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【摘 要】列举了目前我国国内与电气节能相关的主要标准、规范。从供配电系统、电气照明以及新技术等方面，对民用建筑电气节能设计中涉及的主要内容、注意事项及方法进行了阐述。文章探讨了我国建筑电气节能的原则、基本方法及配套措施，以应对迫在眉睫的能源危机。
【关键词】民用建筑；电气节能；供配电；环保
随着经济社会的发展，人口的不断增加以及人们对生活质量要求的不断提高，能源的消耗也就随之急剧增加，能源价格不断攀升，能源危机迫在眉睫，这对各行各业都提出了节能的要求，而建筑电气节能也就不可避免地成为节能的一个焦点。本文就建筑电气节能的原则、一些具体方法及配套措施进行有益的探讨。
1.建筑电气节能应坚持几个原则
1.1满足建筑物功能的原则
即要满足建筑物照明的照度、色温及显色指数；满足空调舒适性的温度及新风量，也就是舒适、卫生、健康的要求；满足上下左右运输通道的畅通无阻；满足特殊工艺的要求，如满足娱乐场所的一些电气设施用电，满足展厅的工艺照明及电力用电等。
1.2考虑经济效益的原则
节能应结合我国国情，充分考虑实际经济效益，不能为了节能而过高地增加投资，增加运营费用，而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内以通过节能减少运营费用的方式进行回收。
1.3减少能量无谓消耗的原则
节能的着眼点应是减少能量的无谓消耗，因此，先找出与发挥建筑物功能无关的能量消耗.再考虑应该采取的有效节能措施。如，变压器的功率损耗、传输电能线路上的有功损耗等都是无用的能量损耗；又如，针对量大面广的照明要求，应采用先进技术的产品以降低能耗。
1.4 选择低损耗的节能型变压器
变压器是电压变换设备，广泛应用于电力系统，特别是10kV和35kV电压等级的变压器在电力和配电系统中普遍使用且数量巨大。据估计，目前在电网上运行的10kV和35kV级变压器容量约有10亿kVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是改善经济效益的重要途径。因此，选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S10系列、S11系列。SL7、S7型变压器及以前的高损耗变压器已由国家先后公布淘汰，停止其生产和销售，不再采用。
在变压器设计中，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等也是节约能源的有效途径。
1.5 降低线路的损耗
当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数、减少电网的无功功率及导线中的电阻等均能降低电网中的线损。具体途径如下：
(1)合理选择线路路径。为减小导线长度，线路尽可能走直线，不走或少走回头线。
(2)合理确定电气功能用房的位置。变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径；在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，且低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。
(3)增大导线截面，利用季节性负荷线路。按满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面；将某些季节性负荷的线路，用作常年使用的供电线路，以减少线路和电阻。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水器等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗。
2.照明的节能设计
2.1充分利用自然光
在照明的节能设计中，应充分利用自然光，使之与室内人工照明有机结合；室外景观灯具可使用太阳能灯具；对能利用自然光的灯具或可变照度的照明，采用成组分片的自动控制开停方式等节能措施，可获得照明节能的效果。
2.2采用高效节能光源
在满足照明质量的前提下，应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯。对灯具悬挂位置较高的场所的一般照明，宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯，其综合费用低、视觉质量高，同时也节约能源。除特殊情况外，不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯，灯具悬挂位置较低的场所照明宜采用荧光灯。
2.3改进灯具控制方式
根据照明的使用特点，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点，采用各种节能型开关或装置。
卧房、病房、客房等的床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
3.电气节能新技术
供配电系统中的节能技术包括低损耗变压器S11、SC10；高效电机Y2；节能耐腐型电缆桥架QGQJ；消除高次谐波装置(采用有源、无源滤波装置)；克服三相不平衡装置；稳定供电电压开关；浪涌吸收装置；无功补偿电容装置；各种调速节能装置(采用液力、斩波、变极、变频、电磁、晶闸管等)。
