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摘要：建筑电气设计存在着巨大的节能潜力，从事建筑电气设计的设计师们在设计中应精心考虑，在满足功能需求的前提下，反复比较设计方案，制定出符合各种技术指标且行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。本文对建筑电气节能设计进行了简明扼要的阐述，并从多个方面进行探讨，力求达到建筑电气整体节能的目的。
关键词：电气设计；建筑节能；技术
引 言
建筑节能涉及多专业技术的发展及不同专业之间的融合，包括建筑设计、建筑维护结构、暖通空调系统、热水系统和照明系统等多方面的技术。电气设计是建筑节能内容之一，目前，有关建筑节能的标准，部分强制性条文规定已引起专业设计人员的重视，但在实际设计中由于各种原因有关节能的条文并未很好的执行，此外节能设计的理念淡薄，有效措施掌握不够，节能措施应用较少等原因也导致建筑能耗居高不下。
1 照明节能设计
公共建筑照明系统的能耗很大，约占建筑总能耗的15%～30%，系统节能不容忽视。利用智能控制技术进行节能，主要体现在照明设计及控制方面。
1.1照明节能设计及控制
针对照明能源的利用，如何做到既满足工作、生活的照度标准要求，又达到节约能源的目的，这是我们在进行照明设计时必须认真考虑的问题。照明设计，首先离不开对照明空间的了解，确定采用何种照明方式。确定了照明方式后，应考虑照明光源的种类。
在建筑中，哪些区域或部位需要设置何种照明，需要根据建筑本身的特点和使用情况来确定。概括起来主要从两方面进行：
（1）照明光源的选择。主要考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。这是在照明设计中做到切合实际应用很重要的要素。在民用建筑中，主要应用的光源是荧光灯，随着技术的发展，一些新的光源也逐步推广，例如光纤照明、LED灯等。各种光源均有其应用范围，但必须做到设计合理。有些节能光源，例如紧凑型荧光灯，它是替代白炽灯的最理想光源。虽然一次性投资较高，但从长远的效果来看，考虑灯具的寿命以及能耗，其综合效益远高于白炽灯。在工程实际应用中如何合理地选择光源，应根据工程的具体性质、使用的场所、人员的视觉要求、照明的数量和质量来确定。
（2）照明灯具及其附属装置的选择。光源必须配备各种灯具，才能真正体现其实用价值。因此在照明设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具；还应注意灯具的配光曲线，这是我们进行照明设计时的依据之一，以便对确切的照度值等做到心中无数。要设计好照明，应针对不同面积和高度的房间，计算室空间比RCR（RoomCavity Ratio），然后确定选用宽、中、窄光束的照明灯具，再根据房间中天花板、墙面以及地面的反射系数，求出所选用灯具在该房间的利用系数，这才是较为科学的照明设计的方式。根据计算得出的RCR 值来确定采用何种灯具的配光，采用合理的灯具配光可提高光的利用率，达到节能的效果。附属装置的选择方面主要是镇流器的选型。从荧光灯到HID的高压钠灯、金属卤化物灯，均需采用镇流器。而目前市场上的镇流器种类较多，主要分为普通电感型、节能型电感型、电子型三大类。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，在考虑照明节能时，必须认真加以考虑，合理地选择。
1.2 照明标准
房间性质、用途不同其照度标准也不同，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现行国家标准为（GB50034 - 2004）《建筑照明设计标准》该标准提高了照度水平和照明质量，推动了照明领域的科技进步，如优质高效的稀土三基色荧光灯的应用。此外，该标准有利于提高照明能效，推进绿色照明的实施，标准将照明功率密度值的规定作为强制性条文，从而把节能放到了重要位置。
1.3 光源选择
（1） 用细管径直管形三基色T8和T5荧光灯代替T12荧光灯，节能率为25%～35%。
（2） 高度大于4.5m的场所，用金属卤化物灯或高压钠灯代替荧光高压汞灯，节能率为37.5%。
（3） 自镇流紧凑型荧光灯取代白炽灯（40～100W），节能率为30%～75%。
