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摘要： 建筑电气设计的节能已经直接影响到整个建筑工程的投资、 工期安全和质量等各个方面，降低建筑领域的能耗已是大势所趋。本文阐述了建筑电气设计节能的原则，针对建筑电气设计中的节能措施探讨。
关键词：建筑；电气设计；节能；原则；措施
Abstract: the design of the building electric energy saving is directly affect the whole building engineering investment period, safety and quality, and other aspects, reduce the energy consumption of the construction field is an inevitable trend. This paper expounds the design of the building electric energy principle, be aimed at building electrical energy saving measures in the design of discussion.
Keywords: architecture; Electrical design; Energy saving; Principle; measures
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
节能降耗是我国基本国策，能源问题始终是全球性的重大问题，我国是仅次于美国的能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重，建筑领域的能源消耗普遍高出世界平均水平 1 倍 ~2 倍，因此，降低建筑领域的能耗已是大势所趋 。
一、 建筑电气设计节能的原则
1、节能需满足建筑物的功能 。首先要保证建筑物用电安全性 、人
们生活的舒适性和工作效率。 所以应满足照明的照度、 色温、 显色指
数; 满足舒适性空调的温度及新风量，; 满足上下、 左右的运输通道畅通
无阻; ， 满足特殊工艺要求， 如体育场馆、 酒店 、餐饮娱乐场所一些必需
的电气设施用电， 展厅 、多功能厅等的工艺照明及电力用电等。
2、节能需满足建筑物的实际经济效益 。节能应考虑国情， 计及实际经济效益， 不能因为追求节能而过高地消耗投资， 增加运行费用， 电气工程师在设计时应该通过比较分析， 合理选用节能设备及材料， 使增加的节能方面的投资， 能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3、节能需减少无谓的能量消耗 。设计时首先找出哪些方面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 。如传输电能线路上的有功损耗， 变压器的功率损耗 、电能传输线路上的有功损耗， 都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量， 宜采用先进的调光技术 控制技术使其能耗降低。
4、节能需满足环境保护的先进性原则。 以提高能源利用率和综合效益为主要途径， 根据技术先进 、安全适用 、经济合理、 节约能源和保护环境的原则确定设计方案 。通过正确的计算， 合理选择电气设备及其控制方式， 尽量在不增加或少增加投资的前提下取得较显著的节电效果。
二、建筑电气设计中的节能措施
1、供配电系统的合理设计
（1）根据负荷容量、 供电距离及分布 、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和供电电压。 供配电系统应尽量简单可靠，操作方便，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。
（2）变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗。
2、 减少变压器的能量损耗
首先根据负荷情况， 综合考虑投资和设备运行费用， 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， 选用节能型变压器， 更换或改造高能耗的变压器。 据统计选用节能型变压器与无励磁调压变压器相比， 1OkV 系列其空载损耗和短路损耗分别降低41%和 l3%。
同一变电站的变压器尽量并联运行， 根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数 。在负荷变化的情况下， 如投运变压器台数和数量不变， 其负荷率和运行效率都将发生变化， 使其超出经济运行范围， 因此要及时投入或切除部分变压器， 以防止变压器轻载和空载运行。 对长期轻载( 负荷率在3O%以下) 的变压器， 必要时应按实际负荷更换小容量变压器， 以实现节能的目的 。另外， 还需考虑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， 降低变压器的运行环境温度， 平衡三相负荷， 合理选择变压器的接线方式等因素。
3、 减少线路上的能量损耗
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。 减少线路上的能耗必须引起设计重视 。线路上的电流是不能改变的， 要减少线路损耗 ，只有减小线路电阻。 减少线路的损耗应从以下几方面入手。
（1）应选用电导率较小的材质做导线 。铜芯最佳， 但又要贯彻节约用铜的原则。 因此， 在负荷较大的二类、 一类建筑中采用铜导线 ，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。
（2）减小导线长度; 首先, 线路尽可能走直线, 少走弯路, 以减少导线长度; 其次, 低压线路应不走或少走回头线, 以减少来回线路上的电能损失; 再次, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电距离;最后, 在高层建筑中 ,低压配电室应靠近竖井， 而且由低压配电室提供给每个竖井的干线， 不致于产生支线沿着干线倒送的现象， 尽可能减少回头输送电能的支线。
