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摘要：文章阐述了建筑电气设计中的节能原则，从变压器容量选择、功率因数补偿、照明调光设备选择等方面，论述电气设计中的几种节能方法。
关键词：变压器损耗 功率因数 照明节能
0 引言
由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源——电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。
1 建筑电气节能的途径:
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Ｐｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋβ２其中：
△Ｐｂ——变压器有功损耗（ＫＷ）；
Ｐｏ——变压器的空载损耗（ＫＷ）；
Ｐｋ——变压器的有载损耗（ＫＷ）；
β——变压器的负载率。
Ｐｏ部分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，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。Ｐｋ是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。Ｐｋβ２用微分求它的极值，在β＝50％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。事实上50％负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。计及初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的容量，变压器的负载率应在75％～85％为宜。这样也可以做到物尽其用，因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年，20年后可能有更好的变压器问世，这样就可以有机会更换新的设备，才能使该建筑总趋技术领先地位。为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000ＫＶＡ，可选2台1000ＫＶＡ，不选４台500ＫＶＡ。因为选用前者可节能：△Ｐ＝４×（1.6＋4.44）－2×（2.45＋7.45）＝4.36ＫＷ（全按β＝100％计，同等条件，ＳＣ３变压器）。在变压器选择中，能掌握好上述三点原则，即满足了节约能源，又经济合理的原则。
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。其公式如下：△Ｐ＝31Φ２Ｒ×10－３（ＫＷ）；
式中：ＩΦ——相電流（Ａ）；
Ｒ——线路电阻（Ω）；
在一个工程中，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，大工程更是不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，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。线路电阻Ｒ＝Ｐ×Ｌ／ｓ，即线路电阻与电导Ｐ成正比，与线路截面Ｓ成反比，与线路长度Ｌ成正比，因此减少线路的损耗应从选用电导率较小的材质做导线、减小导线长度、增大导线截面几方面入手，在设计中，认真落实上述三条措施，就可减少线路上的能量损耗，达到了线路节能的目的。
2 提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输:
线路损耗的公式展开后得下列计算式：
△Ｐ＝３ＩΦ２Ｒ×１０－３＝（ＲＰ２／ＵＬ２＋ＲＱ２／ＵＬ２）10－３（ＫＷ）；
式中：ＵＬ——线电压（Ｖ）；
Ｐ——有功功率（ＫＷ）；
Ｑ——无功功率（ＫＶａｒ）；
前项RP2／UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项RQ2／UL2为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的，其措施有以下几种。提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于１５％的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到０.８５～０.９５，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。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，即Ｑ＝ＱＬ－ＱＣ，因此无功补偿，可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求量。无功补偿装置应就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。
3 照明部分的节能:
因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：①采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。各种光源每Ｗ的光通量Ｌｍ。从表中可以看出低压钠灯和高压钠灯的发光率最高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，只能在路灯或广场照明用，其中显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混合灯，用于工厂及体育馆照明，这也是量大面广的照明部分；发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自3200Ｋ～4000Ｋ，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此除用作商场、展厅的照明外，还广泛用在车站的候车室、码头的候船室、航空港的候机楼以及舞台的灯光照明等；一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明；荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三者组合的混光灯常用于生产厂房的照明。尽量不用或少用白炽灯，只有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画照明中才使用，虽然它光色好，显色指数最高，但达不到节能的目的。②建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。③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，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可利用调压的方式，固定几级调节，如北京地铁采用澳大利亚的调光设备就是如此。④荧光灯采用调电压调光，其节能效果并不显著。照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。
参考文献：
[1]赵君有等.电机与拖动基础.中国水利水电出版社2007年版；
[2]中国高等职业技术教育研究会指导.电路技术基础高等教育出版社2006年版
[3]郑志武,黄俊华.浅谈建筑电气设计中的节能方式广西城镇建设2005年12期
关键词：变压器损耗 功率因数 照明节能
0 引言
由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源——电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。
1 建筑电气节能的途径:
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Ｐｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋβ２其中：
△Ｐｂ——变压器有功损耗（ＫＷ）；
Ｐｏ——变压器的空载损耗（ＫＷ）；
Ｐｋ——变压器的有载损耗（ＫＷ）；
β——变压器的负载率。
Ｐｏ部分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，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。Ｐｋ是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。Ｐｋβ２用微分求它的极值，在β＝50％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。事实上50％负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。计及初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的容量，变压器的负载率应在75％～85％为宜。这样也可以做到物尽其用，因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年，20年后可能有更好的变压器问世，这样就可以有机会更换新的设备，才能使该建筑总趋技术领先地位。为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000ＫＶＡ，可选2台1000ＫＶＡ，不选４台500ＫＶＡ。因为选用前者可节能：△Ｐ＝４×（1.6＋4.44）－2×（2.45＋7.45）＝4.36ＫＷ（全按β＝100％计，同等条件，ＳＣ３变压器）。在变压器选择中，能掌握好上述三点原则，即满足了节约能源，又经济合理的原则。
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。其公式如下：△Ｐ＝31Φ２Ｒ×10－３（ＫＷ）；
式中：ＩΦ——相電流（Ａ）；
Ｒ——线路电阻（Ω）；
在一个工程中，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，大工程更是不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，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。线路电阻Ｒ＝Ｐ×Ｌ／ｓ，即线路电阻与电导Ｐ成正比，与线路截面Ｓ成反比，与线路长度Ｌ成正比，因此减少线路的损耗应从选用电导率较小的材质做导线、减小导线长度、增大导线截面几方面入手，在设计中，认真落实上述三条措施，就可减少线路上的能量损耗，达到了线路节能的目的。
2 提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输:
线路损耗的公式展开后得下列计算式：
△Ｐ＝３ＩΦ２Ｒ×１０－３＝（ＲＰ２／ＵＬ２＋ＲＱ２／ＵＬ２）10－３（ＫＷ）；
式中：ＵＬ——线电压（Ｖ）；
Ｐ——有功功率（ＫＷ）；
Ｑ——无功功率（ＫＶａｒ）；
前项RP2／UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项RQ2／UL2为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的，其措施有以下几种。提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于１５％的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到０.８５～０.９５，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。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，即Ｑ＝ＱＬ－ＱＣ，因此无功补偿，可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求量。无功补偿装置应就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。
3 照明部分的节能:
因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：①采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。各种光源每Ｗ的光通量Ｌｍ。从表中可以看出低压钠灯和高压钠灯的发光率最高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，只能在路灯或广场照明用，其中显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混合灯，用于工厂及体育馆照明，这也是量大面广的照明部分；发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自3200Ｋ～4000Ｋ，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此除用作商场、展厅的照明外，还广泛用在车站的候车室、码头的候船室、航空港的候机楼以及舞台的灯光照明等；一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明；荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三者组合的混光灯常用于生产厂房的照明。尽量不用或少用白炽灯，只有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画照明中才使用，虽然它光色好，显色指数最高，但达不到节能的目的。②建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。③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，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可利用调压的方式，固定几级调节，如北京地铁采用澳大利亚的调光设备就是如此。④荧光灯采用调电压调光，其节能效果并不显著。照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。
参考文献：
[1]赵君有等.电机与拖动基础.中国水利水电出版社2007年版；
[2]中国高等职业技术教育研究会指导.电路技术基础高等教育出版社2006年版
[3]郑志武,黄俊华.浅谈建筑电气设计中的节能方式广西城镇建设2005年12期