1.4 系统设计节能措施
（1） 采用先进的系统控制方式：一是采用独立运行的二线制控制系统，如ABBi-bus、奇胜C-Bus2、松下全2线式控制系统等。二是采用建筑设备自动化系统，简称BA系统，将照明系统作为BA系统的一个子系统设计。比较而言，方式一的优点是系统独立运行，场景预设与亮度调节灵活，尤其适用于控制点多且功能要求较高场所，而方式二则适用于大空间场所的集中控制。
（2） 荧光灯功率因数应补偿至0.9以上，根据应用场所特点选用节能型电感镇流器或电子镇流器，以便减少配电干线及分支线电流，从而降低能耗。
（3） 照明负荷为单相负荷，要尽可能平衡分接相序，否则中性线电流加大，导致能耗加大。
（4） 利用采光板的昼光照明设计。
（5） 应用声光结合控制装置及宾馆客房用节电装置。
2 供配电系统节能设计
供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。
（1） 优化用电负荷计算与负荷分配，选择最佳变压器负载率，从而降低变压器容量，减少变压器损耗。
（2） 采用集中或分散方式进行无功补偿，提高低压侧功率因数，使其大于0.9，减少变压器损耗及配电线路损耗。
（3） 合理确定配电点位置，配电间或配电柜应靠近负荷中心，从而减少电压损失与电能损耗。
（4） 控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，减少变压器、电动机、线路等的电能损耗。 （5） 采用峰谷调节能量控制。
3 暖通空调系统的自动控制
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50 %以上，系统节能潜力是巨大的，优化系统设计是节能的前提，系统的自动控制则是节能成败的关键。目前，暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统。BA系统是智能建筑的特征之一，也是建筑节能的有效途径之一，节能效率达10%～30%。
3.1 系统接口设计
BA 系统工程师应与暖通空凋系统、强电系统工程师密切配合，以优化系统的接口设计，主要包括：
（1） 检测参数与传感器的选择；
（2） 风、水、蒸汽阀门管径的计算；
（3） 电动调节节阀的流量特性选择；
（4） 电力与照明配电柜（箱）的一次、二次接线原理图设计；
（5）与独立运行控制系统的通信接口设计。
3.2 节能控制优化设计措施
BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位，对系统的结构和参数进行最佳匹配，使整体效能最佳。例如，PID控制策略下的参数优化应考虑被控对象和环境条件等因素。从整体上讲，暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略：（1）机电设备启停优化控制；（2）变风量、变流量系统最优控制；（3）冬夏季部分负荷时水泵分设控制；（4）与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；（5）参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
4 太阳能光伏发电系统的应用
4. 1 太阳能光伏发电系统
太阳能属于可再生能源，其优点是减少污染、保护生态环境。独立运行太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、控制器、蓄电池和逆变器组成，若并网运行，则无需蓄电池组。
4. 2 系统应用
我国年均太阳能辐射量为5000WJ，年均日照时间为2200h，资源相当丰富。每平方米太阳能电池板的发电量按100W/h计算，则年发电量为
200kW以上。目前，太阳能光伏发电系统应用场所主要包括：
（1） 建筑物部分用电设备；
（2） 环境照明，如庭院灯、草坪灯等；
（3） 道路照明、体育场照明等。
4. 3 系统设计时应考虑的主要因素
（1） 用电负荷的性质、大小及每天工作的时间；
（2） 系统输出的电压等级；
（3） 阴雨天气时系统连续工作时间；
（4） 建筑物所在区域的太阳能辐射量和日照时间；
（5） 太阳能电池板的安装位置和抗风荷载的措施。
