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摘要：电气节能技术在建筑工程中的合理利用将大大降低建筑结构的能耗｡本文从电气设计阶段的变配电室选址、系统负荷计算，电气设备分布等方面出发，结合实际应用，从不同角度阐述了建筑电气技术在节能上的合理应用｡
关键词：建筑电气设计；节能；功率因数；设备布局
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、前言
节能已是长远的国策，对建筑电气设计而言，如何在设计阶段就实现节能的理念，制定可行的节能方案，已成为设计同行们共同关注的问题。
在建筑电气设计领域，设计人员对供配电系统中的节能方法有很多，将其归纳起来概括为以下几方面：
1、变配电室选址尽量选负荷中心，以便减少电能线路损耗
2、负荷计算要与实际相结合
3、提高功率因数
4、合理布局电气设备
本位讨论的重点为，设计人员在建筑电气设计中如何做到上述4点，从而达到节能的目的。
二、 电气节能设计应遵循的原则
电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，电气节能设计应遵循以下原则：
1、适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求, 来优化供配电设计，促进电能合理利用。
2、实际性。要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
3、节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗，比如电气设备自身的电能消耗，传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。
三、变配电室选址应为负荷中心
变配电室选址时应尽可能靠近负荷中心，以降低变配电系统中的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。这一点几乎在所有的变配电所规范和手册上都能找到，但是我们设计人员往往在设计时采用直线距离方法来确定负荷中心，这点其实是错误的，电能传输靠的是导电体，因此在确定负荷中心时必须以导电体实际路由长度为依据。
导体越长，导体电阻越大，那么消耗在导体上的电能就越多。不仅如此，导体越长，其感抗越大，最终导致整个配电系统中无功分量增大，功率因数降低。
四、负荷计算要与实际相结合
建筑电气中的负荷计算是在保证供电的安全可靠及使用功能得到满足，并考虑到今后发展空间的前提下进行的，节约电能也必须首先满足上述要求。
负荷计算主要包括估算法（包括单位产品耗电量法和功率密度法）、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等。其中需要系数法由于比较简单得到了广泛使用，因此建筑电气设计规范将需要系数法作为电气计算的主要方式。
建筑电气设计人员通常用需要系数法选择变压器容量，但经过笔者实际调查发现，设计人员设计的负荷为变压器的60%-80%，但实际负荷仅占变压器的30%-60%，甚至更低。这不仅造成了变压器安装时的一次资金投入浪费，也使变压器向整个配电系统中输入感性分量，是系统功率因数降低，不利于节约电能。
如某国有企业为住宅小区安装的一台容量为800KVA的箱式变压器，设计其负荷率为60%，但笔者与其主管物业部门共同调查时发现，这台变压器在夏天用电高峰期时平均负荷率为50%，而在冬天用电低谷期时其负荷率平均值仅为20%，有时甚至更低。并且地方电力检查部门也多次上门提出变压器负荷率过低，电能损失过大等问题。
对于建筑电气设计人员来说，进行负荷计算是要依据相关规范和手册进行，但对如下几点笔者和几位从事多年建筑电气设计工作的同事均达成共识，也不违反相关规范和手册要求：
1、对公共大型建筑如政府办公大楼、大型场馆，展厅会所等选择需要系数是可取上线；但对规划、面积、功能相对到位的商住楼、宅小区等可以取下限。
2、如果相关规范和手册上有推荐的需要系数值有上下限时建议取下限值。
3、按规范要求配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数；变配电所的计算负荷，为个配电干线计算负荷之和再乘以同时系数，这两点千万不要忽略，否则选择的变压器容量必定偏大。
4、当消防设备的用电负荷小于，火灾时切除的用电设备的负荷时，在负荷计算时应不考虑消防负荷，即减去消防负荷来确定变压器容量。
五、提高功率因數
在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。提高功率因数意味着：
1、提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