（3）增大导线截面: 对于比较长的线路， 除满足载流量 、热稳定 、保护的配合及电压损失所选定的截面、 再加大一级导线截面、 使大的干线截面传输较小的电流 、从而降低线路损耗。
4、提高供配电系统的功率因数
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。 功率因数的高低关系到输配电线路 、设备的供电能力，也影响到其功率损耗在供配电系统中的某些用电设备如电动机、 变压器。 灯具的镇流器以及很多家用电器等多为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。 通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低損耗的目的。
（1）提高用电设备的自然功率因数
设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗，在功率条件适当时，采用同步电动机等措施，以提高自然功率因数。 例如：选择电动机的经常负荷不低于额定容量的 40%；变压器负荷率宜在 75%~85%，不低于 60%。
(2）采用并联电力电容器补偿
采用并联电力电容器补偿作为人工无功补偿装置时，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿，即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿，高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。
在一般公建项目设计中，在变电所所有低压侧设无功功率集中自动补偿装置，补偿后的功率因数不低于 0.95（北京地区）。 低压补偿电容器选用干式全膜金属化电容器，分步投切，并装设过电压可自动切除的保护装置。
对高压钠灯 、金属卤化物灯等高强气体放电灯内配低压损耗的节能电感镇流器和补偿电容，使其功率因数不小于 0.9；对荧光灯采用高性能、 低谐波电子镇流器，使其功率因数达到 0.95 以上。
5、 照明系统的节能
照明节能是一项系统工程， 照明系统的节能设计一方面照度 、色温、 显色指数要达标， 另一方面又要达到节能的目的 。由于电气照明设备的耗电量与照明方式、 用电使用时间、 照明设备损耗、 房间面积、 照明器数量等因素成正比关系， 与照明电气的发光效率成反比关系 。因此， 照明系统的节能设计可从以下方面来综合考虑:
(1)合理选择高效节能电光源。 照明光源应选择发光效率高、 顯色性好使用寿命长、 启动可靠方便快捷、 性能价格比高的高效光源。 在满足照明质量的前提下， 一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯， 高大车间 厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯 、金属卤化物灯等高效气体放电光源; 另外推广使用低能耗性能优的光源用电附件， 如电子镇流器 节能型电感镇流器 电子触发器以及电子变压器等;
(2)减少设备使用时间 。合理选择照明电路控制方式通过光线感应可根据环境光自动控制灯光回路的开闭。 当环境光变亮时，可自动关闭部分灯光， 通过人体感应可自动控制灯光的开关。 建筑物应尽量利用自然采光， 采用透光性能较好的玻璃门窗。
(3)合理选择照明线路 。照明系统可由单相二线 、两相三线 、三相四线三种方式供电三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。 因此， 照明系统应尽可能采用三相四线制供电。
6、电动机节能设计
根据负荷特性合理选择电动机，采用高效率的电动机。恒负载连续运行，功率在 250kW 及以上，宜采用同步电动机。
异步电动机在满足机械负载要求的前提下，采取调压节电，并使电动机工作在经济运行范围内。 在设计中，动力 、空调系统中的电机型设备，在满足工艺专业实际需求下，合理采用变频调速控制等节能措施，使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。异步电动机在安全，经济合理的条件下，可采取就地补偿，提高功率因数，降低线路损耗。
电气节能是一个系统工程， 建筑电气节能设计充分考虑如何在满足建筑物的功能的前提下，尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率， 这个问题节能设计的出发点， 从这个出发点 ，我们才能够因地制宜地设计合适的节能方案。
参考文献：
[1]徐水欣， 张松滨． 谈建筑电气的节能策略［J］． 经济技术协作信息 2008( 27)
[2] 曹华清. 论现代建筑电气设计节能的若干因素[J]. 中国城市经济, 2011,(14)
[3] 张璐琪. 高层建筑电气设计分析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(19)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：建筑；电气设计；节能；原则；措施
Abstract: the design of the building electric energy saving is directly affect the whole building engineering investment period, safety and quality, and other aspects, reduce the energy consumption of the construction field is an inevitable trend. This paper expounds the design of the building electric energy principle, be aimed at building electrical energy saving measures in the design of discussion.