5 结束语
设计人员在建筑电气设计的过程中应加强节能意识，严格执行相关节能规范，熟知业主对设计建筑物的诉求程度，同时要知悉建筑物整体的运行过程中能源管理的相关细节和进程，最终设计出一套切实可行且节能低耗的电气方案。
关键词：电气设计；建筑节能；技术
引 言
建筑节能涉及多专业技术的发展及不同专业之间的融合，包括建筑设计、建筑维护结构、暖通空调系统、热水系统和照明系统等多方面的技术。电气设计是建筑节能内容之一，目前，有关建筑节能的标准，部分强制性条文规定已引起专业设计人员的重视，但在实际设计中由于各种原因有关节能的条文并未很好的执行，此外节能设计的理念淡薄，有效措施掌握不够，节能措施应用较少等原因也导致建筑能耗居高不下。
1 照明节能设计
公共建筑照明系统的能耗很大，约占建筑总能耗的15%～30%，系统节能不容忽视。利用智能控制技术进行节能，主要体现在照明设计及控制方面。
1.1照明节能设计及控制
针对照明能源的利用，如何做到既满足工作、生活的照度标准要求，又达到节约能源的目的，这是我们在进行照明设计时必须认真考虑的问题。照明设计，首先离不开对照明空间的了解，确定采用何种照明方式。确定了照明方式后，应考虑照明光源的种类。
在建筑中，哪些区域或部位需要设置何种照明，需要根据建筑本身的特点和使用情况来确定。概括起来主要从两方面进行：
（1）照明光源的选择。主要考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。这是在照明设计中做到切合实际应用很重要的要素。在民用建筑中，主要应用的光源是荧光灯，随着技术的发展，一些新的光源也逐步推广，例如光纤照明、LED灯等。各种光源均有其应用范围，但必须做到设计合理。有些节能光源，例如紧凑型荧光灯，它是替代白炽灯的最理想光源。虽然一次性投资较高，但从长远的效果来看，考虑灯具的寿命以及能耗，其综合效益远高于白炽灯。在工程实际应用中如何合理地选择光源，应根据工程的具体性质、使用的场所、人员的视觉要求、照明的数量和质量来确定。
（2）照明灯具及其附属装置的选择。光源必须配备各种灯具，才能真正体现其实用价值。因此在照明设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具；还应注意灯具的配光曲线，这是我们进行照明设计时的依据之一，以便对确切的照度值等做到心中无数。要设计好照明，应针对不同面积和高度的房间，计算室空间比RCR（RoomCavity Ratio），然后确定选用宽、中、窄光束的照明灯具，再根据房间中天花板、墙面以及地面的反射系数，求出所选用灯具在该房间的利用系数，这才是较为科学的照明设计的方式。根据计算得出的RCR 值来确定采用何种灯具的配光，采用合理的灯具配光可提高光的利用率，达到节能的效果。附属装置的选择方面主要是镇流器的选型。从荧光灯到HID的高压钠灯、金属卤化物灯，均需采用镇流器。而目前市场上的镇流器种类较多，主要分为普通电感型、节能型电感型、电子型三大类。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，在考虑照明节能时，必须认真加以考虑，合理地选择。
1.2 照明标准
房间性质、用途不同其照度标准也不同，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现行国家标准为（GB50034 - 2004）《建筑照明设计标准》该标准提高了照度水平和照明质量，推动了照明领域的科技进步，如优质高效的稀土三基色荧光灯的应用。此外，该标准有利于提高照明能效，推进绿色照明的实施，标准将照明功率密度值的规定作为强制性条文，从而把节能放到了重要位置。
1.3 光源选择
（1） 用细管径直管形三基色T8和T5荧光灯代替T12荧光灯，节能率为25%～35%。
（2） 高度大于4.5m的场所，用金属卤化物灯或高压钠灯代替荧光高压汞灯，节能率为37.5%。
（3） 自镇流紧凑型荧光灯取代白炽灯（40～100W），节能率为30%～75%。
1.4 系统设计节能措施
（1） 采用先进的系统控制方式：一是采用独立运行的二线制控制系统，如ABBi-bus、奇胜C-Bus2、松下全2线式控制系统等。二是采用建筑设备自动化系统，简称BA系统，将照明系统作为BA系统的一个子系统设计。比较而言，方式一的优点是系统独立运行，场景预设与亮度调节灵活，尤其适用于控制点多且功能要求较高场所，而方式二则适用于大空间场所的集中控制。
