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摘要：在建筑工程中使用电气节能技术能够大幅度降低建筑物能耗。在电气节能技术的设计中应当以照明、变压器为重点选择，综合考虑配电系统、线路设计和提高功率因数等多方面因素，本文论述了电气节能技术在建筑工程的设计中应当怎样合理应用，以期达到节能的根本目的。
关键词：电气节能技术；工程设计；应用
Abstract: in building engineering electric energy conservation technology use could drastically lower building energy consumption. In the design of the electric energy conservation technology should be lighting, transformer for key selection, comprehensive consideration of the power distribution system, line design and improve the power factor and so on various factors, this paper discusses the technology in architectural engineering electric energy conservation in the design of the application shall be how reasonable, so as to achieve the fundamental goal of saving energy.
Keywords: electrical energy saving technology; Engineering design; application
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
引言
建筑电气节能设计应以实用的目的为出发点，做到技术可靠，先进安全的原则，按工程投资考虑经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资及增加运行费用，而是应该让增加的部分投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。建筑电气节能设计应节省无谓消耗的能量，在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，并从技术上、经济上进行比较后，再选定节能设备，绝不能只做表面形式上的节能。
1.电气节能技术在工程设计应用中的问题
电气节能技术尽管逐步引入到现代建筑行业当中，但是我们还应该清醒地认识到目前建筑行业的电气节能技术依然存在着诸多的现实问题，包括一些工程项目中由于用电数据不全面或者电气负荷计算不合理，以至于照度的设计和照明光源的选择不合理，变压器过大。同时，目前我国多数建筑节能设计的规范、标准没有把电气节能全面系统地纳入其中，使室内照明和电气等没有考虑到节能的方式，照明指标达不到既定标准，立面照明未设光控环节，造成一些电能表损耗白白浪费。另外，一些水泵、风机等的发动和停止仅设手动控制，电梯未设群控，自动扶梯没有设置节电感应控制等等。
2.电气节能技术在工程设计中的应用
2.1电动机节能设计
据电动机经济运行的原则合理选用电动机。如恒负载连续运行，功率在250kW及以上，宜采用同步电动机、功率在200kW及以上，宜采用高压电动机、除特殊负载需要外，一般不宜采用直流电动力。电动机功率选择，应根据负载特性和运行要求合理选择，使电动机工作在经济运行范围内。异步电动机当采取更换或改造措施时，须经综合功率损耗与节约功率计算及起动转距的校验后，在满足机械负载要求的条件下，使新投入的电动机工作在经济运行范围内。
其次是对轻载电动机采取降压运行方式实现节能。如改变电动机绕组接法，對经常处于轻负荷动行的电动机，应采用三角-星切换装置，将三角形接法的电动机改为星形接法，降低电机运行电压可以达到良好的节电效果。
还可以对电动机无功功率就地补偿。如远离电源的水源泵站电动力、距离供电点200m以上的连续运行电动机、轻载或空载运行时间校长的电动机、YZR或YZ系列电动机、高负载率变压器供电的电动机均应首先采用电动机无功功率就地补偿。
2.2照明系统节能设计
节能照明光源的选用荧光灯主要使用于层高4.5m以下的房间，如办公、商店、教室、图书馆、公共场所等。荧光灯应以直管荧光灯为主，直管荧光灯应选用细管径型（d<26mm），有条件时应选用直管十三基色细管荧光灯，以达到光效高、寿命长、显色性好的要求。一般室内空间高度大于4.5m且对显色性有一定要求时，宜采用金属卤化物灯，如体育场馆、高大工业厂房、商业场所等，因其高显色性、长寿命、光效高的特点使其替代了荧光高压汞灯。高压钠灯的发光特性与灯内的钠蒸汽压有关，标准高压钠灯光效高，显色性较差，适用于显色性无要求的场所；对显色性要求较高的场所，选用显色性改进型高压钠灯，高压钠灯可进行调光，光输出可以调至正常值的一半，系统的功耗减少到正常值的65%。
还可以采用智能照明控制系统，主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，根据不同切合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，关掉不必要的照明，在需要时自动开启，实现节能。
2.3空调用电的节能设计
民用建筑中空调型式有中央空调系统、分体式空调系统等，夏天空调用电占民用电的很大部分，中央空调系统可采用楼宇自控BA系统进行管理和控制，以达到节能目的；分体式空调采用遥控器控制开或关，空调待机功耗南方地区有2~3W，北方地区有5~8W，例如某单位有300台空调，一天待机为14h，待机功率为5W，一天耗能将达到21度电。对于住宅空调一般是设计一个插座或是带开关的插座，由于空调插座安装高度较高，平时操作很不方便，因而造成仅用遥控器关机，无法切除电源，为解决这一问题，可为空调插座设置一个独立开关进行控制，以便用遥控器关机时，顺手把空调机电源关掉；而对于单位办公大楼等的分体空调，电气设计有时往往与照明共用一个配电箱，这样一来要想关掉空调电源，必然要大楼管理人员到各层配电箱处关掉空调电源回路，工作量很大也很麻烦，因而往往造成空调处于待机状态，甚至连春、秋、冬季也处于待机状态，造成电能的大量浪费，而且还是一个火灾隐患。解决这一问题，空调用电可设置专用配电控制箱进行供电，其远程控制可设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。