建筑设备监控系统监控对象包括冷冻水及冷却水系统；热交换系统；采暖通风及空调节系统。
给排水系统；供配电系统；公共照明系统；电梯和自动扶梯系统。
考虑到投资、设备用房及管理人员综合技术水平等因素，一些设备供应商及专业公司根据客户要求，开发了单项节能技术，如照明总线控制技术、电能管理装置、空调系统节能自动控制装置、电梯群控装置等。
4.供配电系统及电器产品的节能环保技术措施
4.1配电变压器的节能措施
变压器节能的实质就是降低损耗，提高运行效率，具体有以下几项措施：1）合理选择变压器的容量和台数。选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。一般情况下负荷率在0.3—0.75时，是经济运行区；负荷率在0.5—0.6时，变压器效率最高。负荷一定时，功率因数越高变压器效率亦越高。2）选用节能型变压器后，更换或改造高耗能的变压器。新建或改建工程应选用SL7，S9，SC（B）9等节能型变压器。3）加强运行管理，实现变压器的经济运行。 评价配电变压器的性能优劣主要看三个方面，即节能、环保和可靠性。而要改善配电变压器的技术参数及其安全、环保、经济运行性能，首先应该从源头抓起，实施严格的准入制度，在电网建设中让新型配电变压器“当家作主”，全部或逐步替代技术、质量落后的老式配电变压器，可以说这是配电变压器节能环保的根本之策。
节能环保配电变压器主要有以下几种。
一是卷铁芯电变压器（S11型）。这种变压器早已被一些发达国家所采用，近年来也在我国逐步推广。S11型卷铁芯配电变压器适用范围广，性能水平优于 S9 型变压器，其空载损耗平均降低30%，空载电流平均下降 70%，噪音水平下降 7～10 分贝。二是单相配电变压器。这种变压器多为柱上式，通常为少维护的密封式，便于安装并靠近负荷中心，减少了低压线路上的损耗，我国在一些地区试用后颇受欢迎。三是非晶合金配电变压器。这种变压器的空载损耗比硅钢片铁芯变压器下降70%～80%。以 50～2500 千伏安非晶合金铁芯配电变压器为例，空载损耗在34～700瓦，空载电流在0.5～1.5%之间，节能效果非常显著。四是干式变压器。干式变压器由于结构简单、维护方便、阻火阻燃等特点，所以被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合，满足了建筑内的安全防火要求。目前，干式变压器已约占配电变压器的20%左右，部分大型城市已占到50%。我国主要应用的是环氧树脂干式变压器和 nomex纸绝缘非包封式 H 级干式变压器。五是箱式变压器。这种变压器又称高低压预制式变电站，大部分功能部件与变压器器身均浸入变压器箱内，占地小，美化环境。
4.2采取抑制谐波的技术措施
随着电气技术的飞速发展，大量照明用的气体放电灯及电子镇流器、生活日用电气中变频空调器、计算机等非线性设备以及变频水泵、变频风机等设备的广泛应用，均向电网输送了大量的高次谐波。谐波的产生会导致风机或水泵的电动机效率降低、发热增加，从而缩短其使用寿命；使变压器产生附加损耗，从而引起过热，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏；谐波电流会引起电气设备及配电线路过载导致短路，甚至引发电气火灾。
谐波的抑制方法很多，常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器、采用有源滤波器／无源滤波器等新型滤波措施。谐波抑制措施的选择要根据滤波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
4.3节电装置的应用
自动稳压型交流电源集中控制节电装置，采用“电磁平衡原理”节电技术，通过装在内部的LC无源滤波器抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，吸收系统内部的失真电能并转化成为有用电能，通过装置本身的感抗和负荷系统的感抗形成互感，可提高负荷系统电能的利用率，即提高功率因数。节电装置串联接入电力系统中，对系统输入电能进行集中控制与多方位管理，改善电能质量，将供电参数调整到负荷设备最适合的工作状态。
4.4太阳能光伏发电
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源，太阳每秒钟释放出来的能量，相当于目前全世界一年内能源总消耗量的3.5万倍。然而太阳能必须被高效地收集并转化为热能、电能等常规能源，才能被充分利用。国家《电力法》规定，鼓励各企业使用清洁环保能源及可再生能源，如风能、水能、太阳能等。太阳能是容易直接获取的清洁环保能源之一，太阳光伏发电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。目前中新生态城几乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太阳能光伏发电装置及太阳能热水。
5.结语
改善公共建筑的使用环境、提高能源利用效率、建设环境友好型和资源节约型社会是我国政府乃至世界各国的基本国策。建筑电气节能环保具有重大的政治意义和深远的历史意义。节能法规的制订执行、节能环保技术的推广应用需要政府有关部门、勘察设计单位、施工安装单位、开发商及每个公民共同努力，政策实施过程中产生的矛盾和困难需要各方共同来完善、克服和解决，从而使节能法规更具有前瞻性和可操作性，节能环保技术更具先进性和经济性。
【参考文献】
［１］李宏毅,金晶.建筑工程电气节能[M].北京:中国电力出版社.2004.
