建筑电气设计节能的原则及建筑电气设计中的节能措施
摘要：随着我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，能源的消耗也就急剧增加。建筑电气的能耗又在整个建筑的能耗中占有很大的比例，因此建筑电气的节能设计是非常有必要的。本文以建筑电气的概念及现状为切入点，分别阐述了建筑电气设计节能的原则及建筑电气设计中的节能措施。
关键词：建筑电气,节能,原则
一、建筑电气的概念及现状
建筑电气是指在建筑物中利用科学的理论知识和先进的电气技术，为人们创造人性化的电气系统。这里的电气技术包括电力技术、信息技术和智能化技术。
在经济快速发展的当今社会，我国对能源的消耗量越来越大，各类能源供不应求却存在着严重的浪费现象。近年来我国兴建了一大批大型及特大型的住宅小区和公共建筑，但是大部分都没有对建筑节能特别是建筑电气节能予以重视，长此以往必将造成巨大的资源浪费。
二、建筑电气设计节能的原则
1.满足建筑物的功能
这些功能包括：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；输送通道畅通无阻；特殊的工艺要求等。
2.考虑到实际经济效益
节能应考虑实际经济效益，不能一味地追求节能而消耗过高的投资，夜深人增加的部分投资能在较短的时间内通过节能降低的运行费用进行回收。
3.节省无所谓消耗的能量
首先应找出与发挥建筑物功能无关的能量消耗，再考虑采取措施节能。如变压器的功率损耗、传输电能线路上的有功损耗等，都是无用的能量损耗。
三、建筑电气设计中的节能措施
1.供配电系统节能设计
配电系统应从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模和发展规划以及当地供电条件，选择合理供电电压和供电方式，合理设计供配电系统，做到系统经济合理，简单明确，减少电能损失，并便于维护和管理。变电所低压侧至用电设备的配电级数要少，一般为2级~3级。
根据建筑布局、系统分配要求、用电设备分布等情况，并考虑供电半径及减少电能损耗，合理设置机房及竖井，变配电所及供配电设备应尽量靠近负荷中心。合理选择变压器的容量、台数、运行方式，合理调整负荷。季节性负荷较大或冲击性负荷严重影响电能质量时，设专用变压器，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
2.变压器节能
变压器的有功功率损耗用公式表示为：
△Pb―变压器的有功损耗（KW）：
P0―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。
P0部分为空载损耗又称铁损，它由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，变压器应选用节能型的。Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，由变压器绕组的电阻及流过绕组的大小决定，与负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。
3.减少变压器的能量损耗
（1）选用节能型变压器，如S9、SL9及SC8等型油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向钢片，由于“取向”处理，使钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗：45度全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。选用铜芯变压器，尽量降低变压器电阻的绕组的电阻，增大通过电流。
（2）合理确定负载率，目前一般以75%～85%为宜。20世纪80年代，我们通常将变压器负载率确定为50%，但事实上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。
（3）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。
4.电动机节能
建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等工种的设备配套的，设计中可采用变频调速器。变频调速器在负载下降时，能自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式可以提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。
另一种节能方式是采用软起动器，软起动器是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。此设备也可采用测速反馈、电压到速度随负载的变化而变化。该技术可用在电动机容量较大、又需要
频繁起动的设备中（例如电梯）以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场所。因为它从起动到运行，其电流变化不超过3倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。
5.照明节能
（1）选用优质的电光源
科学选用电光源是照明节能的首要工作。节能的电光源发光效率高，每瓦电能发出更多的光通量。以钠灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯(HID)具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不锈蚀等优点。钠灯是近年来发展的高效节能新光源，分高压钠灯和低压钠灯两种，光效为白炽灯的8~10倍，为高压汞灯的2~2.5倍。它的寿命可达1万~2万h，电能至光能的转换率可达30%。金属卤化物灯除具有上述优点以外，其中的陶瓷金属卤化物灯则代表了高强度气体放电灯的发展方向。陶瓷金属卤化物灯以其适合于商店的需要，尤其是适宜新鲜产品照明所需的高显色性和两种可供选择的色温的特点，成为了商业照明领域中最好的选择之一。
（2）选择节电的照明电器配件
各种电光源中均需要有电器配件，其中镇流器就是一个高耗能器件。例如，以往广泛的应用的直管荧光灯电感镇流器，其自身功耗为光源功率的20%左右，这是一个相当高的比例，意味着40W的灯，其镇流器就耗电约8W，其功率因数也只有0.5；而节能的电感镇流器电能损耗率小于10％，更节能的电子镇流器，电能损耗率只有3％―――5％，其功率因数能达到0.9。在量大面广的照明设计中，采用节能电子镇流器，节能的效果就非常明显。
（3）选择控制开关以充分利用自然光
自然光是免费的光源。充分利用自然光，就是要结合射入室内的自然光情况，合理地设置照明开关，使照明控制灵活、方便、合理。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，起到节电的作用。
（4）合理地选择照明方式
在满足照度标准的条件下，为节约电能，应选用一般照明、局部照明和混合照明相结合的照明方式。例如，工厂高大的机械加工车间，只用一航照明的方式，要想害到精细视觉作业所要求的照度，在每个车床上安装一个局部照明光源即可，这样既满足了照度要求，又达到了节电的目的。
（5）合理地选择照度值
选择照度是照明设计需要考虑的重要问题。照度太低，会损害工作人员的视力，影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。
四、结束语
总之，建筑电气工程的节能设计与应用在现实生活中是很有必要的，也是非常有意义的。建筑电气的节能设计潜力很大，电气设计人员应精心考虑、反复比较设计方案，在满足功能需要的前提下，拟定各项技术指标，采取行之有效的节能措施，真正达到节能的目的。
参考文献:
［1］何前爱.建筑电气照明设计中的节能措施.民营科技.2008,(8).
[2]李宏毅.金晶编著．建筑工程电气节能[M]．北京：中国电力出版社．2004．
[3]罗建华．建筑电气设计中的节能措施[J]．建筑与设计，2007
