时间：2023-03-24 15:40:43
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气节能设计论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
2004年12月1日开始实施的《建筑照明设计标准>>(GB50034—2004)，对照明节能提出了严格的要求，其中第6，1，2～6，1，7条均为强制性条文，需按照功率密度值严格执行。由于按照功率密度值进行计算时，没有考虑到现在灯具产品均为节能产品，灯具的光通量较高，因此，在设计中是先按照规范规定的照度值设计房间或场所安装灯具的数量之后，再按照对应场所的功率密度值进行验算，以不超过标准规定的功率密度限值为合格，低于功率密度值则更为节能。
2，电气设备的选择
2，1照明光源的选择
根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和价格选择高效节能型光源。现在通常使用的T5、T8荧光灯管比以往的普通荧光灯管在单位功率上的光通量要大很多，这能够有效的节能。
在室外环境设计中，水底灯、埋地灯、台阶灯等均使用LED光源。对于气体放电灯等功率因数较低的光源，进行就地补偿，补偿后的功率因数不小于0.8。
2，2灯具镇流器的选择
自镇流荧光灯配电子镇流器，直管型荧光灯配电子镇流器或节能型电感镇流器，高压钠灯、金属卤化物灯配节能型电感镇流器；在大电压偏差的场所，宜配恒功率镇流器；功率小者可配电子镇流器。
2，3负荷计算及变压器的选择
2，3，1负荷计算
a，选择变压器容量时，一般应使变压器的经常性负载以在变压器额定容量的60％为宜。选取容量和电力负荷相适应的变压器，使变压器设计的负荷率在80％左右。
b，根据负荷的性质和工作的情况合理分配变压器所带负荷的回路。如：中央空调的负荷应和照明、动力负荷分开设置在不同的变压器。因为，空调负荷在秋冬季节会停止使用，这样空调变压器便可以停止使用，有利于保证变压器的运行负荷率。
c，负荷回路需要系数的选取：本工程宿舍部分用电均为单相人户，由于学校的宿舍和住宅性质的单身公寓不同，学生晚间在教学楼上自习的比较多，因此需要系数可以比单身公寓取的小一些，单身公寓一般需要系数取0.6～0.7，本工程学生宿舍的需要系数取值为0.5。投入使用至今没有出现过不良状况。
需要系数的选取对于经济比较发达和比较热的地区一般按照设计手册规定的值进行选取，其他地区可以按略低于规定的值进行选取。
d，变压器同期系数的选取：本工程在设计过程中将教学楼和宿舍楼的用电负荷尽量均匀的设置在同一变压器内，由于一个学生不会同时出现在宿舍和教学楼内，这样计算变压器时的同期系数可以选择的小一些，本工程的同期系数取值一般为0.75～0.8。
合理的选择需要系数及同期系数能够有效的减小变压器的设计容量，从根本上达到节能的目的。
2，3，2变压器的选择
在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，因此选择低损耗的变压器对电力系统节能具有非常重要的意义。被中国节能协会作为“新型节能产品”予以重点推广的SGBll一R系列卷铁芯干式变压器比SC(B)9系列产品年耗电量平均降低10.85％。由于SGB11系列变压器的卷铁心结构改变了传统的叠片式铁芯结构，使空载损耗降低20％～35％，空载电流减少60～80％。因此，SGB11系列变压器在减少损耗方面起到非常重要的作用。这种产品性能价格比是目前变压器产品中最佳的，从节能的角度考虑本工程优先选择了这种节能型变压器。
2，4电缆的选择
这里所指的能源并不应该单纯指电能，而是自然界中存在的各种可再生和不可再生的能源的总称，因此金属的使用也纳入了本文的讨论范围内。在建筑电气材料中用量最大的应该是电缆和电线了。如何能够节省电缆和电线的使用量，也是节省能源的主要方面。
电缆截面选择的方法主要有两种；按照持续允许电流选择和按经济电流密度选择。当年最大负荷使用小时数相同的情况下，按后者选择的电缆通常比按前者选择的电缆截面大，这样不利于节约金属的使用量。
下面举例说明。在线路较长的情况下，照明配电箱计算电流为42A，选择配电箱上一级断路器额定电流为63A，此时按持续允许电流选择电缆并验算了电缆电压降的情况下，确定的电缆规格为YJV—1kV—5x16，而按照经济电流密度选择电缆规格为YJV—1kV～4x35+1x16，很明显后者选择的电缆截面要大很多。
因此参照样本上电缆载流量的值。按照经济电流选择电缆截面的大小更能节约金属使用量。
3，照明控制方式的设计
3，1充分利用天然光，并根据天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围。根据照明使用的特点，采取分区控制或适当增加照明开关点。如：一般办公室和教室的灯具布置是按照平行于窗户方向布置和控制灯具的，而书库则是按照与书柜的水平方向布置并控制灯具的。
3，2公共走道灯具及应急照明灯均可采用声光控开关。
本工程的综合楼为二类高层建筑，走道照明均采用节能自熄开关，并对电梯厅和楼梯间的灯具采取了应急时能强制点亮的控制措施。图1、图2为应急时强制点亮控制原理图。
3，3校区的室外环境电气设计，根据不同的时间和不同的气氛，设置了多种灯光场景，如：平时、节假日、重大节日等，开启灯具的数量是不同的。平时则按后半夜和前半夜两个时段开灯，每天进入后半夜时可关掉景观照明，仅维持主要功能照明即可。
3，4对于大型的停车场、办公楼、会议室和观众厅等场所还可以通过设置楼宇自动控制系统对灯具进行控制，从而达到节能的目的。
建筑电气的节能措施还有很多方面，本文仅对此校园工程涉及到的方面进行了阐述。
4，结束语
电气节能的设计无论是在供配电系统还是在用电设备和材料的选择上，都有着很大的节能潜力。为实现节能的目的，对于我们电气设计人员来说就需要更加深刻的了解供、配电系统的设计原理，使整个系统能够工作在经济运行状态。同时，还要及时熟悉各种新型节能电气产品及控制系统，在设计中尽量采用节能产品。这样才能从根本上达到建筑电气节能的目的。
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｡随着我国经济的持续快速增长，作为二次能源的电能供需矛盾日益突出。在积极倡导节能减排、发展低碳经济的今天，如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要。下面结合工作实际，就建筑电气设计的几种节能措施谈谈一些看法。 关键词：建筑电气节能；供配电系统功率因数；谐波治理；照明节能；能源管理 Abstract: the paper should follow the principle of electrical energy saving design, from the power supply and distribution system design, the rational use of motor, the power factor compensation, harmonic control, lighting energy saving, renewable energy, energy management systems, etc., this paper discusses the reasonable application of building electrical energy saving.
