosφ<0.5时，将停止供电。功率因数的高低对用电单位来说，其重要性不言而喻，因此必须设法提高功率因数。电网终端设备大多数负载是感性的，由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，因此，无功补偿可以提高功率因数，增加系统输电能力，减少功率损耗和电能损耗，达到节约电能、提高供电质量和提高设备利用率的目的。
4、降低线路损耗
线路损耗率高是电能效率低下的重要原因之一。由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。其公式如下：ΔP=3I2R×10-3式中，I为相电流，A；R为线路电阻，Ω；ΔP为有功损耗，kW。线路上的电流是不变的，要降低线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R=ρL/S，即线路电阻与电导ρ成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此，降低线路的损耗应从导线材料、导线截面及导线长度入手。为了减小线路上的电能损失，应使用低阻值的电缆，这样不仅可以减少输电线路损失，同时电缆散热量较小，在高负荷、高温度的夏季也减少了事故的可能性。另外，合理选择导线的截面积也是必须的，设计电缆的时候，在充分考虑负荷容量和扩建可能性以及必须的安全裕度下，尽量选择小截面的电缆以减少投资。而变压器或电源进网点深入负荷中心，可以有效地缩短导线的长度。
三、选择节能设备
1、风机、泵类的节能措施
风机、泵类是大量应用的高能耗设备，对于此类负荷的节电措施主要包括两个方面： 1.1采用高效节能电动机
高效节能电机采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出效率。与标准电机相比，使用高效电机的节能效果非常明显，通常情况下效率可平均提高4%。
1.2采用变频调速技术
变频调速是通过改变供给电动机的供电频率来改变电机的转速，从而改变负载的转速。我们知道，电机的转速n=50f（1-S）/P，其中f为供电频率，P为电机的极对数，S为滑差。因此，改变f可以改变电机的转速。通过变频调速来调节风量、流量，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。变频器节能主要体现在以下3方面[2]：
1.2.1变速节能
由水泵工作原理可知，流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成比例的下降，而此时功率成立方关系下降。例如：一台水泵电机额定功率为75kW，当转速下降到原转速的80%时，其实际功率为38.4kW，省电48.8%。
1.2.2功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，使设备使用效率低下，浪费严重。使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，功率因数很高，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
2、照明工程的节能
2.1采用高效光源和高效灯具。照明设计时可按下列条件选择光源及灯具：
2.1.1高度较低房间，如办公室、会议室、教室及电子等生产车间宜采用细管径直管荧光灯；
2.1.2商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光燈或小功率的金属卤化物灯；
2.1.3高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯、高压钠灯或无极节能灯，亦可采用大功率细管径荧光灯；
2.1.4室内外照明不宜采用普通白炽灯，当有特殊需要时，宜选用双螺旋白炽灯且其额定功率不应超过100W；
2.2采用损耗低、性能稳定的附件。
2.3各房间或场所的照明功率密度值不应高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034规定的现行值，在照度达到要求的前提下尽量降低功率密度值。
2.4采用声光控及定时调压。对间歇性照明采用声光控及定时开关。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，可采用调压的方式，固定几级调节。
2.5根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开停。每个开关控制灯的数量不宜过多，以便管理和有利节能。
四、结束语
综上所述，伴随科技和人们生活水平的全面提高，居民生活中的用电每年在急剧增长，重视建筑电气的节能，对于经济和生活稳定快速发展具有重要作用。建筑电气节能需要在满足建筑基本功能，且不影响建筑电气施工的成本投入的前提下，科学有效的降低能源的损耗，从而实现建筑电气中的节能。需要加强电气设备安装和线路铺设规范控制，重视建筑电气中照明和防雷的控制节能，还需要科学合理的应用节能新技术，才能有效的保证建筑电气施工中的节能实现。
参考文献：
[1]盛万兴，王金丽.非晶合金铁心配电变压器应用技术[M].北京：中国电力出版社，2009：67.
[2]李方圆.变频器行业应用实践[M].北京：中国电力出版社，2006：127.
[3]肖发奋.浅谈建筑电气施工节能的基础措施[J].商品与质量.学术观察，2012（11）：156-158.