（2） 荧光灯功率因数应补偿至0.9以上，根据应用场所特点选用节能型电感镇流器或电子镇流器，以便减少配电干线及分支线电流，从而降低能耗。
（3） 照明负荷为单相负荷，要尽可能平衡分接相序，否则中性线电流加大，导致能耗加大。
（4） 利用采光板的昼光照明设计。
（5） 应用声光结合控制装置及宾馆客房用节电装置。
2 供配电系统节能设计
供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。
（1） 优化用电负荷计算与负荷分配，选择最佳变压器负载率，从而降低变压器容量，减少变压器损耗。
（2） 采用集中或分散方式进行无功补偿，提高低压侧功率因数，使其大于0.9，减少变压器损耗及配电线路损耗。
（3） 合理确定配电点位置，配电间或配电柜应靠近负荷中心，从而减少电压损失与电能损耗。
（4） 控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，减少变压器、电动机、线路等的电能损耗。 （5） 采用峰谷调节能量控制。
3 暖通空调系统的自动控制
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50 %以上，系统节能潜力是巨大的，优化系统设计是节能的前提，系统的自动控制则是节能成败的关键。目前，暖通空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统。BA系统是智能建筑的特征之一，也是建筑节能的有效途径之一，节能效率达10%～30%。
3.1 系统接口设计
BA 系统工程师应与暖通空凋系统、强电系统工程师密切配合，以优化系统的接口设计，主要包括：
（1） 检测参数与传感器的选择；
（2） 风、水、蒸汽阀门管径的计算；
（3） 电动调节节阀的流量特性选择；
（4） 电力与照明配电柜（箱）的一次、二次接线原理图设计；
（5）与独立运行控制系统的通信接口设计。
3.2 节能控制优化设计措施
BA系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位，对系统的结构和参数进行最佳匹配，使整体效能最佳。例如，PID控制策略下的参数优化应考虑被控对象和环境条件等因素。从整体上讲，暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略：（1）机电设备启停优化控制；（2）变风量、变流量系统最优控制；（3）冬夏季部分负荷时水泵分设控制；（4）与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；（5）参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
4 太阳能光伏发电系统的应用
4. 1 太阳能光伏发电系统
太阳能属于可再生能源，其优点是减少污染、保护生态环境。独立运行太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、控制器、蓄电池和逆变器组成，若并网运行，则无需蓄电池组。
4. 2 系统应用
我国年均太阳能辐射量为5000WJ，年均日照时间为2200h，资源相当丰富。每平方米太阳能电池板的发电量按100W/h计算，则年发电量为
200kW以上。目前，太阳能光伏发电系统应用场所主要包括：
（1） 建筑物部分用电设备；
（2） 环境照明，如庭院灯、草坪灯等；
（3） 道路照明、体育场照明等。
4. 3 系统设计时应考虑的主要因素
（1） 用电负荷的性质、大小及每天工作的时间；
（2） 系统输出的电压等级；
（3） 阴雨天气时系统连续工作时间；
（4） 建筑物所在区域的太阳能辐射量和日照时间；
（5） 太阳能电池板的安装位置和抗风荷载的措施。
5 结束语
设计人员在建筑电气设计的过程中应加强节能意识，严格执行相关节能规范，熟知业主对设计建筑物的诉求程度，同时要知悉建筑物整体的运行过程中能源管理的相关细节和进程，最终设计出一套切实可行且节能低耗的电气方案。