建筑电气的节能设计探讨
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摘要：现代建筑要求健康、舒适、安全、节能、高效。建筑电气的发展也随着时代的进步不断的发展。作为二次能源的电能，如何降低损耗、高效利用，如何将节能技术合理应用到工程项目当中，已为建筑电气设计的焦点。
关键词：建筑 电气 节能
一、电气节能设计应遵循的原则
建筑电气节能应坚持以下三个原则：(1)应满足建筑物的使用功能，即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适卫生；满足上下左右的运输通道通畅无阻；满足特殊工艺要求。(2)节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是让该部分增加的投资，能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。(3)节能的着眼点，应是节省无为损耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的，再考虑采取相应的措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路的功率损耗都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，采用先进技术成果使其能耗降低。因此，节能措施也应该贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、建筑电气设计中的具体节能措施
1、供配电系统节能设计
供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。
(1)优化用电负荷计算与负荷分配，选择最佳变压器负载率，从而降低变压器容量，减少变压器损耗。(2)采用集中或分散方式进行无功补偿，提高低压侧功率因数，使其大于0.9，减少变压器损耗及配电线路损耗。(3)合理确定配电点位置，配电间或配电柜应靠近负荷中心，从而减少电压损失与电能损耗。(4)控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，减少变压器、电动机、线路等的电能损耗。(5)采用峰谷调节能量控制。
2、降低线路电器的功率损耗
在供配电系统中的用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，并从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗，要降低这部分损耗应采取以下措施：
对于供电线路，应采取选用电阻率较小的导线；设计线路走直线，在低压配电中尽可能不走回头路；变电所应靠近负荷中心，以减小供电半径；增大导线截面积，虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了运行费用；在输送功率不变的情况下，由于电能损耗与电流强度的平方成正比，与运行电压的平方成反比，在额定电压允许波动的幅度内，适当提高运行电压等等。
对于用电设备，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；用静电电容器进行无功补偿具体可采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式。
3、动力设备节能措施
(1)提高电动机效率，减小电动机损耗。由电源供给的能量一部分变成热能消耗在电动机内部。损耗越大，电动机温度上升越高，这不仅缩短了绝缘寿命，还浪费了电能。输出功率和输入功率之比称为电动机的效率，表示电动机把电能变成机械能的有效程度。因此，要提高效率，力求节电，就应尽可能地减小电动机内部的损耗。
(2)改进控制方式，提高运行效率。采用高效机器减小耗电量与标准电动机相比，效率高的电动机就相当于节电型的；改进控制方式、提高运转效率指电动机变速运转、改变定子频率调速，对于提高功率因数、节省电费见效直接；改变驱动容量达到最佳运转状态；防止空转，减小不必要的耗电量及改善动力传递方式，提高运行效率等。
(3)调速设备的改进。节能效果以变频器为最明显。交流调速就是以交流电动机作为电能和机械能的转换装置，通过对电能的控制来调节交流电动机的转矩与转速。长期以来，直流调速系统以其优越的调速性能一直占据着该领域的主导地位。近年来，由于电子技术及现代控制理论的发展和各种大功率半导体器件、集成电路及微型计算机的出现，交流调速技术得到飞速发展，直流调速优于交流调速的看法开始转变。不但可以节约大量电能，还可提高控制质量，是实现机电一体化的重要手段。
4、照明节能措施
(1)采用高光效光源。过去，白炽灯用得最广泛，因为它便宜且安装维护简单，但致命弱点是发光率太低，因此目前被各种发光率高、光色好、显色性能优异的新光源代替。(2)建筑物应尽量利用自然采光，采用透光性能较好的玻璃门窗。凡是可以利用自然光的这部分照明，可以采用灯光调节装置，根据照度进行灯光自动调节，达到节能的目的。(3)对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，采用调电压调光，以达到节能的目的。
总之，照明节能设计中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的照明或可变照度的照明采用成组分片的方式自动控制开停，从而达到节能的目的。
5、选用软启动器设备
比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软启动器。软启动器设备是按启动时间逐步调节可控硅以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此启动平稳，启动完毕，则全压投入运行。软启动器也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信息控制可控硅导通角，以达到转速随负载的变化而变化。软启动器通常用在电机容量较大、又需要频繁启动的水泵设备中，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从启动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但由于它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。因此，它要求散热条件较好、通风措施完善。
6、引进新的节能技术
应用节能技术是建筑电气系统提高能效、降低能耗的根本保证。
第一，变频调速技术。我国电气设备的额定工作频率为50Hz，固定频率、全压、恒定转速的电气设备往往运行在非节能状态。而采用变频调速技术，将根据负荷情况调节电气设备的工作频率、工作电压以及转速。
第二，冰蓄冷技术。冰蓄冷技术实际上是不节能的，其主要特点是调节用电负荷。建筑物用电高峰大多集中在上午8时到晚上21时，用电负荷较大；而夜间用电负荷较小。因此，昼夜间用电负荷不平衡。冰蓄冷空调就是利用用电低谷时段（夜间）制冷机组制冰，将冷量蓄存起来。而在用电高峰时段（白天），化冰取冷，以供空调系统之需要。
第三，热电冷联供。通过能源的梯级利用，燃料通过热电联产装置发电后，变为低品味的热能用于采暖、生活供热等用途，这一热量也可驱动吸收式制冷机，用于夏季的空调，从而形成热、电、冷三联供系统。热、电、冷三联供技术提高了能源的综合利用效率，能源利用率可达70%～90%。另外，对用户来说，三联供技术可以为用户节约运行费用，提高用户能源供应的可靠性。
总之，建筑电气的节能设计发展潜力很大。因此，建筑电气设计工程技术人员应在工程设计中应精心考虑，采用各种措施节约电能，同时应满足科学性、经济性的要求。在选用节能的新设备时，应全面地了解其原理、性能、效果。从技术上经济上进行比较，再选定节能设备，以达到真正的节能目的。
参考文献
[1] 顾爱营.电气节能设计的主要方法[J].中国新技术新产品.2010(11)
[2] 谢同建.浅谈建筑电气节能设计[J].江苏建筑.2010(12)
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