Reasonable use of electrical energy saving technology in construction engineering will reduce the energy consumption of the building structure. Along with our country economy sustained and rapid growth in, as a secondary energy increasingly prominent contradiction between supply and demand of electric power. In actively advocating energy conservation and emissions reduction, development of low carbon economy today, how to put the energy saving measures throughout the process of electrical design is particularly important. Combined with working practice, under the building electrical design some opinions about several energy saving measures.
Keywords: building electrical energy saving; Power supply system power factor; Harmonic governance; Lighting energy saving; The energy management
中图分类号：S210.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1电气节能设计应遵循的原则
电气节能是建筑节能的重要组成部分，电气设计人员在设计过程中，应从适用性、安全性、可靠性及经济性多方面综合考虑，通过合理的设计及运行方案减少不必要的能源损耗。
因此,电气节能设计应遵循以下原则:
1.1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｡
1.2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｡
1.3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｡
2电气节能设计包括以下几方面内容
2.1合理设计供配电系统 根据用户的重要性、负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行。
2.1.1根据用电负荷的容量及分布，使变、配电所靠近负荷中心，以缩短低压供电半径，降低线路损耗，减少电压损失，满足供电质量要求。供配电线路长度不宜超过250m。
2.1.2供配电系统应简单可靠，配电级数不宜过多，同一用户内，高压配电级数不宜多于两级；变压器二次侧至用电设备间的低压配电级数不宜超过三级，尽量减少电能损耗。由两路进线供电的系统，宜采用两路电源同时运行的方式，以减少正常运行时的线路损耗。
2.1.3合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。供电电压等级的确定应考虑技术经济合理性及电力公司的相关规定等因素。当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜以10(6)kV供电。对大型公共建筑的空调冷水机组，考虑节能因素，经方案比较尽量采用10(6)kV冷水机组，但应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响。
2.1.4合理选择变压器。电力变压器应当选用10型及以上、非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器。变压器的长期工作负载率不宜大于0.85，在选择变压器容量和台数时，应灵活根据负荷变化情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，以实现其经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。此外，降低变压器的环境温度、平衡三相负荷、合理选择变压器接线方式、季节性造成的负荷变化时灵活投切变压器等也是降低能耗的有效途径。
2.1.5减少线路能量损耗。在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下，应按经济电流密度合理校验、选择导线截面，从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的。
2.2降低电动机电能损耗，提高电动机使用效率
2.2.1根据负荷特性合理选择高效率电动机，提高电动机运行的效率和功率因数。
2.2.2功率较大的电动机可以采用变频调速器(消防设备除外)，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。
2.2.3采用软启动器，使电机启动平稳，保证电网电压的波动在要求范围内。
2.3合理提高供配电系统中的功率因数
2.3.1 正确设计和选用变流装置,对直流设备的供电和励磁,应采用硅整流或晶闸管整流装置,取代变流机组､汞弧整流器等直流电源设备｡
2.3.2 限制电动机和电焊机的空载运转｡设计中对空载率大于50%的电动机和电焊机, 可安装空载断电装置;对大､中型连续运行的胶带运输系统,可采用空载自停控制装置;对大型非连续运转的异步笼型风机､泵类电动机,宜采用电动调节风量､流量的自动控制方式, 以节省电能｡ 2.3.3条件允许时,采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机,在经济合算的前提下,也可采用异步电机同步化运行｡ 设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器，降低线路感抗，采用正确的电线、电缆敷设方式，提高用电单位的自然功率因数。当自然功率因数偏低，达不到电网合理运行要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。 转贴于 中国论文下载中心
2.4谐波治理 随着大量非线性负载的广泛使用，产生的大量谐波电流注入电网中，使电压波形产生畸变。可通过选用D，yn11变压器；设置滤波或隔离滤波装置；合理选择中性线截面；功率因数补偿电容器组串联消谐电抗器等措施抑制谐波，提高电能质量。
2.5照明节能 照明节能的基本原则是在保证不降低生产、作业视觉要求，不降低照明质量的条件下，力求减少照明系统中光能的损失，最有效地使用照明用电。因建筑照明量大而面广,故照明节能的潜力很大｡在满足照度､色温､显色指数等相关技术参数要求的前提下,照明节能设计应从下列几方面着手:
2.5.1采用符合要求的照度标准｡各类建筑按照《建筑照明设计标准》要求选择合理的照度标准｡不同场所应有目的地进行照明。由于我国幅员辽阔，各地区经济条件差别较大，民族习惯不同，因此还应结合现场实际情况，在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准，对标准值的确定应掌握适度，并合理利用局部照明。同时对要求照度较高的场所尽量采用混合照明方式,突出重点部分｡
2.5.2使用高效光源｡采用T5､T8直管荧光灯,小功率陶瓷金属卤化物灯等｡
2.5.3选用合理的照明灯具｡应在不同的使用场合，在满足照明质量的前提下，尽可能选择高光效的光源。为充分利用光源发出的光通量，在灯具选用时应注意选用配光合理、效率高、利用系数高的易清扫和换灯的灯具，优先选用开启式直接照明灯具，并选择电子镇流器或节能型高功率因数电感镇流器以提高功率因数。
