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摘要：建筑电气设计的节能潜力很大, 在工程设计中应精心考虑, 采用各种措施节约电能, 同时应满足科学性、经济性的要求。在选用节能的新设备时,应全面地了解其原理、性能、效果。本文探讨了建筑电气设计中的节能措施。
关键词：建筑电气设计节能措施
中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：
随着现代科学技术的发展，人民生活水平的不断提高，人们越来越认识到节约能源与可持续发展的重要性。随着奥运会的成功举办，奥运场馆和北京奥运的各项节能措施已经普遍被应用到生产生活的各个领域中。我们在民用建筑电气设计过程当中也应本着“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针”，在设计的各方面进行考虑，多融入节能设计。
1、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。
2、电动机的节能
建筑物中使用的电动机一般都是随设备配套提供的，在设备选型及招标时可以选择高效节能的产品，也可以通过控制系统实现节能的目的。
目前电梯电动机变频调速装置得到广泛的应用，交流调速性能指标得到极大的提高，可以获得1 0 % 以上的节能。电梯系统采用合理的调配与管理方式，可以减少电梯的无载运行。永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机比交流异步电动机+减速机结构系统节能达30%以上。对于人流较少场所的扶梯宜选用自动扶梯相控节能装置，自动判断运行负荷和效率状态，调整电机的运行功率，还可通过红外感应装置增加扶梯的自动开停功能，在无人状态时自动停止，有人时自动启动，使电机始终处于节能状态。
风机和水泵系统在建筑物中的耗能比重较大，根据风量和用水量的变化需求采用变频调速方案可显著节约电能，特别是供水系统可以节省水箱基建投资。
3、变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：
Δ P ＝ PO ＋β 2P K
式中Δ P —变压器的有功损耗（K W）
P O —变压器的空载损耗（K W ）
P K —变压器的短路损耗（K W ）
β－变压器的负载率
（1 ）P O 作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9、SL9、SC8 等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。
（2 ）P K 是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2P K 用微分求它极值时，是在β＝50％时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β＝ 5 0 ％负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75％— 85％之间。
（3 ）在选择变压器容量和台数时，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，使其工作在高效低耗区内。
4、照明节能
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。概括起来主要从四方面进行：
（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，主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、H I D 灯，根据技术的发展，还有一些新的光源也逐渐得到应用，例如光纤照明、L E D 等。各种光源均有其应用范围，但必须做到合理地应用。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。虽然从一次性投资来看是要高出一些，但从长远的效果来看，即从灯具的寿命、灯具的能耗来看，其综合效益比白炽灯要好许多。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。在实际的应用中，以上各类光源是很少单独使用。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有数。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（Room Cavity 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R C R 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，達到节能的效果。在附属装置的选择方面主要是针对镇流器。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。
（3 ）照明标准值。在《建筑照明设计标准》第５章给出了各类民用和工业建筑的照明标准值，为了与国际照明委员会的相一致，不同房间或场所的照度标准值仅给出一个，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。在照明设计中，最终的结果是要求所设计的照度值应满足要求。针对不同的建筑，其照度值是多少，应根据国家标准、国际源、灯具、附件、照度值选定后，则可确定灯具的数量，进行灯具的布置。
（4 ）照明控制。值得注意的是，在照明设计中，照明的控制方式对于照明节能同样起到了重要的作用。现有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼宇自控系统控制、智能控制（总线控制）、其他控制方式（采用探测器控制）等。在这众多的控制方式中，如何在照明设计中做到切合实际，是每位设计人员应十分注意的问题。既要做到方便，又要达到节能。
5、减少线路损耗
由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为：
Δ P ＝ 3I2R·10-3
式中：Δ P —三相输电线路的功率损耗（K W ）
Ｉ—线电流（A ）
R —线路相电阻（Ω）
其中R 线路电阻在通过电流不变时，
线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R＝ρL/S，即与导线电阻率、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑：
（1 ）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。
（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，综合考虑节能经济时还是合算的。
参考文献：
[1]郭霞.建筑电气设计节能措施分析探讨[J].四川建材,2008(4):280-282.
