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摘要：随着现代工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源问题被提到越来越重要的地位，其中建筑电力能耗问题尤为突出。作为一名电气设计工作人员，本文结合建筑设计的特点，从建筑照明及其控制的节能、供配電系统及电器产品的节能入手，探讨了建筑电气的相关节能措施。
关键词：建筑电气设计；供配电系统； 节能设计
中图分类号： F407.6文献标识码： A
0 引言
伴随着现代工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源问题被提到越来越重要的地位，相关行业主管部门也接连出台了不少关于节约能源的系列政策和文件。但据有关资料显示，建筑能耗占到全社会能源总消耗量的30% 左右，且有持续上涨的趋势。建筑电力能耗问题尤为突出，如何“节电能、降电耗”，进行电气节能设计已势在必行，建筑电气节能是一项技术性很强，影响因子复杂的工程。所以，电气节能设计应该引起电气设计人员足够的重视，认真的搞好电气工程的设计工作，在建筑电气设计中将节约能源的思想贯彻始终。为此，本文结合建筑设计的特点，从建筑照明及其控制的节能、供配电系统及电器产品的节能入手，探讨了建筑电气的相关节能措施。
1 建筑电气节能设计的原则
1.1 应满足建筑物的使用功能
这些功能包括满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及进风量；满足上下左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如游乐场所的一些游乐设施的设备用电，展厅的艺术照明及动力用电等。
1.2 考虑实际经济效益
节能应按照国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高的消耗投资，及运行费用，而是让该部分增加的投资尽可能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。
1.3 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的功能无关，再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明，采用先进技术成果使其能耗降低。因此，节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
1.4 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。
2 建筑电气节能设计的策略研究
2.1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。
2.2减少线路上的能量损耗。
据统计，线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。因此在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下，根据建筑的规模、用电负荷性质及容量，使电气位置合理的靠近用电负荷中心，应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面，从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。具体措施有: ①尽量选用电阻率P 较小的导线，如铜芯线和铝线。但又要贯彻节约用铜的原则，在负荷较大的一类、二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尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。③增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。另外利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。
2.3提高供配电系统的功率因数。
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，具体措施如下:①减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯。②用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数，同时又减少整体无功电流。
3 照明系统节能
（1）照明的节能设计。照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。通常的节能措施有以下几种：①充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能；②选用高效光源。照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改，这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切，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；③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，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器；④采用合理的控制方式。充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开习惯，在给定的时间和地点控制照明提供的照度，可有效地节能；采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房设置节能控制型总开关，对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯(应急照明除外)采用节能自熄开关等；公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置；
（2）提高供配电系统的功率因数。功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。具体方法有：①减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯)等；②用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数，同时，又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。
4 结语
建筑电气节能是一个系统工程，逐渐向着自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。建筑电气节能设计的措施还有很多，如提高电网功率因数、采用智能化系统、采用新型节能机电产品等。电气设计专业人员应高度重视节能设计理念，从安全性、可靠性、经济性及节能性等方面进行综合分析，全面掌握并运用有效的节能措施，拿出一套既符合各种技术指标又能够满足功能需求，行之有效而又切实可行的节能措施，从而真正实现“节电能、降电耗”的目的。
关键词：建筑电气设计；供配电系统； 节能设计
中图分类号： F407.6文献标识码： A
0 引言
伴随着现代工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源问题被提到越来越重要的地位，相关行业主管部门也接连出台了不少关于节约能源的系列政策和文件。但据有关资料显示，建筑能耗占到全社会能源总消耗量的30% 左右，且有持续上涨的趋势。建筑电力能耗问题尤为突出，如何“节电能、降电耗”，进行电气节能设计已势在必行，建筑电气节能是一项技术性很强，影响因子复杂的工程。所以，电气节能设计应该引起电气设计人员足够的重视，认真的搞好电气工程的设计工作，在建筑电气设计中将节约能源的思想贯彻始终。为此，本文结合建筑设计的特点，从建筑照明及其控制的节能、供配电系统及电器产品的节能入手，探讨了建筑电气的相关节能措施。
1 建筑电气节能设计的原则
1.1 应满足建筑物的使用功能
这些功能包括满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及进风量；满足上下左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如游乐场所的一些游乐设施的设备用电，展厅的艺术照明及动力用电等。
1.2 考虑实际经济效益
节能应按照国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高的消耗投资，及运行费用，而是让该部分增加的投资尽可能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。
1.3 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的功能无关，再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明，采用先进技术成果使其能耗降低。因此，节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
1.4 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。
2 建筑电气节能设计的策略研究
2.1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。
2.2减少线路上的能量损耗。
据统计，线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。因此在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下，根据建筑的规模、用电负荷性质及容量，使电气位置合理的靠近用电负荷中心，应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面，从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。具体措施有: ①尽量选用电阻率P 较小的导线，如铜芯线和铝线。但又要贯彻节约用铜的原则，在负荷较大的一类、二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尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。③增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。另外利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。
2.3提高供配电系统的功率因数。
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，具体措施如下:①减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯。②用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数，同时又减少整体无功电流。
3 照明系统节能
（1）照明的节能设计。照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。通常的节能措施有以下几种：①充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能；②选用高效光源。照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改，这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。光源的效率与电力消耗最为密切，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；③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，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器；④采用合理的控制方式。充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开习惯，在给定的时间和地点控制照明提供的照度，可有效地节能；采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房设置节能控制型总开关，对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯(应急照明除外)采用节能自熄开关等；公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置；
（2）提高供配电系统的功率因数。功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。具体方法有：①减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯)等；②用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数，同时，又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。
4 结语
建筑电气节能是一个系统工程，逐渐向着自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。建筑电气节能设计的措施还有很多，如提高电网功率因数、采用智能化系统、采用新型节能机电产品等。电气设计专业人员应高度重视节能设计理念，从安全性、可靠性、经济性及节能性等方面进行综合分析，全面掌握并运用有效的节能措施，拿出一套既符合各种技术指标又能够满足功能需求，行之有效而又切实可行的节能措施，从而真正实现“节电能、降电耗”的目的。