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【摘 要】本文主要介绍了建筑电气节能和建筑照明节能设计的内容。为了提高建筑电气设计质量，本文结合规范和工程管理经验，阐述了现代建筑电气设计的主要内容，并提出了建筑照明节能设计的具体办法。
【关键词】建筑电气节能；设计节能；照明节能
1 引言
能源问题是全球性的重大问题。2010年，我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，同比增长了6%。中国能源研究会常务副理事长周大地称中国已成为全球第一能源消费大国。据不完全统计，由于电力能源供应不足，全国约有20%以上的工农业生产能力不能发挥作用。这不仅限制了经济发展，积压和浪费了建设资金，同时也给人民生活带来不便。为了缓和我国电力能源供应的紧张局面，应坚持能源的开发与节约并重的方针，把节约能源放在优先地位。据报道，当前我国能源消耗强度偏高，是美国的3倍，日本的5倍，可见节能潜力巨大。
节省能源是我国经济建设中的一项重大政策，节约用电又是节省能源工作中的一个重要方面，它直接关系到企业的经济效益和人们的日常生活。而建筑节能在当下又是比较可行的节能方案，因此把建筑节能作为节省能源的一项政策来执行是必要的。
2 建筑电气节能环保
在现代建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。节电的设计方案，应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则来确定。采用合理的配电方式，采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电。
2.1 建筑电气节能的三原则
2.1.1 实用原则——满足建筑物的功能满足建筑物的功能，也就是说要满足舒适性空调的温度，满足照明的亮度，满足特殊工艺要求等等。
2.1.2 经济合理原则——实际效益建筑电气节能不能因为节能而使得实际投资过高，应该按照实际情况考虑实际经济效益。
2.1.3 技术先进原则——节省无谓消耗的能量采用先进的技术将与建筑物功能无关的能量消费实施节能措施。
2.2 建筑物电气节能途径
2.2.1 节能设计合理节能
建筑物由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大。因此在供配电系统的设计之初应做好以下几点：
（1）在供配电系统的设计之初，应根据负荷容量，供电距离及布局，用电设备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。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。
合理选择变压器的型号、容量和台数，适应在季节性和工作时间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）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，如电动机采用同步电动机等，电感性用电设备可选用带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。
供电质量的提高，使得电网电压稳定正常，这样不但延长使用设备的寿命，也增加了不必要的能量消耗。
2.2.2 利用自然光源
充分利用自然光源，不仅实现了节能环保的功能，而且还实现了经济效益。由于建筑的照明面积非常大，所以充分利用自然光源进行节能，其潜力和效果非常之大。自然光源是无需消耗能源的。在施工过程中，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。在设计中电气设计人员应与建筑专业配合，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。从而节约人工照明电能，在节能环保以及经济合理方面起到一定的作用。
2.2.3 建筑电气设备节能
建筑电气设备节能主要体现在以下方面：
（1）变压器
变压器应选用节能型的，以减少铁芯的涡流损耗和漏磁损耗，同时要将变压器的负载率提高到41%-63%，总损耗最小，具体数值随着变压器的不同而不同。
（2）电机
用变频调速的方法来减少电机轻载和空载运行。如建筑给排水所用水泵采用变频調速器，当所需水流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降，节能的经济效益是非常显著的。
2.2.4 高效照明
照明的节能设计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，从而最大限度地利用光能，具体的节能措施有以下几种：
（1）合理确定照明标准，配置合理照明方式
在照明设计之前应先详细了解工程概况，根据工程性质、功能、环境、规模，确定主要房间及场所的标准照度值和功率密度值，以判断照明设计是否满足标准。照度标准是固定的，要有效地控制单位面积灯具安装功率，根据照明不同需求，可将照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明。一般照明是指适合工作场所的照明设置；局部照明是指根据不同区域的不同要求，在同一场所内为满足特殊的需求而设置；混合照明就是以上两者的结合，当一般照明或局部照明都无法满足某些特殊场所的需要时，可以采取这种照明方式。