［２］GB50034—2004.建筑照明设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.
【关键词】民用建筑；电气节能；供配电；环保
随着经济社会的发展，人口的不断增加以及人们对生活质量要求的不断提高，能源的消耗也就随之急剧增加，能源价格不断攀升，能源危机迫在眉睫，这对各行各业都提出了节能的要求，而建筑电气节能也就不可避免地成为节能的一个焦点。本文就建筑电气节能的原则、一些具体方法及配套措施进行有益的探讨。
1.建筑电气节能应坚持几个原则
1.1满足建筑物功能的原则
即要满足建筑物照明的照度、色温及显色指数；满足空调舒适性的温度及新风量，也就是舒适、卫生、健康的要求；满足上下左右运输通道的畅通无阻；满足特殊工艺的要求，如满足娱乐场所的一些电气设施用电，满足展厅的工艺照明及电力用电等。
1.2考虑经济效益的原则
节能应结合我国国情，充分考虑实际经济效益，不能为了节能而过高地增加投资，增加运营费用，而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内以通过节能减少运营费用的方式进行回收。
1.3减少能量无谓消耗的原则
节能的着眼点应是减少能量的无谓消耗，因此，先找出与发挥建筑物功能无关的能量消耗.再考虑应该采取的有效节能措施。如，变压器的功率损耗、传输电能线路上的有功损耗等都是无用的能量损耗；又如，针对量大面广的照明要求，应采用先进技术的产品以降低能耗。
1.4 选择低损耗的节能型变压器
变压器是电压变换设备，广泛应用于电力系统，特别是10kV和35kV电压等级的变压器在电力和配电系统中普遍使用且数量巨大。据估计，目前在电网上运行的10kV和35kV级变压器容量约有10亿kVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是改善经济效益的重要途径。因此，选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S10系列、S11系列。SL7、S7型变压器及以前的高损耗变压器已由国家先后公布淘汰，停止其生产和销售，不再采用。
在变压器设计中，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等也是节约能源的有效途径。
1.5 降低线路的损耗
当电网输送电能时，在网络中就产生功率损耗，其与线路参数和负荷大小密切相关。提高电网的功率因数、减少电网的无功功率及导线中的电阻等均能降低电网中的线损。具体途径如下：
(1)合理选择线路路径。为减小导线长度，线路尽可能走直线，不走或少走回头线。
(2)合理确定电气功能用房的位置。变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径；在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，且低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。
(3)增大导线截面，利用季节性负荷线路。按满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面；将某些季节性负荷的线路，用作常年使用的供电线路，以减少线路和电阻。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水器等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗。
2.照明的节能设计
2.1充分利用自然光
在照明的节能设计中，应充分利用自然光，使之与室内人工照明有机结合；室外景观灯具可使用太阳能灯具；对能利用自然光的灯具或可变照度的照明，采用成组分片的自动控制开停方式等节能措施，可获得照明节能的效果。
2.2采用高效节能光源
