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【摘要】随着能源的紧张，降低能耗，构建节约社会便更加迫切。照明作为建筑用电的重要组成部分，应当在建筑设计时重点使用电气节能技术。本文第一部分从实际情况出发提出问题；第二部分总结、归纳了建筑照明设计的原则和准则；最后，提出了具体的节能技术和措施。
【关键词】建筑设计；电气；节能技术
【中图分类号】：TU2 【文献标识码】：A 【文章编号】：1009-9646（2008）07-0000-01
据有关方面统计，建筑能耗目前占我国一次能源消耗总量的27％以上，是世界上同等国家的3倍左右。在民用建筑中，电能的消耗主要包括：空调用电、照明、水泵等设备用电以及其他设备用电，具体所占的比例结构如表1所示：
从这些数据中可以看出，在建筑耗能方面，空调和照明占到了举足轻重的作用。其中建筑照明量大面广，在照明工程中的光源、灯具、启动设备、照明方式及其控制的选用，变压器的经济运行，减少线路能量损耗及提高系统功率因数等环节，均蕴含着巨大的节能潜力，不仅能有效缓和电力供需矛盾，节约能源，改善环境，而且有着显著的经济效益。
1 建筑照明设计原则
1.1 建筑照明设计原则
进行建筑电气节能设计应遵循以下三个原则：
(1)满足原则
满足原则就是满足照明的照度、色、温显色指数；满足舒适卫生；满足运输通道通畅无阻；满足特殊工艺要求。
(2)节能原则
节能的着眼点应是节省没有必要的能量损耗。首先应弄清哪些方面的能量消耗与建筑物的功能无关，再考虑采取相应的节能措施。
(3)经济原则
不能因为节能而过高地消耗投资，盲目增加新设备，造成运行费用增加。而应该是使节能部分增加的投资，能在有限的时间内用节能节省的运行费用回收回来。
1.2 建筑照明设计标准
按照GB50034—2004《建筑照明設计标准》等规范要求，不同的建筑类型和工作区域均有相适宜的照度标准值与照明功率密度值，不同房间或场所的照度标准值仅给出1个，设计人员可根据所设计的工程，参照标准值进行设计。若有必要时，也可在标准值的基础上适当加以调整，但不能盲目提高照度标准，以免造成不必要的能源浪费。
2 建筑电气节能设计
2.1变压器设备的选择
变压器设备选择，重点考虑减少变压器的有功功率损耗。变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb=Po+PkB，式中△Pb：变压器有功损耗；Po：变压器的空载损耗；Pk：变压器的有载损耗；B：变压器的负载率。Po为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，其大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，以减少漏磁损耗。
(1)合理选择变压器的容量和台数，在选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关，也与负荷的功率因数有关。一般情况下负荷率在0．3～0．75时，是经济运行区；负荷率在0．5～0．6时，变压器效率最高。负载一定时，功率因数越高变压器效率亦越高。
(2)选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器，新建或改建工程应选用SL7、S9、SC（B）9、SGB10和SGB11-R等节能型变压器。与老产品比，SL7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失，10kV系列分别降低42％和14％；S9系列与SL7系列比，其空载损失和短路损失又分别降低6％和23％。SGB11一R系列卷铁心干式变压器比SC(B)9系列产品空载损耗降低40％，空载电流降低70％～85％；比SGB10系列变压器空载损耗降低24％，负载损耗降低12％。
2.2 无功功率补偿
民用建筑电气设计中，许多设计仅采用变压器低压侧集中补偿的方式，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可以不受或少受电业局的罚款，而对用户来说，无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。因此，无功补偿装置应就地安装，实行就地补偿。
对配电变压器进行无功补偿可提高功率因数，有利于节能降耗。传统的低压补偿为“三相共补”，适用于低压网络中单相负荷不大，三相基本平衡的情况。随着生产、生活水平的不断提高，大功率高压气体放电灯、计算机和网络设备等单相负载的大量采用，使三相不平衡度增大。因此，对配电变压器需要进行单相无功补偿，即“单相分补”。但单纯的单相分补”投资较高，比“三相共补”增加20％～30％的投资。鉴于上述分析，为更好地实现节能降耗，建议采用“△／Y三相共补与单相分补相结合”的新型无功补偿方式。
