【摘 要】建设节约型社会，减少能源消耗是我们国家可持续发展的要求。本文从建筑电气设计角度出发，阐明了在建筑电气设计时应遵循的原则，并结合实际从供配电系统、照明系统、线路损耗和空调系统等四个方面，指出了节能设计的方向和设计中应注意的问题。
【关键词】建筑电气 设计 节能
一、前言
随着我国经济的日益进步与发展，能源的消耗量日益增加，能源消耗中的损耗问题也日益严重。建筑行业的迅猛发展使得建筑上的能源损耗也受到人们日益广泛的关注。近年来，建筑上的电气节能设计越来越受到人们普遍关注。如何合理地利用电气节能设计降低能耗，提高经济效益，对促进我国国民经济发展具有十分重要的意义。
二、建筑电气设计中应遵循的原则
建筑电气节能设计既不能盲目为节能而节能，也不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价。建筑电气节能应当考虑经济、环境以及社会等因素，运用先进的技术实现能源的最大化，提高用能设备以及工艺能量的利用效率。
1、满足建筑物的功能
这主要包括：满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求；满足舒适性空调所需要的温度及新风量；满足特殊工艺要求，如体育场馆、医疗建筑、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、考虑实际经济效益
节能应考虑国情和实际经济效益，不能因为追求节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该通过比较分析，合理选用节能设备及材料，使增加的节能方面的投资能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
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。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。
三、建筑电气节能设计
电气节能设计要求在设计过程中应进行方案比较，从可靠性、经济性及节能等多方面进行综合考虑，通过合理的运行方案减少不必要的能源损耗。依据建筑电气的最基本特征，本文从建筑的供配电系统节能设计、照明系统的节能设计、减少电路损耗、暖通空调系统的节能等四个方面详细介绍了建筑电气节能设计中的一些有效措施。
1、供配电系统节能设计
根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备的特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。设计中应做到以下几个方面。
（1）供配电系统应尽量做到简单可靠，同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。
（2）合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V，但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的，经方案比较可以选择10/6kV的设备。
（3）变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在100 m以内，供电线路的电压损失满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。
（4）合理选择变压器。变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要由铁损和铜损组成。铁损又称空载损耗，其与负载大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，因此选择变压器时应选择高效低耗的节能型变压器。铜损与负载大小有关，故选择变压器的容量和台数时，应根据负荷运行的时间性变化，相应的选择变压器的运行参数与台数，尽量减少不必要的损耗；变压器的容量不宜过大，以免供电线路过长而增加线路的损耗。选择负载率适宜的变压器，变压器最佳经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间；优化变压器的运行方式，对负荷进行合理分配，选择与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区。另外还应考虑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。
（5）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。
（6）配电设计时尽量使三相负荷达到平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小相负荷不小于平均值的85%。可采用移相平衡法或容抗平衡法来改善系统的平衡，以减少因不平衡带来的最大相的多余损耗。
（7）合理进行谐波的预防和治理。谐波的危害很大，能够使变压器产生附加损耗，使电动机效率降低，发热增加。谐波电压会使电缆绝缘局部放电增加，谐波电流会引起电气设备及配电线路过载从而导致能耗增加。因此，设计时要采取措施有效治理谐波，使用户注入电网的谐波符合国家有关标准和当地电力公司的相关规定。