（2）合理选择光源，尽可能采用高效光源
光源是电能转换成光的器件，是实施照明节能的核心环节，其效率的高低很大程度上决定了照明系统效率的高低。光源的选择主要考虑光效、色温、显色指数、光源寿命、启动点燃和再启动时间等光电特性指标，以及价格和安装场所等因素。各种光源均有其应用范围，必须做到合理地选用。照明节能设计时光源选用应根据不同的使用场合，在满足照明质量的前提下，尽可能选择高光效光源，降低照明功率密度值。常用光源性能见表1。
（3）合理选择灯具，定期进行维护保养
灯具的主要作用是把光源的光通量分配到需要的方向，以提高光的利用率和避免眩光。一般效率较高的灯具都采用高反射率的材料和先进的工艺制作，如电化抛光的高纯铝板，透光性能好的防护罩，透光玻璃或有机玻璃，再就是密封性好，能防水防尘，尽可能地减少光的损失。灯具的效率是指其对光源光通量的利用率。任何材料制成的灯具对于光源幅射的光通量在经过反射或透射时，其效率总是小于1。因此，在选择灯具时应尽量选择配光曲线好、效率高的灯具。
另外，灯具在使用过程中不可避免地受到污染，如反光器的铝氧化，防护罩内外积尘生垢等等，势必造成光的损失，如不定期维护保养，则和上述道理相同，光源所消耗的功率大部分就浪费了。所以，在选择灯具时要选择密封性能达到IP55以上的灯具，减少维护工作量。
（4）选用优质的电器附件
使用低能耗、性能优的光源用电附件，如电子镇流器、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，灯具功率因数不小于0.9。
高压钠灯和金属卤化物灯等气体放电灯，点燃时都是弧光放电即灯泡的伏安特性是反比的，即电流增大时灯电压不是升高而是下降，必须串联一个具有正比的伏安特性的元件来平衡这种反比特性，具有这种特性的元件称为限流器或镇流器。优质电感镇流器具备阻抗稳定性好和伏安性好，功率因数高，功率损耗低等特点。这样才能稳定灯泡工作电流，延长灯泡使用寿命。
降低镇流器的功率损耗也是节能工作不容忽视的一个方面。以路灯为例，泰州市安装的汞灯和钠灯其所用的配套镇流器都选用优质产品，以平均每只镇流器降低功率损耗3W，全年点灯时间4000h计算，则可节电60000KWh。
2.2.5 选择合理的照明控制方式，科学控制开关时间
在照明设计中，照明的控制方式对照明节能同样起到了重要的作用。照明控制应根据建筑物的建筑特点、建筑功能、使用要求等具体情况，对照明系统进行分散、集中、手动、自动等经济实用、合理有效的控制。
具体方法有：
（1）每个照明开关所控光源数不宜太多。每个房间控制灯的开关数不宜少于2 个（设置1 只灯的除外）。
（2）房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜分组控制：所控灯列与侧窗平行分组；生產场所按车间、工段或工序分组；电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。
（3）居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明宜采用节能自熄开关。应急灯采用节能自熄开关，其开关应具有消防功能。
（4）公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制。
（5）旅馆的每间客房应设置节能控制型总开关，旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所，应采用夜间定时降低照度的自动调光装置。
（6）体育场馆比赛场地照明应分级控制，并应做到单灯控制。
（7）医院病房走道夜间应能关掉部分灯具。
（8）有条件的场所，宜采用下列控制方式：天然采光良好的场所，按该场所照度自动开关灯或调光；个人办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯；大中型建筑，按具体条件采用集中或集散、多功能或单一功能的自动控制系统。实现上述控制，简单的可采用定时开关、光控开关、可编程控制器等，复杂的可采用楼宇自控系统、智能照明控制系统等。
（9）为了保证照明系统运行达到规定的照度和照明质量，创造良好的光环境，并节约能源，维护与管理也是重要环节，照明节能设计应为此创造必要条件。设计应对用电单位按户分别计量和考核照明用电。公共建筑采用照明用电单独分项计量，通过分项计量，可以得到照明系统的实际耗电量，为节能诊断和制定节能措施奠定坚实的基础。
3 结束语
节能降耗是国家的基本国策，在建筑工程电气设计时应大力推广和实施国家的节能方针，在充分满足建筑物的功能要求的前提下，建筑电气节能设计中，相关工作人员应反复比较研究多个方案，从设计源头上熟悉理解建筑节能的多方应用，采取积极有效的措施，以达到真正节能的效果，创建一个适合节能的人居环境，实现人类与环境的可持续发展。
参考文献：
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16- 2008年版
[2]《供配电系统设计规范》GB50052－95年版
[3]《建筑照明设计标准》GB 50034-2004年版
[4]李海安，黎文安。实用建筑电气技术[M].北京：水力水电出版社，1996.