2.3 电力电缆的选择
电缆截面的选择除技术条件要求外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。电气设计领域逐步同国际接轨，陆续等同或等效采用国际电工标准、推广应用《电力电缆截面的经济最佳化》（IEC287-3-2／1995）标准。
按经济电流条件及技术条件选择结果的比较：通常按经济条件选择大于按技术条件选择的截面1～2级。但有时，也按热稳定等技术条件选择的截面大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济电流条件，取二者截面较大者。简化设计程序时，可按允许载流量所选的截面放大1～2级，基本上能接近按经济电流条件所选择的结果。由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初期投资加大，根据计算一般2～4年即可收回投资。
2.4 抑制谐波的技术措施
谐波的抑制方法很多，常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器及采用有源滤波器／无源滤波器等新型滤波措施。实际措施的选择要根据谐波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
2.5 照明控制设计
（1）智能照明控制系统．智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术，通过不同工作场合的多种照明工作模式，达到不同照度要求，实现场景控制、定时控制、多点控制，有效地减少灯具工作时间，节省电能，有效地统一管理。智能照明控制系统主要用于大型公用建筑，节能效果明显，比如剧场、体育馆、会议室、公园等。目前，应用较多的是奇胜的C—bus总线、ABB公司的I—bus总线。
（2）对于一般的小型建筑，在设计时应注意采用每个照明开关所控灯的数量不要过多，公共走道、楼梯灯(应急灯除外)采用声光控节电开关，室外照明控制最好用光电控制器替代照明开关等等，房间有多列灯时宜分组控制，生产场所按车间、工段或工序分组，电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。
2.6 合理选取高、中、低档照度水平
合理选取高、中、低档照度水平有效地控制单位面积安装电功率或单位面积照明功率密度限值(LPD)，《建筑照明设计标准》从6.1.2～6.1.7条规定了居住建筑、办公建筑、商业建筑、学校建筑、工业建筑等的照明功率密度值，均为强制性条文，这对照明节能意义重大。
2.7 照明灯具的选择
在我国，照明用电量大约占发电量的10％左右，并且主要以低效照明为主．照明终端节能具有很大的潜力。同时照明用电大都属于高峰用电，照明节能具有节约能源和缓解高峰用电的双重作用。
第一类是以高压纳灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯(HID)。适用于高大工业厂房、体育场馆、道路、广场、户外作业场所等。这类场所范围广、使用光源多、节能效果最显著。
第二类是以直管荧光灯为主，适用于较低矮的室内场所如办公楼、教室、图书馆、商场以及高度在45米以下的生产场所。
第三类是以紧凑型荧光灯替代白炽灯，适用于家庭住宅、旅馆、餐厅、门厅、走廊等场所。具体型号有：H型、U型、D型、环型。
2.8 太阳能光伏供电
太阳能光伏供电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。太阳能光伏供电系统主要由太阳电池板、蓄电池、充电控制单元及放电控制单元组成。太阳能光伏供电系统目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉及太阳能照明(太阳能路灯、庭院灯和草坪灯等)。随着太阳能光伏供电技术的不断完善发展和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。
3 结语
电气节能是一个非常复杂、非常迫切的问题，国家和政府对此也十分关注，颁布了很多相关的法律法规。建筑电气照明节能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。
参考文献
[1] 付继铭.建筑电气设计中的节能措施[J]．福建建设科技，2005，27：29-50．
[2] 程大章，王长庆，等．智能建筑节能的调研与分析[G]．2005港澳台智能建筑工程与新技术研讨会论文，2005．
[3] 建设部．民用建筑节能管理规定[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．
[4] 文桂萍.建筑电气照明节能设计的探讨[J].四川建筑科学研究,2006.