2.5.4充分利用太阳光｡照明的最佳光源是阳光。太阳光是免费的，不需电力，也不造成污染。在写字楼里，如果在设计时能在大楼内部引入自然光线，员工会情绪更好，效率更高。在医院里，住在靠近窗户附近的病人康复得更快。现在有些窗户可以对光谱进行选择，引入日光的同时还可保持舒适。有一些创新的技术如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部。在灯具布置时，将所控灯列与侧窗平行，跟据日照强弱来进行灯具控制也是照明节能的有效手段。通过外窗利用天然光;适当部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术｡
2.5.5考虑照明环境｡照明环境装修多考虑浅色､光泽的表面,可增加光反射,无论天然光还是人工照明光,均可提高照度｡
2.5.6 采用合理的照明控制方式是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。照明控制系统分两大类：手动控制和自动控制。手动控制是指按照使用者的个人意愿来控制所属区域的照度水平。在照明开关应用中，我们应注意：
1、居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关。
2、每个照明开关所控光源数不宜太多。每个房间灯的开关数不宜少于2个(只设置一只光源的除外)。但手动控制最不利的一点是：当人们意识到自然光线不足时会开灯，但当天然光又恢复充足时没有什么因素促使他们把灯关掉。而且工作结束后如果灯还开着，这将浪费大量的电能。与传统的照明控制方式相比，近年来逐步发展起来的智能化照明控制系统体现出了强大的优越性。目前智能照明控制系统多数采用现场总线技术，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，实现节能。只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显。
2.6可再生能源利用 在条件允许的场所，合理利用太阳能、风能等可再生资源，有利于节能减排、改善能源结构、保护环境。
2.7采用建筑设备自动化管理控制系统 自动控制、监视和测量是自动化管理控制系统的三大要素。通过应用信息通信、计算机网络、自动化控制等智能化技术，对建筑物内采暖、通风和空气调节系统、给排水及热水供应系统、照明和其他各类用电设备系统的运行实施能效管理，确保各类设备系统运行稳定、安全可靠，从而达到提高能效、降低能耗的目的。
2.8建筑电气新技术的应用 为解决传统节能技术能源浪费大的问题,新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制｡ 另外,通过中控电脑则可监视和控制整个建筑的灯光､遮阳及空调设备,同时可以看到各区域､各房间的实际温度,并可设定各房间可调节温度的上下限;通过定时则可对定时上下班场所的灯光、空调､窗帘等进行定时控制｡所有这些措施都可以达到节能的目的,有效地降低建筑电气的能耗｡
民用建筑的节能潜力很大,建筑电气设计应充分考虑选择高效率的节能设备,应用先进的设计技术,按照节能标准进行设计,为人们提供健康､舒适､安全的居住､工作和活动空间｡
3结束语 电气节能已成为电气设计中的重中之重，作为建筑电气设计人员，应结合工程项目自身特点，精心设计、精心比较，采用切实可行的节能措施，把节能贯穿于电气设计过程始终，真正把节能理念落到实处，促进资源节约型社会的更好建立。
参考文献
1《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)中国建筑工业出版社2004
2《建筑节能设计统一技术措施》上海现代建筑设计(集团)有限公司编2009转
3龚国栋．浅谈建筑电气设计的节能[J]．浙江建筑2007（24）：54-56
4朱林根．21世纪建筑电气设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社
2001：970-985
关键词：火电厂；电气节能；节能技术；损耗
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
目前我国火电厂发电能力和当前的用电需求还存在一定的差距，甚至有些地方出现限电现象，严重影响了经济的发展。因此对电气设施采取节能措施是非常必要的。
从电气设计工艺专业的角度认为，火电厂的节能降耗中最直接的办法是节约燃料，提高锅炉燃烧效率与热力循环效率，降低传输热量损耗。加强引进火力发电的新材料、变频调节技术的使用，设计火电厂电气系统时采取节能措施，保证节能效果。
一、降低变压器的有功损耗
变压器损耗主要是空载损耗与负载损耗，变压器铁心的材质和变压器内部的结构决定空载消耗，负载消耗就主要由线圈的材质和导体截面决定。
（一）采用节能型变压器
随着科学技术的发展，变压器根据实践操作不断改进变压器构成，提升变压器节能功效。如今变压器在逐渐更新，以前S7和S9型的变压器已成为耗能的机器，而S10—1600／10型的节能变压器，空载损耗是1.8kW,负载是14Kw,是我国先今最佳的节能型变压器。
表110kV级配电变压器的损耗对照表
（二）调整变压器运行方式节约耗能
最大限度的减少空在运行变压器数量。在火力发电厂，大容量高压启动备用变压器也是电厂启动电源，它的容量和最大的高压厂用的变压器相同，虽然具有一定优势，但是空载的消耗也是巨大的。如果将“启/备”设计为“冷备用”，即处于备用状态时不带电，这样便能节约很多的电能和其他经济开支。
在保证火电厂用电的可靠性的基础上，低压厂用电接线采用暗备用动力中心方式接线，这样在设备运行时两台互为备用的变压器可以分担负荷，使每台变压器的负载损耗大幅度降低，节能效果很好。
二、减少线路上的能量损耗
线路上的电阻会对流过的电流造成有功功率的损耗，用公式说明就是：
P=I2R×10-5
式中：I——线电流(A)；R——线路电阻(Ω)。
不能改变线路电流，就只能减小线路电阻降低线路电能损耗。线路电阻的公式是：R=P×L/S,从公式中可以看出降低线路电能损耗应该采取的几个主要措施：
1、电导P越大，电阻越大。在电气设计时，宜选取电导率较小的铜作为导体，配电室汇流铜母排和铜芯电力电缆等是比较好的电导材料。
2、火电厂电气线缆越长L，电阻越大。因此在设计电气安装时，要综合分析电缆线路安装位置，缩短从配电室输送电流到各类辅机设备处的电缆长度，从整体上减少电缆线路长度，降低电阻电能损耗。其中，可以选择离相封闭母线。首先，选择它是因为它使火电厂主厂房及相关设施的线路安装位置布置紧凑，最大限度的缩短导体长度，减少输电损耗；其次，因其屏蔽效果好，能够很好的降低输电过程中线路的铁磁性损耗，加之使用封闭母线，不仅可以增加线路运行的可靠性，减少维护工作力量，还能提升安装线路的美观度。
3、线路截面S越大，电阻越小。在选择导体时，对全年负荷利用小时数比较大、母线比较长、传输容量比较大的回路，火电厂要依据经济电流的密度选择导截流导体截面积，在减少投资的同时降低线路电阻损耗。
三、减少输电过程中的铁磁性损耗
由于受到交变磁场的作用，钢材料产生涡流损耗和磁滞损耗，被称为铁磁性损耗。铁磁性损耗大，造成钢材料过热，不但威胁工作人员的安全、设备安全和电力系统结构的安全，更会使大量的电能浪费。因此在交变磁场中要减少钢材料的使用，增加屏蔽或者改善钢材料与截流导体空间关系，从而减少铁磁性消耗，节省电能。
1、导体金具采用最先进的型号，采用非导磁性材料制造的金具，从而降低产热性，增加金具使用期，减少电能损耗和其他经济开支。
2、严格限制钢结构的使用，加大钢结构与电抗器的距离。
四、提高系统功率因数
图1异步电动机效率一功率曲线
其异步电动机的转速公式：
鼠笼型异步交流电动机因其结构原因，在低负荷的情况下效率很低，效率功率曲线图见图1.