（8）合理选择电缆、导线截面。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，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、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量，进行选择。
2、照明系统节能设计
照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下，尽量减少照明回路中的能量损失， 从而达到能量利用的最大化。照明节能设计的措施通常有如下几种。
（1）严格执行国家《建筑照明设计标准》， 根据工作、生产、学习和生活对视觉的要求，选择合理的照度标准，同时对要求照度提高的场所尽量采用混合照明方式以突出重点部分。
（2）充分利用天然光，天然光取之不尽，用之不竭，是绿色环保的照明方式。在设计中应尽量考虑到天然光与人工照明的充分结合，充分利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明，从而达到节省照明电能的目的，这是节约照明耗能的重要方式之一。
（3）合理选择光源，在满足显色性、启动时间等要求的条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较的基础上，对不同的场所选择不同的光源；高度较低的室内场所（如办公室、会议室、教室、仪表电子生产车间及商店等），应采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯等光源；高度较高的室内场所（如工业厂房等），应采用金属卤化物灯或高压钠灯，也可采用大功率细管径荧光灯；室外场所，应选用高压钠灯等使用时间较长的气体光源以及利用太阳能作为能源。
（4）选用合理的照明灯具及镇流器， 其选择标准如下：①灯具光强空间分布曲线宜采用空间、平面相对等照度曲线。②灯具分类宜按光通量分布、光束角、防护等级划分。③灯具的能效应采用灯具的光输出比作为评价标准。④宜根据不同场所选用不同种类灯具的配光形式，直接配光灯具射出的光通量应最大限度地落到工作面上。⑤灯具的镇流器应选用电子型镇流器或节能型电感镇流器。
（5）选择合理的照明控制方式。对于手动控制，一是适当增加照明开关点以达到分区控制灯光的目的；二是可采用各种类型的节能开关， 如调光开关、定时开关、节点控制器等，都有显著的节能效果。而自动控制则包括红外遥控开关、光电照明控制、中央控制系统及智能照明控制等方式，可结合具体的工程实际选用。
（6）积极推广使用新型光源，发光二极管（LED）被称为绿色光源，其寿命长，光利用率高、耐振、温升低、低电压、显色性好、节电，白光LED灯较同等亮度的白炽灯耗电量减少约80%，节能潜力巨大。LED 灯目前在显示技术领域、标志灯和带色彩的装饰照明中占有举足轻重的地位。光纤照明是近年新发展起来的一门新照明技术， 它是采用光导纤维，利用全反射原理，通过光导纤维把光传送到需要的部位进行照明的一种新的照明方式。光纤照明的装饰性强，安全度高，现已广泛应用于建筑物立面装饰、室内装饰及水下装饰中。
3、降低线路损耗
当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其大小与线路参数及负荷密切相关。提高功率因数，减少电网无功功率及导线中的电阻等均能降低电网中的线损，具体措施如下。
（1）尽量选用电阻率较小的导线，铜导线较佳，铝导线次之。
（2）线路路径的选择应合理，尽量走直线，尽可能不走弯路；配电房应靠近负荷中心，以减少供电半径。
（3）合理选择导线截面，导线截面大小的确定应根据电流指标及经济条件来确定。对于较长的线路，在满足电流及电压降要求的情况下，可使导线截面适当放大，这样做虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能的目的。此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路的损耗。
（4）提高传输线路的电压等级，资料显示当电压提高10%时，耗能可降低17.4%，因此提高传输线路电压是降低线损的有效途经。
（5）提高系统的功率因数及设备的自然功率因数，线路损耗与电力用户的功率因数的平方成反比，因此提高功率因数也是降低线路损耗的有效措施。工程设计中应尽可能采用功率因数高的设备（如同步电动机等），对电感性设备可选用附有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）；设置无功补偿装置时，对容量大且平稳的负荷采用就地补偿方式，对容量较小或断续的负荷宜采用变电所低压侧集中补偿方式。
4、空调系统的节能
建筑总能源有50%左右是用于暖通空调系统，在考虑建筑电气节能时，空调系统这方面的节能应引起足够的重视。在进行空调电气节能设计时应遵循以下原则：机电设备启停优化控制；变风量、变流量系统最优控制；冬、夏季部分负荷时水泵分设控制；与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内二氧化碳浓度控制新风量等。合理选择控制模式并对各参数进行优化设置，挖掘系统节电潜能，使空调系统处于最佳运行状态，从而达到节能的目的。
四、结束语
建筑电气节能设计潜力很大，广大电气设计工作者在工作中应精心思量，反复权衡，从安全性、可靠性、经济性以及节能性等各个方面进行综合考虑，选择合理的设计方案，实现系统的节能目标。在实际设计过程中，不仅要充分了解相关建筑节能原则和标准规范，同时还要掌握先进的节能设计方法和新型节能电气产品，把节能措施灵活运用到建筑电气的每项工程中。从而达到真正有效的节约能源，为国民经济的可持续发展和建设节约环保的社会做出贡献。