2、可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosΦ=0.5时的损耗是cosΦ=1时的4倍。
3、能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
4、可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
提高功率因数的方法主要分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法。其中为了提高自然因数的方法我们再设计时应尽量采用以下方法：
1、恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。
2、对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。
3、避免电机或设备空载运行。
4、合理配置变压器，恰当地选择其容量。
5、改善配电线路布局，避免曲折迂回等。
而人工补偿我们现在主要用的是加入无功补偿装置，如电容器，可以有就地补偿、分散补偿、集中补偿等
六、合理布局电气设备
建筑电气设计规范和建筑电气设计手册都强调了10KV变配电所要深入负荷中心，合理选择低压配电线路的路由，以减少电能损失。但实际设计当中真正做点这几点其实很难，因为建筑专业再设计时很少能考虑到电气这方面的需要，因此在设计阶段就需要与建筑专业进行积极沟通。随着民用建筑的发展和变化，下列问题是应该初步达成共识的：
1、对超高层建筑，根据用电负荷的配置和分布，是可以把相应的10KV变配电所布置在一定高度上，离负荷中心近的，建筑物的“避难层”处。
2、对于大型住宅小区，为了增加底下行车位，建筑结构处理已将地下层全部联通，对这样的建筑物，应将10KV变配电所布置在地下一层的中心位置，以缩短低压配电的供电距离。
3、对建筑物为长方形，长度超过80米左右的，赢在建筑物两侧（两侧一般按消防要求，都要有疏散楼梯），都应设有强、弱电间，一方面满足弱电布线的要求，另一方面也满足了楼层强电的合理配电路由，强、弱电间配套的竖井条件允许，尽可能接近地下一层10KV变配电所。
以上观点和文字所述是笔者和几位同行的一些见解和看法，希望能与其他同行共享并进行进一步讨论。
参考文献：
[1]刘素萍。建筑节能与围护结构[J].建筑报2001(7):6-7
[2]韩建新，颜宏亮。21世纪建筑新技术论丛[M].上海：同济大学出版社2000:131-132
[3]刘加平。建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程(2)：12-15
关键词：建筑电气设计；节能；功率因数；设备布局
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、前言
节能已是长远的国策，对建筑电气设计而言，如何在设计阶段就实现节能的理念，制定可行的节能方案，已成为设计同行们共同关注的问题。
在建筑电气设计领域，设计人员对供配电系统中的节能方法有很多，将其归纳起来概括为以下几方面：
1、变配电室选址尽量选负荷中心，以便减少电能线路损耗
2、负荷计算要与实际相结合
3、提高功率因数
4、合理布局电气设备
本位讨论的重点为，设计人员在建筑电气设计中如何做到上述4点，从而达到节能的目的。
二、 电气节能设计应遵循的原则
电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，电气节能设计应遵循以下原则：
1、适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求, 来优化供配电设计，促进电能合理利用。
2、实际性。要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
3、节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗，比如电气设备自身的电能消耗，传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。
三、变配电室选址应为负荷中心
变配电室选址时应尽可能靠近负荷中心，以降低变配电系统中的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。这一点几乎在所有的变配电所规范和手册上都能找到，但是我们设计人员往往在设计时采用直线距离方法来确定负荷中心，这点其实是错误的，电能传输靠的是导电体，因此在确定负荷中心时必须以导电体实际路由长度为依据。
导体越长，导体电阻越大，那么消耗在导体上的电能就越多。不仅如此，导体越长，其感抗越大，最终导致整个配电系统中无功分量增大，功率因数降低。
四、负荷计算要与实际相结合