鼠笼型异步交流电动机是火电厂系统中主要用电设备，它结构简单、运行可靠、易于维护、价格便宜，对拖动电力具有重要的意义。但它必须用系统中引入超前的无功抵消其运行是产生的滞后无功，而超前的无功功率要从系统经高、低压线路传输到用电设备，在传输线路上自然会产生有功损耗，浪费电能。为达到电气设计节能的效果，就要提高系统的功率因数，使用电容补偿系统，由电容器产生的超前无功与前者相互抵消，就是Q=QL-QC。由此可见，要减少无功的耗能需求量，就采用无功补偿提高系统功率因数。
五、风机、水泵类负载的变频节能技术
（一）火电厂风机、水泵类的设计现状
依据我国现行的火电设计规程，风机、水泵都是按照额定的功率运行，风机选用的电动机型号没有完全匹配，在作业时冗余量大，但其的调节方式不够先进，没有形成闭环控制，不能达到省电节能的目的；水泵流量通常为最大流量，压力调控方式仅仅是控制阀门开度大小和电机启停的手段。电气的控制手段落后不能有效的控制电机的转速，更不能发挥软启动的作用，导致对机械的冲击力大、系统运行时间短、震动噪声干扰大、功率因素低、电能浪费大。
（二）风机、水泵类负载的变频调速的节能意义
为了充分利用风机水泵运行负荷，使用变频器有效的控制风机、水泵类的负载是火力发电厂电气设计最佳节能方法。它使用变频器内置PID调节软件可直接调节电动机的转速，让它保证水压和风压的恒定，达到系统要求的压力。通过控制电机运行的额定转速，降低机械损耗、电机铜、铁损的影响，必能大大的提高节能效率。使用变频调速，能够施行闭环恒压控制，进一步降低电能消耗。对于大功率的电动机，采用变频器对其进行软停、软启，避免电流冲击对电气设备的影响，降低电动机不必要的损害，最终较少了对电网容量的要求和无功损耗。
六、照明部分的节能
根据火力发电厂不同的工作场地实际情况，安装不同类型的高效光源，从而降低电能浪费，节约电能资源。室内工作照明：高低压配电室、机炉电控制室、化验室等，应该采用荧光灯和小功率高压钠等高效光源，比如U型管节能荧光灯，已经达到《建筑照明设计标准》中照明功率密度的限值要求。高大空间和室外工作的照明及道路照明：对汽机间和锅炉间的照明应该使用金属卤化物灯、高压钠灯之类的高光强气体放电灯，这些电灯采用的镇流器都是低耗能的，十分节能。
七、结语
火电厂要充分发展电气部分的节能潜能，在电气设计时全方面考虑有利于电气系统节能的各种可行的技术措施。节能变压器、变频驱动、节能照明技术是电气设计首要考虑的基本因素，其次优化电气接线方案的设计、优化导体选择和优化安装时保证电气节能的重要设计层面，火电厂电气设计人员要在坚持电气系统安全可靠的运行的同时，全面进行节能设计，从而降低火电厂的电能损耗，提高火电厂的供电力和经济效益。
参考文献：
[1]冯岩,朱文强.火力发电厂电气节能设计方法[J].黑龙江电力,2007,29(1):72-75.
[2]戴悦.火力发电厂电气系统节能设计[C].//清洁高效燃煤发电技术协作网2011年会论文集.2011:1-8.
[3]徐群英.电气节能设计[J].中国住宅设施,2007,(2):58-59.