3.电气节能技术应用的深化
3.1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：
ΔP＝P0＋β2Pk
式中ΔP为变压器的有功损耗(KW)；P0为变压器的空载损耗(KW)；Pk为变压器的短路损耗(KW)；β为变压器的负载率。
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。PK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。β2PK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＝50％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。
3.2合理设计供配电系统及线路
根据负荷容量及分布、供电距离和用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，可达到节能目的。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辙数万米，线路上的总有功损耗相当可观，所以，减少线路上的损耗必须引起设计足够重视。由于线路损耗而R=ρL/S，则线路损耗AP与其电导率P、长度L成正比，与其截面S成反比。为此，应从以下几方面人手：选用电导率P较小的材质做导线。铜心最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝心导线。减小导线长度L，变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短线路供电距离，减少线路损失。
3.3增大线缆截面
对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况再加大一级线缆截面。假定加大线缆截面所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为M，则M/m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般来说，当线缆截面小于7mm2，线路长度超过100m时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。
合理调剂季节性负荷、充分利用供电线路。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春、秋两季空调不用时，以同样大的干线截面传输较小的负荷电流，从而减小了线路损耗。
总结
建筑电气的节能设计发展潜力很大。若从现在开始实施国家所要求的节能措施，据有关方面估算，到2020年所节约的能源将是十分可观的，相当于4～5个长江三峡电站的发电量，也就是相当于国家每年可减少电力建设方面的大量投资。因此，建筑电气设计工程技术人员应在满足功能需求的前提下拿出一套符合各种技术指标、行之有效而又切实可行的节能措施。
参考文献
[1]金奕.建筑电气节能措施[J].现代建筑电气，2010
[2]梁美贵.浅析建筑电气节能技术措施[J].科技资讯，2010
[3]李茹雪.对现代建筑电气节能设计的探讨[J].中国新技术新产品，2010
关键词：电气节能技术；工程设计；应用
Abstract: in building engineering electric energy conservation technology use could drastically lower building energy consumption. In the design of the electric energy conservation technology should be lighting, transformer for key selection, comprehensive consideration of the power distribution system, line design and improve the power factor and so on various factors, this paper discusses the technology in architectural engineering electric energy conservation in the design of the application shall be how reasonable, so as to achieve the fundamental goal of saving energy.
Keywords: electrical energy saving technology; Engineering design; application
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
引言
建筑电气节能设计应以实用的目的为出发点，做到技术可靠，先进安全的原则，按工程投资考虑经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资及增加运行费用，而是应该让增加的部分投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。建筑电气节能设计应节省无谓消耗的能量，在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，并从技术上、经济上进行比较后，再选定节能设备，绝不能只做表面形式上的节能。
1.电气节能技术在工程设计应用中的问题
电气节能技术尽管逐步引入到现代建筑行业当中，但是我们还应该清醒地认识到目前建筑行业的电气节能技术依然存在着诸多的现实问题，包括一些工程项目中由于用电数据不全面或者电气负荷计算不合理，以至于照度的设计和照明光源的选择不合理，变压器过大。同时，目前我国多数建筑节能设计的规范、标准没有把电气节能全面系统地纳入其中，使室内照明和电气等没有考虑到节能的方式，照明指标达不到既定标准，立面照明未设光控环节，造成一些电能表损耗白白浪费。另外，一些水泵、风机等的发动和停止仅设手动控制，电梯未设群控，自动扶梯没有设置节电感应控制等等。
2.电气节能技术在工程设计中的应用
2.1电动机节能设计