【关键词】 节能；措施；电能效率
目前，全球的能源危机日益严重，能源的短缺会严重限制社会经济的全面发展，对建筑电气施工中节能的重视成为全球性重要课题。加强建筑节能设计，合理利于能源、进而提升能源的利用率，实现建筑能源的节约。在进行建筑电气节能时，需要充分考虑建筑日常需求前提下，结合国内建筑电气行业的实际情况，进行科学合理的节能措施提出和实施，才能够从根本上缓解建筑电气行业的能源使用紧张。
一、建筑电气节能的基本原则
1、满足建筑物的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
2、考虑实际经济效益
节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3、节省无谓消耗的能量
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功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、节能型供配电系统节能
1、供电电压选择
供电电压的选择应根据用电容量和供电距离，并考虑当地电网现状、用户的负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。在额定电压允许情况下，提高引入的高压电压等级，是降低线损率的有效措施，一般在35kV及以上供电电网中，每提高运行电压1.0%，可降损1.2%。
2、变压器选择
变压器不仅是能源转换设备，也是一种耗能设备，变压器的损耗由空载损耗和负载损耗两部分组成，约占系统总容量的5%～10%，其损耗主要取决于变压器铁芯材质和结构设计。设计应推荐使用节能型变压器，合理选择变压器的容量，使变压器的负荷率最佳，运行效率最高。变压器的节能措施即减少变压器的有功损耗，其有功损耗按下式计算：
ΔP=ΔP0+β2ΔPk
式中，ΔP为变压器的有功损耗，kW；ΔP0为变压器的空载损耗，kW；ΔPk为变压器的额定负载损耗，kW；β为变压器的负载率。ΔP0是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在選用变压器时应选择节能型变压器，如S10、S11等。ΔPk取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比，因此，在选择变压器时应选用阻值较小的绕组。变压器最经济节能运行的负载率在75%～85%之间，在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，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变压器，使其工作在高效低耗区内。非晶合金变压器是近年来新兴的一种高效节能型变压器，具有低噪音、低损耗等特点，且全密封免维护，运行费用极低。非晶合金是一种新型节能材料，它是以铁、硼、硅、钴和碳等元素为原料，用急速冷却等特殊工艺使内部原子呈现无序化排列的合金。非晶合金变压器就是以非晶合金材料为铁芯的变压器，其最突出的特点就是空载损耗和空载电流非常小，非晶合金变压器比用硅钢片作为铁芯的S9型变压器空载损耗下降70%以上，空载电流下降约80%[1]。
由于非晶合金变压器采用了新材料新技术，工艺复杂，因此其产品价格较传统变压器高，一般比同型号传统S9变压器高30%左右。但由于其节能效果显著，运营成本较低，所以其综合使用成本较传统变压器低，所增加的初始投资成本，可在该变压器运行的3～5a内全部回收。
3、无功补偿
除因用电单位自身功耗降低而减少电费外，我国供电部门规定，当cosφ>0.95～0.90，予以奖励；当cosφ<0.85～0.90，予以罚款；在cosφ<0.5时，将停止供电。功率因数的高低对用电单位来说，其重要性不言而喻，因此必须设法提高功率因数。电网终端设备大多数负载是感性的，由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，因此，无功补偿可以提高功率因数，增加系统输电能力，减少功率损耗和电能损耗，达到节约电能、提高供电质量和提高设备利用率的目的。
4、降低线路损耗
线路损耗率高是电能效率低下的重要原因之一。由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。其公式如下：ΔP=3I2R×10-3式中，I为相电流，A；R为线路电阻，Ω；ΔP为有功损耗，kW。线路上的电流是不变的，要降低线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R=ρL/S，即线路电阻与电导ρ成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此，降低线路的损耗应从导线材料、导线截面及导线长度入手。为了减小线路上的电能损失，应使用低阻值的电缆，这样不仅可以减少输电线路损失，同时电缆散热量较小，在高负荷、高温度的夏季也减少了事故的可能性。另外，合理选择导线的截面积也是必须的，设计电缆的时候，在充分考虑负荷容量和扩建可能性以及必须的安全裕度下，尽量选择小截面的电缆以减少投资。而变压器或电源进网点深入负荷中心，可以有效地缩短导线的长度。
三、选择节能设备
1、风机、泵类的节能措施
风机、泵类是大量应用的高能耗设备，对于此类负荷的节电措施主要包括两个方面： 1.1采用高效节能电动机
高效节能电机采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出效率。与标准电机相比，使用高效电机的节能效果非常明显，通常情况下效率可平均提高4%。
1.2采用变频调速技术
变频调速是通过改变供给电动机的供电频率来改变电机的转速，从而改变负载的转速。我们知道，电机的转速n=50f（1-S）/P，其中f为供电频率，P为电机的极对数，S为滑差。因此，改变f可以改变电机的转速。通过变频调速来调节风量、流量，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。变频器节能主要体现在以下3方面[2]：
1.2.1变速节能
由水泵工作原理可知，流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成比例的下降，而此时功率成立方关系下降。例如：一台水泵电机额定功率为75kW，当转速下降到原转速的80%时，其实际功率为38.4kW，省电48.8%。
1.2.2功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，使设备使用效率低下，浪费严重。使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，功率因数很高，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
2、照明工程的节能
2.1采用高效光源和高效灯具。照明设计时可按下列条件选择光源及灯具：
2.1.1高度较低房间，如办公室、会议室、教室及电子等生产车间宜采用细管径直管荧光灯；
2.1.2商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光燈或小功率的金属卤化物灯；
2.1.3高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯、高压钠灯或无极节能灯，亦可采用大功率细管径荧光灯；
2.1.4室内外照明不宜采用普通白炽灯，当有特殊需要时，宜选用双螺旋白炽灯且其额定功率不应超过100W；
2.2采用损耗低、性能稳定的附件。
2.3各房间或场所的照明功率密度值不应高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034规定的现行值，在照度达到要求的前提下尽量降低功率密度值。
2.4采用声光控及定时调压。对间歇性照明采用声光控及定时开关。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，可采用调压的方式，固定几级调节。
2.5根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开停。每个开关控制灯的数量不宜过多，以便管理和有利节能。
四、结束语
综上所述，伴随科技和人们生活水平的全面提高，居民生活中的用电每年在急剧增长，重视建筑电气的节能，对于经济和生活稳定快速发展具有重要作用。建筑电气节能需要在满足建筑基本功能，且不影响建筑电气施工的成本投入的前提下，科学有效的降低能源的损耗，从而实现建筑电气中的节能。需要加强电气设备安装和线路铺设规范控制，重视建筑电气中照明和防雷的控制节能，还需要科学合理的应用节能新技术，才能有效的保证建筑电气施工中的节能实现。
参考文献：
[1]盛万兴，王金丽.非晶合金铁心配电变压器应用技术[M].北京：中国电力出版社，2009：67.
[2]李方圆.变频器行业应用实践[M].北京：中国电力出版社，2006：127.
[3]肖发奋.浅谈建筑电气施工节能的基础措施[J].商品与质量.学术观察，2012（11）：156-158.