关键词：建筑电气照明节能原则措施
中图分类号：S210.4 文章标识码：A文章编号：
电能是维持我们正常生产生活的关键因素。在建筑领域的电能消耗中，照明部分的用电量占15%～25%，而实际上，用于照明体系的电能并不是完全的消耗在照明本身，有一部分则消耗在了照明系统运行的其它环节，我们称这种现象为电能逸损。照明能耗在建筑能耗中占的比例相当大,2004年我国总用电量约在21 000亿kWh,2005年超过22 000亿kWh, 而照明用电约占总量的12%,超过500亿kWh。因此，建筑照明体统中蕴含着大量的节能潜力，在这种前提下，电气设计工作人员可以考虑，将节能环保的功能融入到建筑照明电气设计中来。
一、建筑电气照明节能的设计原则
1、以保证建筑的功能性为前提
每一栋建筑都有其自身的设计功能，作为民用、商用或是工业用等，也可以说是建筑用途。建筑的建设目的就是为了实现其功能性，尽管我们都明白节能的重要性，但却不能够为了节能而折损建筑设计的功能性。整栋建筑在自然光照的条件下不能够达到功能要求的，可采用电气照明方式作为补充，各功能区必须符合光照度和显色指数的标准要求，对于具有特殊功能的建筑，还要满足建筑的特殊功能关照度指数，例如，展示厅、馆的设计需要的光照度要明显高于一般建筑，需要设计必要的辅助照明光源来应对展示的光照要求。
2、与实际经济效益相联系
建筑项目的设计方案要与实际经济效益紧密相连，节能一方面要尽可能的控制到最大限度，另一方面也要衡量节能设计投资额的多少，也就是采用节能设备所增加的节能投资是否能够为投资方所承受，不能够因为过度的节能而进行过大的追加投资。建筑所采用的节能方案必须要能够达到最佳的节能效果，并在最短的时间内让节能节省下来的费用得以回收，实现经济效益的体现。
3、以不必要的消耗能量为节约目标
节能的关键并不是针对建筑所消耗的能源总量，而是主要针对那些不必要的电能消耗，采用必要的措施或技术来对这部分电能实施节约。通常在建筑投入使用的过程中，各个环节的耗电量可以形成横向比较数据，不难看出有些环节中能量消耗的情况比较严重，找到这些和建筑物主体功能不相关且对建筑物并无益处的能量消耗，从技术与设备并行的角度入手来解决建筑电能消耗问题。
二、建筑照明配电系统节能措施
1、供电系统节能措施
通常建筑照明供电按照建筑的功能分为380V/220V，按照照明负荷的重要性等级进行供电电压选择，在负荷供电末端可以采用双电源自动切换的方式来进行供电系统转换。当对照明电压有特殊要求时，可以切换至380V电压，常用状态时以220V照明供电系统为主。在进行供电系统设计时，要对三相照明回路分配平衡，最大相与最小相负荷电流均不可超过标准平均值上下15%，每一单相照明分支回路电流值不超过16A，照明终端不超过25个，单支回路插座数量不超过10组，以保证节能措施的有效性。
2、供电电压偏差与无功补偿
通常情况下，照明允许的电压偏差值为±5%。考虑到输电线路的线损，远离变电所的小面积工作场所电压偏差可以扩大到5%～-10%，应急照明所采用的是安全特低压供电，允许的电压值偏差也为±5%。根据以上的电压偏差范围，对电路进行经济性计算，对选取的导线截面提供参考依据，从而达到既保证了电压质量，又实现了经济、节能的目的。此外，也可在适当的地方装设无功补偿装置。
三、建筑电气照明设备节能措施
1、天然采光是最好的照明光源
照明有天然光源与人工光源之分，我们常说的照明大多只的是人工照明，就是采用人工光源所提供的电源光。然而，实际上天然采光的合理运用，无论从电能消耗还是采光效果上都好于人工照明。首先，天然采光比人工照明更具有活力，人们在白天进行工作时，天才光照更能够使人们的视神经得到适应，并能够与人的生理感官想符合，与人们的生物钟结合得更加紧密。浅色的墙面、地面与室内陈设可以提高光的折射效果，更好的使用光的能量。
2、采用高效光源
光效是衡量光源发光效率的一项重要指标，在一定单位的功率下，所能够发出的通量就是光效，光效的大小对节能的影响效果非常大。过去，白炽灯是最为常见的光源，但白炽灯最大的弱点是发光效率较低，即便它的使用成本也比较低，人们还是希望不断的研发新的高效光源来作为替代。目前，各类发光率高、色彩丰富、显色功能好的新光源比比皆是，因此，在高效光源的选择过程中，就需要对高效光源的节能效果进行评价，才能够做出正确的选择。
3、节能光源的使用
节能光源最为显著的一个特点就是提升了照明的质量，光照度得到了显著的提升，好的节能光源可以提升50%的光照度，而电量节约也能够达到35%以上到50%之间。与普通的光源相比节能光源在电能节约方面能够实现2到3倍的节能效果。在光源的选择上，尽可能的采用节能光源，尽管节能光源的价格要高于普通光源，但从长远的节能经济效益方面，节能光源的长远效益要远高于普通光源，特别是节能光源的使用寿命要远远超过普通光源。
4、选择合理的照明控制方法
照明控制总体上可分为手动控制与自动控制两种，智能照明控制属于自动控制方法，是通过智能化的装置，来实现对照明系统的自动化控制，采用与计算机相结合的技术方式，自动开关照明区域或调解照明亮度。智能照明系统包括光感探头，主要用来对周围的光亮度进行监测，当光亮度低于所需值时，便启动照明作为光亮度补偿，且可以将光亮度自动掉接到人眼最舒服的光感标准范围，当自然光照明充足时自动熄灭人工照明，从而节约照明系统的电能。
5、光伏照明设施的使用
太阳能是清洁能源同时也是电能的替代方式之一，光伏技术就是将太阳光转化为电能使用的技术。光伏照明可以在白天阳光充足时收集大量的太阳能作为能源储备，夜晚需要照明时将储存的太阳能转化为电能以照明的方式释放出来。目前，很多国家都采用了太阳能光伏发电技术，来缓解电能的紧张局面，我国的光伏照明尽管应用范围还有限，但已经在工业和民用上得到了认可，采用光伏设备可以大大的降低建筑照明能耗。