[5] 李德英.建筑节能技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[6] 胥正祥，王浩然.建筑电气设计节能的几个问题[J].智能建筑电气技，2007年03期.
【关键词】建筑设计；电气；节能技术
【中图分类号】：TU2 【文献标识码】：A 【文章编号】：1009-9646（2008）07-0000-01
据有关方面统计，建筑能耗目前占我国一次能源消耗总量的27％以上，是世界上同等国家的3倍左右。在民用建筑中，电能的消耗主要包括：空调用电、照明、水泵等设备用电以及其他设备用电，具体所占的比例结构如表1所示：
从这些数据中可以看出，在建筑耗能方面，空调和照明占到了举足轻重的作用。其中建筑照明量大面广，在照明工程中的光源、灯具、启动设备、照明方式及其控制的选用，变压器的经济运行，减少线路能量损耗及提高系统功率因数等环节，均蕴含着巨大的节能潜力，不仅能有效缓和电力供需矛盾，节约能源，改善环境，而且有着显著的经济效益。
1 建筑照明设计原则
1.1 建筑照明设计原则
进行建筑电气节能设计应遵循以下三个原则：
(1)满足原则
满足原则就是满足照明的照度、色、温显色指数；满足舒适卫生；满足运输通道通畅无阻；满足特殊工艺要求。
(2)节能原则
节能的着眼点应是节省没有必要的能量损耗。首先应弄清哪些方面的能量消耗与建筑物的功能无关，再考虑采取相应的节能措施。
(3)经济原则
不能因为节能而过高地消耗投资，盲目增加新设备，造成运行费用增加。而应该是使节能部分增加的投资，能在有限的时间内用节能节省的运行费用回收回来。
1.2 建筑照明设计标准
按照GB50034—2004《建筑照明設计标准》等规范要求，不同的建筑类型和工作区域均有相适宜的照度标准值与照明功率密度值，不同房间或场所的照度标准值仅给出1个，设计人员可根据所设计的工程，参照标准值进行设计。若有必要时，也可在标准值的基础上适当加以调整，但不能盲目提高照度标准，以免造成不必要的能源浪费。
2 建筑电气节能设计
2.1变压器设备的选择
变压器设备选择，重点考虑减少变压器的有功功率损耗。变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb=Po+PkB，式中△Pb：变压器有功损耗；Po：变压器的空载损耗；Pk：变压器的有载损耗；B：变压器的负载率。Po为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，其大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，以减少漏磁损耗。
(1)合理选择变压器的容量和台数，在选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关，也与负荷的功率因数有关。一般情况下负荷率在0．3～0．75时，是经济运行区；负荷率在0．5～0．6时，变压器效率最高。负载一定时，功率因数越高变压器效率亦越高。
(2)选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器，新建或改建工程应选用SL7、S9、SC（B）9、SGB10和SGB11-R等节能型变压器。与老产品比，SL7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失，10kV系列分别降低42％和14％；S9系列与SL7系列比，其空载损失和短路损失又分别降低6％和23％。SGB11一R系列卷铁心干式变压器比SC(B)9系列产品空载损耗降低40％，空载电流降低70％～85％；比SGB10系列变压器空载损耗降低24％，负载损耗降低12％。
2.2 无功功率补偿
民用建筑电气设计中，许多设计仅采用变压器低压侧集中补偿的方式，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可以不受或少受电业局的罚款，而对用户来说，无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。因此，无功补偿装置应就地安装，实行就地补偿。
对配电变压器进行无功补偿可提高功率因数，有利于节能降耗。传统的低压补偿为“三相共补”，适用于低压网络中单相负荷不大，三相基本平衡的情况。随着生产、生活水平的不断提高，大功率高压气体放电灯、计算机和网络设备等单相负载的大量采用，使三相不平衡度增大。因此，对配电变压器需要进行单相无功补偿，即“单相分补”。但单纯的单相分补”投资较高，比“三相共补”增加20％～30％的投资。鉴于上述分析，为更好地实现节能降耗，建议采用“△／Y三相共补与单相分补相结合”的新型无功补偿方式。
2.3 电力电缆的选择