Keywords: architecture; Electrical design; Energy saving; Principle; measures
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
节能降耗是我国基本国策，能源问题始终是全球性的重大问题，我国是仅次于美国的能源消费大国，能源相对短缺，然而能源浪费却相应严重，建筑领域的能源消耗普遍高出世界平均水平 1 倍 ~2 倍，因此，降低建筑领域的能耗已是大势所趋 。
一、 建筑电气设计节能的原则
1、节能需满足建筑物的功能 。首先要保证建筑物用电安全性 、人
们生活的舒适性和工作效率。 所以应满足照明的照度、 色温、 显色指
数; 满足舒适性空调的温度及新风量，; 满足上下、 左右的运输通道畅通
无阻; ， 满足特殊工艺要求， 如体育场馆、 酒店 、餐饮娱乐场所一些必需
的电气设施用电， 展厅 、多功能厅等的工艺照明及电力用电等。
2、节能需满足建筑物的实际经济效益 。节能应考虑国情， 计及实际经济效益， 不能因为追求节能而过高地消耗投资， 增加运行费用， 电气工程师在设计时应该通过比较分析， 合理选用节能设备及材料， 使增加的节能方面的投资， 能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3、节能需减少无谓的能量消耗 。设计时首先找出哪些方面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 。如传输电能线路上的有功损耗， 变压器的功率损耗 、电能传输线路上的有功损耗， 都是无用的能量损耗; 又如量大面广的照明容量， 宜采用先进的调光技术 控制技术使其能耗降低。
4、节能需满足环境保护的先进性原则。 以提高能源利用率和综合效益为主要途径， 根据技术先进 、安全适用 、经济合理、 节约能源和保护环境的原则确定设计方案 。通过正确的计算， 合理选择电气设备及其控制方式， 尽量在不增加或少增加投资的前提下取得较显著的节电效果。
二、建筑电气设计中的节能措施
1、供配电系统的合理设计
（1）根据负荷容量、 供电距离及分布 、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和供电电压。 供配电系统应尽量简单可靠，操作方便，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。
（2）变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗。
2、 减少变压器的能量损耗
首先根据负荷情况， 综合考虑投资和设备运行费用， 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， 选用节能型变压器， 更换或改造高能耗的变压器。 据统计选用节能型变压器与无励磁调压变压器相比， 1OkV 系列其空载损耗和短路损耗分别降低41%和 l3%。
同一变电站的变压器尽量并联运行， 根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数 。在负荷变化的情况下， 如投运变压器台数和数量不变， 其负荷率和运行效率都将发生变化， 使其超出经济运行范围， 因此要及时投入或切除部分变压器， 以防止变压器轻载和空载运行。 对长期轻载( 负荷率在3O%以下) 的变压器， 必要时应按实际负荷更换小容量变压器， 以实现节能的目的 。另外， 还需考虑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， 降低变压器的运行环境温度， 平衡三相负荷， 合理选择变压器的接线方式等因素。
3、 减少线路上的能量损耗
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。 减少线路上的能耗必须引起设计重视 。线路上的电流是不能改变的， 要减少线路损耗 ，只有减小线路电阻。 减少线路的损耗应从以下几方面入手。
（1）应选用电导率较小的材质做导线 。铜芯最佳， 但又要贯彻节约用铜的原则。 因此， 在负荷较大的二类、 一类建筑中采用铜导线 ，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。
（2）减小导线长度; 首先, 线路尽可能走直线, 少走弯路, 以减少导线长度; 其次, 低压线路应不走或少走回头线, 以减少来回线路上的电能损失; 再次, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电距离;最后, 在高层建筑中 ,低压配电室应靠近竖井， 而且由低压配电室提供给每个竖井的干线， 不致于产生支线沿着干线倒送的现象， 尽可能减少回头输送电能的支线。