四、照明节能设计工程实例
1、工程概况
该工程为某大学新校区公共教学楼, 为4幢单体构成的建筑, 建筑面积约5. 1万m2, 建筑高度为39. 7m。
2、照明计算及设备选型
现取其中一间典型教室做照度计算。教室基本参数: 长9 m, 宽6m, 高3. 6 m, 黑板宽4. 0m,高1. 2m。
根据平均照度的计算公式:
E = ФN UK /A （1）
式中 Ф――光源的光通量
N ――灯具数
U――灯具的利用系数
K――维护系数
A――教室面积
由式( 1)得
N = EA/( ФUK )
根据GB 50034――2004《建筑照明设计规范》,教室平均照度取300 lx。墙面、地面的反射比分别为0. 7、0. 5、0. 3, 粉具安装高度距课桌面1. 8m。查《照明设计手册》并计算, 灯具的利用系数为0. 73, 维护系数为0. 7。若选择T8 ( 36W ) 三基色荧光灯管, 配电子镇流器, 蝙幅翼式灯具, 每个光源的光通量为3 250 lm, N = 9. 7(N 取12)。若选择T8( 36W )普通灯管, 配电子镇流器,蝙幅翼式灯具, 每个光源的光通量为2 560 lm, 则利用式( 1), 得N = 9. 7(N 取15)。另外, 黑板照明选择T8( 36W )三基色蝠翼式荧光灯6套, 黑板照明选用专用的非对称光强分布特性的双管专用灯具3套。
3、经济效益分析
（1）光源经济效益比较
若选用三基色荧光灯, 照明总功率为
W = Wn +WH + Wz = 36 ×12+ 36 × 6 + 2×21 =690W
若选用普通荧光灯, 照明总功率为
W = Wn +WH + Wz = 36 × 15+ 36 × 6 + 2 × 21 =798W
由于是大学教学楼, 结合假期综合考虑, 每天按工作时间7 h计算, 一间教室一年省下的用电量是275. 9 kW h, 近期电价按0. 9元/kWh 计算,年可节约电费支出248元。同时, 目前市场上正规企业生产的产品, 三基色荧光灯平均每只价格17. 8元/只, 普通荧光灯平均每只价格7. 3元, 基本上半年就可收回成本。
（2）镇流器经济效益比较
36W 荧光灯所配电子镇流器自身用电损耗约5 W, 若配套电感镇流器, 其自身用电损耗约15W。因此每盏灯采用电子镇流器后可降低损耗10W。仅电子镇流器自身用电损耗节能约66% 。按同样的考虑条件, 一间教室一年省下的用电量是572. 3 kW h。近期电价按0. 9元/kWh计算, 1 年可节约电费支出515 元。目前市场上正规企业生产的产品, 电感镇流器平均每只价格20元, 电子镇流器平均每只价格60元, 两种产品价格相差40元。基本上2年就可收回成本。
总之，建筑电气照明节能应充分考虑选择高效率的节能设备, 应用先进的设计技术, 按照节能标准进行设计, 为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。同时在建筑的全生命周期中实现高效率地利用能源, 最低限度地影响环境, 使建筑成为生态的、可持续的绿色建筑。
参考文献：
[1] 张军．关于建筑电气节能设计措施的探讨；中国科技信息，2007(6)．
[2] 程大章，王长庆等. 智能建筑节能的调试与分析[A].港澳台智能建筑工程与新技术研讨会论文，2010.
关键词：高层楼宇；电气系统；节能；问题分析；解决路径
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一、导言
我国高层楼宇建筑电气系统节能方面现存的一些不合理现状，我们应结合建筑电气系统节能基本原则和多年的知识积累和设计工作经验，从变压器技术经济性选择、降低供配电线路损耗、绿色节能照明、电机拖拽系统变频调速等方面，采取措施做好高层楼宇建筑电气系统节能降耗，有效提高电气系统中电能综合使用效率，降低建筑电气综合能耗，保证高层楼宇建筑中各电气设备发挥出其优良的电气性能。
二、高层楼宇建筑电气系统中存在的问题分析
（一）变压器存在的节能问题
在通常的情况下，高层楼宇建筑的变压器以35KV的电压把电源从城市的变配多当中引入，之后，通过隔层的相应设备以10KV的配电变压器向各机电设备进行馈电。而随着之后配电器的运行的时间的不断延长，所以变压器的损耗所占用的电量逐步增加，其损耗所占高层楼宇的供电系统损耗的电量的10%以上的时候，应该根据实际具体情况是否考虑是否将其淘汰的问题，因为目前现代的高层楼宇的智能化水平已经达到了比较高的层次，大多数配电变压器通过一段时间运行之后就已经不再适应和满足高层楼宇建设和发展的需求。但是，在我国的1990年代以前所修建的高层楼宇当中，有许多目前正在使用的配电电压器已经超过了20年的老系列配电变压器，这些配电变压器具有高损耗的特点，和目前现代社会所推广的新型的节能配电变压器相比较来说要多耗出70%以上的电，并且其负载损耗也要高出大约五成以上。加上这些老的设备长期以来都是不合理地进行运行的，严重缺乏有效的管理和良好的维护，所以其老化的现象特别严重，这就大大增加了变压器进行运行过程中的综合能耗总量。同时，在进行供电系统的设计的时候，以及在确定配电变压器的容量的时候，在一般情况下都认为配电便器是具有负荷能力的，容量应该按照高层楼宇建筑所需要的容量来进行计算符合负载或者接近满负载来进行选择。但是，这种一种比较错误的已经无法适应时展的选型设计的力量，其错误之处在于误认为变压器在较长的事件之内处于“满负荷”运行工况能够大大提高运行经济型、节省建筑电气设计综合投资成本，但是，实际上受到的效果恰恰相反，殊不知变压器是一种能量转换效率超过 95%以上的电气设备，但是其高效率智能在变压器处于 50%～60%负载的状况下才能够获得，变压器能量转换效率和变压器负载率之间并不是完全呈现成正比例关系的，所以我们应该从经济性、技术性、运行高效性等诸多层面，从最大限度发挥变压器最高效率等视角来考虑问题、分析问题、解决问题，合理地进行变压器选型设计。与此同时，在进行变压器选型的过程中，还应当充分考虑变压器运行环境温度、运行方式等其他相关因素，防止出现变压器选型容量过大以及多小等降低变压器运行可靠性，增大供配电系统的电能损耗。