[5]郭帅。 关于建筑电气照明节能的探讨[J]. 山西建筑， 2009，（03）。
[6]张盼领。 建筑电气节能设计问题的几点探讨[J]. 科技风， 2009，（04）。
[7]吴海英，欧文权，何滔。 我国建筑电气节能的有效途径探讨[J]. 企业科技与发展， 2009，（04）。
[8]陈文林，郭栋。 住宅电气节能的应用[J]. 陕西建筑， 2008，（05）。
【关键词】建筑电气节能；设计节能；照明节能
1 引言
能源问题是全球性的重大问题。2010年，我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，同比增长了6%。中国能源研究会常务副理事长周大地称中国已成为全球第一能源消费大国。据不完全统计，由于电力能源供应不足，全国约有20%以上的工农业生产能力不能发挥作用。这不仅限制了经济发展，积压和浪费了建设资金，同时也给人民生活带来不便。为了缓和我国电力能源供应的紧张局面，应坚持能源的开发与节约并重的方针，把节约能源放在优先地位。据报道，当前我国能源消耗强度偏高，是美国的3倍，日本的5倍，可见节能潜力巨大。
节省能源是我国经济建设中的一项重大政策，节约用电又是节省能源工作中的一个重要方面，它直接关系到企业的经济效益和人们的日常生活。而建筑节能在当下又是比较可行的节能方案，因此把建筑节能作为节省能源的一项政策来执行是必要的。
2 建筑电气节能环保
在现代建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。节电的设计方案，应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则来确定。采用合理的配电方式，采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电。
2.1 建筑电气节能的三原则
2.1.1 实用原则——满足建筑物的功能满足建筑物的功能，也就是说要满足舒适性空调的温度，满足照明的亮度，满足特殊工艺要求等等。
2.1.2 经济合理原则——实际效益建筑电气节能不能因为节能而使得实际投资过高，应该按照实际情况考虑实际经济效益。
2.1.3 技术先进原则——节省无谓消耗的能量采用先进的技术将与建筑物功能无关的能量消费实施节能措施。
2.2 建筑物电气节能途径
2.2.1 节能设计合理节能
建筑物由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大。因此在供配电系统的设计之初应做好以下几点：
（1）在供配电系统的设计之初，应根据负荷容量，供电距离及布局，用电设备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。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。
合理选择变压器的型号、容量和台数，适应在季节性和工作时间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）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，如电动机采用同步电动机等，电感性用电设备可选用带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。
供电质量的提高，使得电网电压稳定正常，这样不但延长使用设备的寿命，也增加了不必要的能量消耗。
2.2.2 利用自然光源
充分利用自然光源，不仅实现了节能环保的功能，而且还实现了经济效益。由于建筑的照明面积非常大，所以充分利用自然光源进行节能，其潜力和效果非常之大。自然光源是无需消耗能源的。在施工过程中，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。在设计中电气设计人员应与建筑专业配合，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。从而节约人工照明电能，在节能环保以及经济合理方面起到一定的作用。
2.2.3 建筑电气设备节能
建筑电气设备节能主要体现在以下方面：
（1）变压器
变压器应选用节能型的，以减少铁芯的涡流损耗和漏磁损耗，同时要将变压器的负载率提高到41%-63%，总损耗最小，具体数值随着变压器的不同而不同。
（2）电机
用变频调速的方法来减少电机轻载和空载运行。如建筑给排水所用水泵采用变频調速器，当所需水流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降，节能的经济效益是非常显著的。
2.2.4 高效照明
照明的节能设计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，从而最大限度地利用光能，具体的节能措施有以下几种：
（1）合理确定照明标准，配置合理照明方式
在照明设计之前应先详细了解工程概况，根据工程性质、功能、环境、规模，确定主要房间及场所的标准照度值和功率密度值，以判断照明设计是否满足标准。照度标准是固定的，要有效地控制单位面积灯具安装功率，根据照明不同需求，可将照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明。一般照明是指适合工作场所的照明设置；局部照明是指根据不同区域的不同要求，在同一场所内为满足特殊的需求而设置；混合照明就是以上两者的结合，当一般照明或局部照明都无法满足某些特殊场所的需要时，可以采取这种照明方式。