（3）增大导线截面: 对于比较长的线路， 除满足载流量 、热稳定 、保护的配合及电压损失所选定的截面、 再加大一级导线截面、 使大的干线截面传输较小的电流 、从而降低线路损耗。
4、提高供配电系统的功率因数
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。 功率因数的高低关系到输配电线路 、设备的供电能力，也影响到其功率损耗在供配电系统中的某些用电设备如电动机、 变压器。 灯具的镇流器以及很多家用电器等多为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。 通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低損耗的目的。
（1）提高用电设备的自然功率因数
设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗，在功率条件适当时，采用同步电动机等措施，以提高自然功率因数。 例如：选择电动机的经常负荷不低于额定容量的 40%；变压器负荷率宜在 75%~85%，不低于 60%。
(2）采用并联电力电容器补偿
采用并联电力电容器补偿作为人工无功补偿装置时，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿，即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿，高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。
在一般公建项目设计中，在变电所所有低压侧设无功功率集中自动补偿装置，补偿后的功率因数不低于 0.95（北京地区）。 低压补偿电容器选用干式全膜金属化电容器，分步投切，并装设过电压可自动切除的保护装置。
对高压钠灯 、金属卤化物灯等高强气体放电灯内配低压损耗的节能电感镇流器和补偿电容，使其功率因数不小于 0.9；对荧光灯采用高性能、 低谐波电子镇流器，使其功率因数达到 0.95 以上。
5、 照明系统的节能
照明节能是一项系统工程， 照明系统的节能设计一方面照度 、色温、 显色指数要达标， 另一方面又要达到节能的目的 。由于电气照明设备的耗电量与照明方式、 用电使用时间、 照明设备损耗、 房间面积、 照明器数量等因素成正比关系， 与照明电气的发光效率成反比关系 。因此， 照明系统的节能设计可从以下方面来综合考虑:
(1)合理选择高效节能电光源。 照明光源应选择发光效率高、 顯色性好使用寿命长、 启动可靠方便快捷、 性能价格比高的高效光源。 在满足照明质量的前提下， 一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯， 高大车间 厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯 、金属卤化物灯等高效气体放电光源; 另外推广使用低能耗性能优的光源用电附件， 如电子镇流器 节能型电感镇流器 电子触发器以及电子变压器等;
(2)减少设备使用时间 。合理选择照明电路控制方式通过光线感应可根据环境光自动控制灯光回路的开闭。 当环境光变亮时，可自动关闭部分灯光， 通过人体感应可自动控制灯光的开关。 建筑物应尽量利用自然采光， 采用透光性能较好的玻璃门窗。
(3)合理选择照明线路 。照明系统可由单相二线 、两相三线 、三相四线三种方式供电三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。 因此， 照明系统应尽可能采用三相四线制供电。
6、电动机节能设计
根据负荷特性合理选择电动机，采用高效率的电动机。恒负载连续运行，功率在 250kW 及以上，宜采用同步电动机。
异步电动机在满足机械负载要求的前提下，采取调压节电，并使电动机工作在经济运行范围内。 在设计中，动力 、空调系统中的电机型设备，在满足工艺专业实际需求下，合理采用变频调速控制等节能措施，使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。异步电动机在安全，经济合理的条件下，可采取就地补偿，提高功率因数，降低线路损耗。
电气节能是一个系统工程， 建筑电气节能设计充分考虑如何在满足建筑物的功能的前提下，尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率， 这个问题节能设计的出发点， 从这个出发点 ，我们才能够因地制宜地设计合适的节能方案。
参考文献：
[1]徐水欣， 张松滨． 谈建筑电气的节能策略［J］． 经济技术协作信息 2008( 27)
[2] 曹华清. 论现代建筑电气设计节能的若干因素[J]. 中国城市经济, 2011,(14)
[3] 张璐琪. 高层建筑电气设计分析[J]. 中国新技术新产品, 2011,(19)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。