（二）供配电线路的节能问题
在高层楼宇建筑中，使用各型号的供配电导线电缆不计其数。但是因为供配电线线路较多，其在运行的过程中其所消耗的功功率是非常大的，减少供配电线路损耗是建筑电气系统节能的主要部分。但是，在一些早期建设的高层楼宇建筑中通常情况下都普遍存在导线截面选型不合理，布线迂回混乱，绝缘老化严重等许多问题，导致高层楼宇建筑电气系统电能浪费特别严重。并且，随着高层楼宇建筑各机电设备系统对电能需求量的不断增加，就会致使原设计的供配电线路经济截面和电气系统运行时实际需求经济截面间存在严重不匹配情况，造成供配电线路长期运行在低效工况状态，线路损耗大大得到了增加，影响了建筑物内部各个机电设备系统正常运行，并且还较大程度上降低了高层楼宇建筑的综合服务能力和水平，同时，线路上巨大的电能损耗还能够给住宅用户增添额外用电负担。
（三）照明系统的节能问题
在很多高层楼宇建筑照明系统中，因为传统设计理念以及设计方案还没有较好地和现代高层楼宇建筑发展有效地进行接轨，很多楼宇建筑电气系统中存在照明系统光源灯具类型选择不合理、匹配性能差、照度设计难以达标和智能节能控制管理水平低、综合服务差、能耗较大等等许多问题，导致了高层楼宇建筑照明系统无法发挥其应有的良好灯光效果，这不仅导致了很大的电能资源浪费，还严重影响了人们正常工作、学习、休息质量。早期的高层楼宇建筑中有很多还依然用白炽灯，十分不利于建筑物长远节能经济 的发展。9W 紧凑节能型荧光灯和 60W 白炽灯是具有大致相同光通量。紧凑型荧光灯和白炽灯特性参数比较能够知道，两种灯具光通量大致是相同的，1 只紧凑型节能灯具开始投资售价大概是 37 元人民币，白炽灯为 1 元人民币，从初始投资来看，白炽灯综合投资成本要远远低于紧凑型节能灯具。然而，从一年的运行费用来看，紧凑型节能灯具经一年运行后，不仅其节能费用收回了灯具前期投资成本，同时还节省了 9.2 元人民币。而在高层楼宇建筑中，照明灯具的数量是非常巨大的，如果在建筑电气照明系统中合理选择节能灯具，所获得的经济效益应该是非常可观的。
（四）电机拖拽系统的节能问题
电机拖拽系统是现代高层楼宇建筑智能人性化服务水平的重要体现之一，同时还是建筑电气系统一个较大的电能消耗单元。我们在日常运行维护过程中发现，电机拖拽系统普遍存在着运行方案的设计不合理、需求调度智能分配自动化水平低、综合维护措施不到位等许多情况，导致建筑电气系统中的电机拖拽系统长期运行在低效工况区，不仅造成大量的电能浪费，同时还由于电机拖拽系统长期处于不平衡运行工况，大量发热降低电机系统综合使用寿命。
（五）日常运行维护管理措施的节能问题
目前，在许多高层楼宇的建筑中还存在非长明灯没有得到实时控制长期处于运行状态；办公室人员的节能意识不强，没有养成随手关灯、关风扇、关空调、关电脑等习惯，经常出现电脑、空调、甚至灯具等 24 小时运行情况；空调温度调节过高或过低，一方面降低了空调系统的舒适性能，另一方面增加了额外大量电能损耗，增加了建筑电气系统能耗。因此，在日常工作中，培养办公室、工作人员等的节能降耗意识，并对整个电气系统实施合理完善的检修维护，在一定程度上可上海交通大学工程硕士学位论文 高层楼宇建筑电气节能技术研究以推动建筑电气节能工作的顺利开展。
三、高层楼宇建筑电气系统节能技术应遵循的原则
（一）适用原则
就是首先要在满足建筑物内部各机电系统正常运行动力需求和营造良好人工环境必要能源要求的基础上，根据机电设备对于电力负荷容量、电能综合质量、以及供电可靠性等方面，来优化高层楼宇建筑供配电系统，促进整个建筑电气系统中电能资源得到充分合理的利用。
（二）实际原则
在技术性满足高层楼宇建筑电气系统需求时，要结合工程实际情况充分考虑实际应用经济效益，并合理选用先进的节能设备及材料，使在节能过程中增加的投资成本能够在较短的时间内通过节约电费等手段将其收回，提高整个建筑电气系统经济性能。
（三）优化节能性原则
要充分考虑高层楼宇建筑内部的电气负荷类型、容量、以及用电等级等因素，并采取相应技术措施减少或消除与发挥高层楼宇构建物功能无关的电能消耗，比如：通过控制系统优化降低电气设备自身电能浪费；通过综合布线优化方式建设供配电线路上的电能消耗；通过变频调速提高电机拖动系统综合运行效率等，这些是建筑电气系统节能主要切入点。建筑照明系统节能设计应遵循绿色节能照明要求，即高层楼宇建筑物绿色照明并不只关心照明节能方面，还应从有益于提高人们实际生产、工作、学习效率、以及生活质量等方面进行充分考虑。因此，建筑电气系统节能技术研究应始终贯彻以人为本、经济舒适、科学合理、技术经济、节能降耗、以及绿色环保等原则。
四、高层楼宇建筑电气系统节能技术方案
（一）配电变压器节能技术方案的总体思路