[2]中国建筑学会建筑电气分会. 民用建筑电气设计规范实施指南［S］.北京：中国电力出版社，2008.
关键词：建筑电气设计节能措施
中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：
随着现代科学技术的发展，人民生活水平的不断提高，人们越来越认识到节约能源与可持续发展的重要性。随着奥运会的成功举办，奥运场馆和北京奥运的各项节能措施已经普遍被应用到生产生活的各个领域中。我们在民用建筑电气设计过程当中也应本着“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针”，在设计的各方面进行考虑，多融入节能设计。
1、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。
2、电动机的节能
建筑物中使用的电动机一般都是随设备配套提供的，在设备选型及招标时可以选择高效节能的产品，也可以通过控制系统实现节能的目的。
目前电梯电动机变频调速装置得到广泛的应用，交流调速性能指标得到极大的提高，可以获得1 0 % 以上的节能。电梯系统采用合理的调配与管理方式，可以减少电梯的无载运行。永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机比交流异步电动机+减速机结构系统节能达30%以上。对于人流较少场所的扶梯宜选用自动扶梯相控节能装置，自动判断运行负荷和效率状态，调整电机的运行功率，还可通过红外感应装置增加扶梯的自动开停功能，在无人状态时自动停止，有人时自动启动，使电机始终处于节能状态。
风机和水泵系统在建筑物中的耗能比重较大，根据风量和用水量的变化需求采用变频调速方案可显著节约电能，特别是供水系统可以节省水箱基建投资。
3、变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：
Δ P ＝ PO ＋β 2P K
式中Δ P —变压器的有功损耗（K W）
P O —变压器的空载损耗（K W ）
P K —变压器的短路损耗（K W ）
β－变压器的负载率
（1 ）P O 作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9、SL9、SC8 等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。
（2 ）P K 是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2P K 用微分求它极值时，是在β＝50％时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β＝ 5 0 ％负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75％— 85％之间。
（3 ）在选择变压器容量和台数时，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，使其工作在高效低耗区内。
4、照明节能
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。概括起来主要从四方面进行：
（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，主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、H I D 灯，根据技术的发展，还有一些新的光源也逐渐得到应用，例如光纤照明、L E D 等。各种光源均有其应用范围，但必须做到合理地应用。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。虽然从一次性投资来看是要高出一些，但从长远的效果来看，即从灯具的寿命、灯具的能耗来看，其综合效益比白炽灯要好许多。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。在实际的应用中，以上各类光源是很少单独使用。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有数。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（Room Cavity 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R C R 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，達到节能的效果。在附属装置的选择方面主要是针对镇流器。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。
（3 ）照明标准值。在《建筑照明设计标准》第５章给出了各类民用和工业建筑的照明标准值，为了与国际照明委员会的相一致，不同房间或场所的照度标准值仅给出一个，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。在照明设计中，最终的结果是要求所设计的照度值应满足要求。针对不同的建筑，其照度值是多少，应根据国家标准、国际源、灯具、附件、照度值选定后，则可确定灯具的数量，进行灯具的布置。
（4 ）照明控制。值得注意的是，在照明设计中，照明的控制方式对于照明节能同样起到了重要的作用。现有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼宇自控系统控制、智能控制（总线控制）、其他控制方式（采用探测器控制）等。在这众多的控制方式中，如何在照明设计中做到切合实际，是每位设计人员应十分注意的问题。既要做到方便，又要达到节能。
5、减少线路损耗
由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为：
Δ P ＝ 3I2R·10-3
式中：Δ P —三相输电线路的功率损耗（K W ）
Ｉ—线电流（A ）
R —线路相电阻（Ω）
其中R 线路电阻在通过电流不变时，
线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R＝ρL/S，即与导线电阻率、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑：
（1 ）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。
（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，综合考虑节能经济时还是合算的。
参考文献：
[1]郭霞.建筑电气设计节能措施分析探讨[J].四川建材,2008(4):280-282.
[2]中国建筑学会建筑电气分会. 民用建筑电气设计规范实施指南［S］.北京：中国电力出版社，2008.