据电动机经济运行的原则合理选用电动机。如恒负载连续运行，功率在250kW及以上，宜采用同步电动机、功率在200kW及以上，宜采用高压电动机、除特殊负载需要外，一般不宜采用直流电动力。电动机功率选择，应根据负载特性和运行要求合理选择，使电动机工作在经济运行范围内。异步电动机当采取更换或改造措施时，须经综合功率损耗与节约功率计算及起动转距的校验后，在满足机械负载要求的条件下，使新投入的电动机工作在经济运行范围内。
其次是对轻载电动机采取降压运行方式实现节能。如改变电动机绕组接法，對经常处于轻负荷动行的电动机，应采用三角-星切换装置，将三角形接法的电动机改为星形接法，降低电机运行电压可以达到良好的节电效果。
还可以对电动机无功功率就地补偿。如远离电源的水源泵站电动力、距离供电点200m以上的连续运行电动机、轻载或空载运行时间校长的电动机、YZR或YZ系列电动机、高负载率变压器供电的电动机均应首先采用电动机无功功率就地补偿。
2.2照明系统节能设计
节能照明光源的选用荧光灯主要使用于层高4.5m以下的房间，如办公、商店、教室、图书馆、公共场所等。荧光灯应以直管荧光灯为主，直管荧光灯应选用细管径型（d<26mm），有条件时应选用直管十三基色细管荧光灯，以达到光效高、寿命长、显色性好的要求。一般室内空间高度大于4.5m且对显色性有一定要求时，宜采用金属卤化物灯，如体育场馆、高大工业厂房、商业场所等，因其高显色性、长寿命、光效高的特点使其替代了荧光高压汞灯。高压钠灯的发光特性与灯内的钠蒸汽压有关，标准高压钠灯光效高，显色性较差，适用于显色性无要求的场所；对显色性要求较高的场所，选用显色性改进型高压钠灯，高压钠灯可进行调光，光输出可以调至正常值的一半，系统的功耗减少到正常值的65%。
还可以采用智能照明控制系统，主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，根据不同切合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，关掉不必要的照明，在需要时自动开启，实现节能。
2.3空调用电的节能设计
民用建筑中空调型式有中央空调系统、分体式空调系统等，夏天空调用电占民用电的很大部分，中央空调系统可采用楼宇自控BA系统进行管理和控制，以达到节能目的；分体式空调采用遥控器控制开或关，空调待机功耗南方地区有2~3W，北方地区有5~8W，例如某单位有300台空调，一天待机为14h，待机功率为5W，一天耗能将达到21度电。对于住宅空调一般是设计一个插座或是带开关的插座，由于空调插座安装高度较高，平时操作很不方便，因而造成仅用遥控器关机，无法切除电源，为解决这一问题，可为空调插座设置一个独立开关进行控制，以便用遥控器关机时，顺手把空调机电源关掉；而对于单位办公大楼等的分体空调，电气设计有时往往与照明共用一个配电箱，这样一来要想关掉空调电源，必然要大楼管理人员到各层配电箱处关掉空调电源回路，工作量很大也很麻烦，因而往往造成空调处于待机状态，甚至连春、秋、冬季也处于待机状态，造成电能的大量浪费，而且还是一个火灾隐患。解决这一问题，空调用电可设置专用配电控制箱进行供电，其远程控制可设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。
3.电气节能技术应用的深化
3.1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：
ΔP＝P0＋β2Pk
式中ΔP为变压器的有功损耗(KW)；P0为变压器的空载损耗(KW)；Pk为变压器的短路损耗(KW)；β为变压器的负载率。
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。PK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。β2PK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＝50％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。
3.2合理设计供配电系统及线路
根据负荷容量及分布、供电距离和用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，可达到节能目的。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辙数万米，线路上的总有功损耗相当可观，所以，减少线路上的损耗必须引起设计足够重视。由于线路损耗而R=ρL/S，则线路损耗AP与其电导率P、长度L成正比，与其截面S成反比。为此，应从以下几方面人手：选用电导率P较小的材质做导线。铜心最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝心导线。减小导线长度L，变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短线路供电距离，减少线路损失。
3.3增大线缆截面
对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况再加大一级线缆截面。假定加大线缆截面所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为M，则M/m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般来说，当线缆截面小于7mm2，线路长度超过100m时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。
合理调剂季节性负荷、充分利用供电线路。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春、秋两季空调不用时，以同样大的干线截面传输较小的负荷电流，从而减小了线路损耗。
总结
建筑电气的节能设计发展潜力很大。若从现在开始实施国家所要求的节能措施，据有关方面估算，到2020年所节约的能源将是十分可观的，相当于4～5个长江三峡电站的发电量，也就是相当于国家每年可减少电力建设方面的大量投资。因此，建筑电气设计工程技术人员应在满足功能需求的前提下拿出一套符合各种技术指标、行之有效而又切实可行的节能措施。
参考文献
[1]金奕.建筑电气节能措施[J].现代建筑电气，2010
[2]梁美贵.浅析建筑电气节能技术措施[J].科技资讯，2010
[3]李茹雪.对现代建筑电气节能设计的探讨[J].中国新技术新产品，2010