电缆截面的选择除技术条件要求外，另一个方面是经济条件，即按经济电流选择。电气设计领域逐步同国际接轨，陆续等同或等效采用国际电工标准、推广应用《电力电缆截面的经济最佳化》（IEC287-3-2／1995）标准。
按经济电流条件及技术条件选择结果的比较：通常按经济条件选择大于按技术条件选择的截面1～2级。但有时，也按热稳定等技术条件选择的截面大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济电流条件，取二者截面较大者。简化设计程序时，可按允许载流量所选的截面放大1～2级，基本上能接近按经济电流条件所选择的结果。由于按经济电流选择截面时，截面较大，使初期投资加大，根据计算一般2～4年即可收回投资。
2.4 抑制谐波的技术措施
谐波的抑制方法很多，常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器及采用有源滤波器／无源滤波器等新型滤波措施。实际措施的选择要根据谐波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
2.5 照明控制设计
（1）智能照明控制系统．智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术，通过不同工作场合的多种照明工作模式，达到不同照度要求，实现场景控制、定时控制、多点控制，有效地减少灯具工作时间，节省电能，有效地统一管理。智能照明控制系统主要用于大型公用建筑，节能效果明显，比如剧场、体育馆、会议室、公园等。目前，应用较多的是奇胜的C—bus总线、ABB公司的I—bus总线。
（2）对于一般的小型建筑，在设计时应注意采用每个照明开关所控灯的数量不要过多，公共走道、楼梯灯(应急灯除外)采用声光控节电开关，室外照明控制最好用光电控制器替代照明开关等等，房间有多列灯时宜分组控制，生产场所按车间、工段或工序分组，电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。
2.6 合理选取高、中、低档照度水平
合理选取高、中、低档照度水平有效地控制单位面积安装电功率或单位面积照明功率密度限值(LPD)，《建筑照明设计标准》从6.1.2～6.1.7条规定了居住建筑、办公建筑、商业建筑、学校建筑、工业建筑等的照明功率密度值，均为强制性条文，这对照明节能意义重大。
2.7 照明灯具的选择
在我国，照明用电量大约占发电量的10％左右，并且主要以低效照明为主．照明终端节能具有很大的潜力。同时照明用电大都属于高峰用电，照明节能具有节约能源和缓解高峰用电的双重作用。
第一类是以高压纳灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯(HID)。适用于高大工业厂房、体育场馆、道路、广场、户外作业场所等。这类场所范围广、使用光源多、节能效果最显著。
第二类是以直管荧光灯为主，适用于较低矮的室内场所如办公楼、教室、图书馆、商场以及高度在45米以下的生产场所。
第三类是以紧凑型荧光灯替代白炽灯，适用于家庭住宅、旅馆、餐厅、门厅、走廊等场所。具体型号有：H型、U型、D型、环型。
2.8 太阳能光伏供电
太阳能光伏供电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。太阳能光伏供电系统主要由太阳电池板、蓄电池、充电控制单元及放电控制单元组成。太阳能光伏供电系统目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉及太阳能照明(太阳能路灯、庭院灯和草坪灯等)。随着太阳能光伏供电技术的不断完善发展和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。
3 结语
电气节能是一个非常复杂、非常迫切的问题，国家和政府对此也十分关注，颁布了很多相关的法律法规。建筑电气照明节能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。
参考文献
[1] 付继铭.建筑电气设计中的节能措施[J]．福建建设科技，2005，27：29-50．
[2] 程大章，王长庆，等．智能建筑节能的调研与分析[G]．2005港澳台智能建筑工程与新技术研讨会论文，2005．
[3] 建设部．民用建筑节能管理规定[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．
[4] 文桂萍.建筑电气照明节能设计的探讨[J].四川建筑科学研究,2006.
[5] 李德英.建筑节能技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[6] 胥正祥，王浩然.建筑电气设计节能的几个问题[J].智能建筑电气技，2007年03期.