建筑电气中的负荷计算是在保证供电的安全可靠及使用功能得到满足，并考虑到今后发展空间的前提下进行的，节约电能也必须首先满足上述要求。
负荷计算主要包括估算法（包括单位产品耗电量法和功率密度法）、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等。其中需要系数法由于比较简单得到了广泛使用，因此建筑电气设计规范将需要系数法作为电气计算的主要方式。
建筑电气设计人员通常用需要系数法选择变压器容量，但经过笔者实际调查发现，设计人员设计的负荷为变压器的60%-80%，但实际负荷仅占变压器的30%-60%，甚至更低。这不仅造成了变压器安装时的一次资金投入浪费，也使变压器向整个配电系统中输入感性分量，是系统功率因数降低，不利于节约电能。
如某国有企业为住宅小区安装的一台容量为800KVA的箱式变压器，设计其负荷率为60%，但笔者与其主管物业部门共同调查时发现，这台变压器在夏天用电高峰期时平均负荷率为50%，而在冬天用电低谷期时其负荷率平均值仅为20%，有时甚至更低。并且地方电力检查部门也多次上门提出变压器负荷率过低，电能损失过大等问题。
对于建筑电气设计人员来说，进行负荷计算是要依据相关规范和手册进行，但对如下几点笔者和几位从事多年建筑电气设计工作的同事均达成共识，也不违反相关规范和手册要求：
1、对公共大型建筑如政府办公大楼、大型场馆，展厅会所等选择需要系数是可取上线；但对规划、面积、功能相对到位的商住楼、宅小区等可以取下限。
2、如果相关规范和手册上有推荐的需要系数值有上下限时建议取下限值。
3、按规范要求配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数；变配电所的计算负荷，为个配电干线计算负荷之和再乘以同时系数，这两点千万不要忽略，否则选择的变压器容量必定偏大。
4、当消防设备的用电负荷小于，火灾时切除的用电设备的负荷时，在负荷计算时应不考虑消防负荷，即减去消防负荷来确定变压器容量。
五、提高功率因數
在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。提高功率因数意味着：
1、提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
2、可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosΦ=0.5时的损耗是cosΦ=1时的4倍。
3、能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
4、可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
提高功率因数的方法主要分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法。其中为了提高自然因数的方法我们再设计时应尽量采用以下方法：
1、恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。
2、对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。
3、避免电机或设备空载运行。
4、合理配置变压器，恰当地选择其容量。
5、改善配电线路布局，避免曲折迂回等。
而人工补偿我们现在主要用的是加入无功补偿装置，如电容器，可以有就地补偿、分散补偿、集中补偿等
六、合理布局电气设备
建筑电气设计规范和建筑电气设计手册都强调了10KV变配电所要深入负荷中心，合理选择低压配电线路的路由，以减少电能损失。但实际设计当中真正做点这几点其实很难，因为建筑专业再设计时很少能考虑到电气这方面的需要，因此在设计阶段就需要与建筑专业进行积极沟通。随着民用建筑的发展和变化，下列问题是应该初步达成共识的：
1、对超高层建筑，根据用电负荷的配置和分布，是可以把相应的10KV变配电所布置在一定高度上，离负荷中心近的，建筑物的“避难层”处。
2、对于大型住宅小区，为了增加底下行车位，建筑结构处理已将地下层全部联通，对这样的建筑物，应将10KV变配电所布置在地下一层的中心位置，以缩短低压配电的供电距离。
3、对建筑物为长方形，长度超过80米左右的，赢在建筑物两侧（两侧一般按消防要求，都要有疏散楼梯），都应设有强、弱电间，一方面满足弱电布线的要求，另一方面也满足了楼层强电的合理配电路由，强、弱电间配套的竖井条件允许，尽可能接近地下一层10KV变配电所。
以上观点和文字所述是笔者和几位同行的一些见解和看法，希望能与其他同行共享并进行进一步讨论。
参考文献：
[1]刘素萍。建筑节能与围护结构[J].建筑报2001(7):6-7
[2]韩建新，颜宏亮。21世纪建筑新技术论丛[M].上海：同济大学出版社2000:131-132
[3]刘加平。建筑节能与建筑设计中的新能源的利用[J].能源工程(2)：12-15