（2）合理选择光源，尽可能采用高效光源
光源是电能转换成光的器件，是实施照明节能的核心环节，其效率的高低很大程度上决定了照明系统效率的高低。光源的选择主要考虑光效、色温、显色指数、光源寿命、启动点燃和再启动时间等光电特性指标，以及价格和安装场所等因素。各种光源均有其应用范围，必须做到合理地选用。照明节能设计时光源选用应根据不同的使用场合，在满足照明质量的前提下，尽可能选择高光效光源，降低照明功率密度值。常用光源性能见表1。
（3）合理选择灯具，定期进行维护保养
灯具的主要作用是把光源的光通量分配到需要的方向，以提高光的利用率和避免眩光。一般效率较高的灯具都采用高反射率的材料和先进的工艺制作，如电化抛光的高纯铝板，透光性能好的防护罩，透光玻璃或有机玻璃，再就是密封性好，能防水防尘，尽可能地减少光的损失。灯具的效率是指其对光源光通量的利用率。任何材料制成的灯具对于光源幅射的光通量在经过反射或透射时，其效率总是小于1。因此，在选择灯具时应尽量选择配光曲线好、效率高的灯具。
另外，灯具在使用过程中不可避免地受到污染，如反光器的铝氧化，防护罩内外积尘生垢等等，势必造成光的损失，如不定期维护保养，则和上述道理相同，光源所消耗的功率大部分就浪费了。所以，在选择灯具时要选择密封性能达到IP55以上的灯具，减少维护工作量。
（4）选用优质的电器附件
使用低能耗、性能优的光源用电附件，如电子镇流器、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，灯具功率因数不小于0.9。
高压钠灯和金属卤化物灯等气体放电灯，点燃时都是弧光放电即灯泡的伏安特性是反比的，即电流增大时灯电压不是升高而是下降，必须串联一个具有正比的伏安特性的元件来平衡这种反比特性，具有这种特性的元件称为限流器或镇流器。优质电感镇流器具备阻抗稳定性好和伏安性好，功率因数高，功率损耗低等特点。这样才能稳定灯泡工作电流，延长灯泡使用寿命。
降低镇流器的功率损耗也是节能工作不容忽视的一个方面。以路灯为例，泰州市安装的汞灯和钠灯其所用的配套镇流器都选用优质产品，以平均每只镇流器降低功率损耗3W，全年点灯时间4000h计算，则可节电60000KWh。
2.2.5 选择合理的照明控制方式，科学控制开关时间
在照明设计中，照明的控制方式对照明节能同样起到了重要的作用。照明控制应根据建筑物的建筑特点、建筑功能、使用要求等具体情况，对照明系统进行分散、集中、手动、自动等经济实用、合理有效的控制。
具体方法有：
（1）每个照明开关所控光源数不宜太多。每个房间控制灯的开关数不宜少于2 个（设置1 只灯的除外）。
（2）房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜分组控制：所控灯列与侧窗平行分组；生產场所按车间、工段或工序分组；电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。
（3）居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明宜采用节能自熄开关。应急灯采用节能自熄开关，其开关应具有消防功能。
（4）公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制。
（5）旅馆的每间客房应设置节能控制型总开关，旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所，应采用夜间定时降低照度的自动调光装置。
（6）体育场馆比赛场地照明应分级控制，并应做到单灯控制。
（7）医院病房走道夜间应能关掉部分灯具。
（8）有条件的场所，宜采用下列控制方式：天然采光良好的场所，按该场所照度自动开关灯或调光；个人办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯；大中型建筑，按具体条件采用集中或集散、多功能或单一功能的自动控制系统。实现上述控制，简单的可采用定时开关、光控开关、可编程控制器等，复杂的可采用楼宇自控系统、智能照明控制系统等。
（9）为了保证照明系统运行达到规定的照度和照明质量，创造良好的光环境，并节约能源，维护与管理也是重要环节，照明节能设计应为此创造必要条件。设计应对用电单位按户分别计量和考核照明用电。公共建筑采用照明用电单独分项计量，通过分项计量，可以得到照明系统的实际耗电量，为节能诊断和制定节能措施奠定坚实的基础。
3 结束语
节能降耗是国家的基本国策，在建筑工程电气设计时应大力推广和实施国家的节能方针，在充分满足建筑物的功能要求的前提下，建筑电气节能设计中，相关工作人员应反复比较研究多个方案，从设计源头上熟悉理解建筑节能的多方应用，采取积极有效的措施，以达到真正节能的效果，创建一个适合节能的人居环境，实现人类与环境的可持续发展。
参考文献：
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ16- 2008年版
[2]《供配电系统设计规范》GB50052－95年版
[3]《建筑照明设计标准》GB 50034-2004年版
[4]李海安，黎文安。实用建筑电气技术[M].北京：水力水电出版社，1996.
[5]郭帅。 关于建筑电气照明节能的探讨[J]. 山西建筑， 2009，（03）。
[6]张盼领。 建筑电气节能设计问题的几点探讨[J]. 科技风， 2009，（04）。
[7]吴海英，欧文权，何滔。 我国建筑电气节能的有效途径探讨[J]. 企业科技与发展， 2009，（04）。
[8]陈文林，郭栋。 住宅电气节能的应用[J]. 陕西建筑， 2008，（05）。