配电变压器节能经济运行方式的优化分析研究，可以从变压器运行有功功率损耗最小、无功功率损耗最小、以及综合运行功率损耗最小三种组合进行讨论。如要求从节约有功电量为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究时，则应按变压器有功功率经济运行方式进行优化比较分析；如要求从提高变压器运行功率因数为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究时，则应按变压器无功功率经济运行方式进行优化比较分析；如需要兼顾两者或以降低供配电系统网损为主角度入手进行变压器节能经济运行方式研究时，则应按变压器综合功率经济运行方式进行优化比较分析。高层楼宇建筑电气系统节能不仅要考虑有功功率节能方面，同时还要考虑无功功率节能特性，因此，在进行变压器节能经济运行方式优化分析比较时，选择兼顾有功功率和无功功率两者的供配电系统网损最小的节能经济运行模式。
变压器空载运行只能够和功率损耗的计算公式为：。
（二）确定变压器间负载经济分配
由于高层楼宇建筑通常是由几台变压器同时分列运行供电，即在建筑电气系统中变压器有功功率和无功功率总损耗为所有变压器损耗的总和。从大量文献资料和实际设计工作经验可知，在建筑物内部用电负荷总量不变，且变压器运行方式也处于不变条件下，变压器间负载量的分配不同其变压器系统总有功损耗和无功损耗也会有很大差别。因此，在多台变压器单独运行或并列运行模式下，需要对变压器间的总负载进行经济分配，从而使各变压器均运行在最优工况条件下，使变压器总有功功率损耗和无功功率损耗降到系统最低值，达到节能降耗的目。
（三）保持配电变压器三相负荷实时平衡
当配电变压器三相负荷处于不平衡状态时，就会造成变压器三相压差过大，从而产生负序电压，导致供配电系统电压发生波动，影响电压质量和供配电系统安全可靠运行。由于变压器某相绕组中负荷电流过大，就会导致该绕组的铜损增大，增大变压器损耗；负荷三相不平衡还会造成变压器内部磁路发生不平衡，从而形成大量的漏磁通，且在流经铜皮、变压器铁心夹件等部件，就会发生发热现象，增大变压器内部杂散损耗。因此，在高层楼宇建筑电气系统设计、施工、以及后期运行维护过程中，应该对电力负荷进行充分统计分析，设计出高效经济合理的供配电系统布线方案，并采取先进的技术手段措施，保持变压器运行时其三相负荷长期处于近似平衡工况；变压器选择应尽量选在负荷中心位置。并在后期运行维护过程中通过监控系统实时监测供配电系统电压水平，并对不合理运行工况进行及时调整；对于高层楼宇建筑中的大容量单相电气设备，应设专用单相变压器，并直接接在供配电系统的高压网络上；同时采取相应无功补偿及消谐装置，提高供配电系统功率因素，保证高层楼宇建筑电气供配电系统安全稳定、节能经济的高下运行。
（四）选用新型节能变压器
从大量实际工作经验来看，当配电变压器运行过程中其过电压水平达到额定电压值 5%时，其内部铁损量将会增加到 15%；而当配电变压器的过电压水平达到额定电压值的 10%运行，其内部铁损量则会急剧增高到额定时的 50%以上，且变压器内部空载电流值也会大幅度增加，从而增大了供配电系统中的无功损耗总量。因此，选用新型节能配电变压器对提高建筑电气系统电能使用效率具有非常大的工程实际意义。自动调压器是一种可以自动跟踪供配电系统中输入电压值的变化（主要由电力系统中负载波动引起）值而通过内部电压的自动调节，保证整个电压输出稳定。自动调压器实际就是一个恒定输出的三相自耦变压器，它可以在供配电系统电压处于 20%波动范围内，利用内部相应控制器对整个电压进行动态调节，保证其输出电压的恒定，从而有效提高供配电系统的供电电能质量水平，保证建筑电气系统高效稳定的运行，达到节能降耗的目的。
（五）供配电线路节能技术方案
在进行高层楼宇建筑电气系统设计时，应该根据建筑物内部机电设备负荷容量及分布、供电距离、机电设备特性等因素，进行科学合理布线。整个供配电系统结构应尽量简单清晰可靠，且各机电设备系统配电级数不宜超过三级。供配电线路是整个高层楼宇建筑电能输送直接载体，其动力干线、支线等线路是一个错综复杂的交叉性互联网络，其总长度较长，通常在数万米甚至几十万米以上，线路上电能总损耗量相当大，所以供电线路节能技术方案研究也是建筑电气系统节能研究的一个重点。
（1）合理选用导线类型
从技术经济性角度出发，选用电导率较小的新型材质导线。在工程实际应用中发现铜芯电缆传输电能效率最佳，但由于铜的成本较高，因此在进行线路布线方案设计时，要充分结合节约用铜，经济实惠原则。对于负荷容量较大的一类、二类建筑中应选用铜导线，而对于三类或负荷量较小的其它建筑物中宜选用铝芯导线，以提高其经济性能。
（2）减少输电线路长度
在进行变配电所选址规划设计时，应尽量将其设置在靠近负荷中心位置，且变配电所的低压配电室应尽量靠近建筑物强电竖井部位，以缩短馈电线路的供电距离，减少线路中电能损耗，达到节能降耗的目的。
（3）增大线缆截面
在高层楼宇建筑电气系统设计时，不可避免的会出现某些机电设备距离馈电系统较远的情况，这样在进行较远线路选型设计时，除了要满足线路基本载流量、动热稳定、电压降、以及保护配合需要等基本功能条件下，应可根据工程实际情况选择大一级线缆截面，从而减少线路损耗。从大量工程实际数据来看，当馈电线缆的截面小于 70m时，如果其馈线线路总长度超过 100m，增加馈电线路一级线缆截面可以达到很好的节能经济效果。
（4）采取就地无功补偿措施
高层楼宇建筑电气系统中，如果向供电点较远且无功功率需求较大的电气设备供电时，除了采取上述措施外，还应采用就地无功补偿措施以减少线路上相应无功传输损耗，保证电气设备高效稳定的运行，到达节能降耗的目的。
参考文献：
[1]廖彤杰.浅析企业电气系统节能降耗措施[J].中国高新技术企业：2012（8）.