在满足照明质量的前提下，应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯。对灯具悬挂位置较高的场所的一般照明，宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯，其综合费用低、视觉质量高，同时也节约能源。除特殊情况外，不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯，灯具悬挂位置较低的场所照明宜采用荧光灯。
2.3改进灯具控制方式
根据照明的使用特点，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点，采用各种节能型开关或装置。
卧房、病房、客房等的床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
3.电气节能新技术
供配电系统中的节能技术包括低损耗变压器S11、SC10；高效电机Y2；节能耐腐型电缆桥架QGQJ；消除高次谐波装置(采用有源、无源滤波装置)；克服三相不平衡装置；稳定供电电压开关；浪涌吸收装置；无功补偿电容装置；各种调速节能装置(采用液力、斩波、变极、变频、电磁、晶闸管等)。
建筑设备监控系统监控对象包括冷冻水及冷却水系统；热交换系统；采暖通风及空调节系统。
给排水系统；供配电系统；公共照明系统；电梯和自动扶梯系统。
考虑到投资、设备用房及管理人员综合技术水平等因素，一些设备供应商及专业公司根据客户要求，开发了单项节能技术，如照明总线控制技术、电能管理装置、空调系统节能自动控制装置、电梯群控装置等。
4.供配电系统及电器产品的节能环保技术措施
4.1配电变压器的节能措施
变压器节能的实质就是降低损耗，提高运行效率，具体有以下几项措施：1）合理选择变压器的容量和台数。选择变压器的容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。一般情况下负荷率在0.3—0.75时，是经济运行区；负荷率在0.5—0.6时，变压器效率最高。负荷一定时，功率因数越高变压器效率亦越高。2）选用节能型变压器后，更换或改造高耗能的变压器。新建或改建工程应选用SL7，S9，SC（B）9等节能型变压器。3）加强运行管理，实现变压器的经济运行。 评价配电变压器的性能优劣主要看三个方面，即节能、环保和可靠性。而要改善配电变压器的技术参数及其安全、环保、经济运行性能，首先应该从源头抓起，实施严格的准入制度，在电网建设中让新型配电变压器“当家作主”，全部或逐步替代技术、质量落后的老式配电变压器，可以说这是配电变压器节能环保的根本之策。
节能环保配电变压器主要有以下几种。
一是卷铁芯电变压器（S11型）。这种变压器早已被一些发达国家所采用，近年来也在我国逐步推广。S11型卷铁芯配电变压器适用范围广，性能水平优于 S9 型变压器，其空载损耗平均降低30%，空载电流平均下降 70%，噪音水平下降 7～10 分贝。二是单相配电变压器。这种变压器多为柱上式，通常为少维护的密封式，便于安装并靠近负荷中心，减少了低压线路上的损耗，我国在一些地区试用后颇受欢迎。三是非晶合金配电变压器。这种变压器的空载损耗比硅钢片铁芯变压器下降70%～80%。以 50～2500 千伏安非晶合金铁芯配电变压器为例，空载损耗在34～700瓦，空载电流在0.5～1.5%之间，节能效果非常显著。四是干式变压器。干式变压器由于结构简单、维护方便、阻火阻燃等特点，所以被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合，满足了建筑内的安全防火要求。目前，干式变压器已约占配电变压器的20%左右，部分大型城市已占到50%。我国主要应用的是环氧树脂干式变压器和 nomex纸绝缘非包封式 H 级干式变压器。五是箱式变压器。这种变压器又称高低压预制式变电站，大部分功能部件与变压器器身均浸入变压器箱内，占地小，美化环境。
4.2采取抑制谐波的技术措施
随着电气技术的飞速发展，大量照明用的气体放电灯及电子镇流器、生活日用电气中变频空调器、计算机等非线性设备以及变频水泵、变频风机等设备的广泛应用，均向电网输送了大量的高次谐波。谐波的产生会导致风机或水泵的电动机效率降低、发热增加，从而缩短其使用寿命；使变压器产生附加损耗，从而引起过热，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏；谐波电流会引起电气设备及配电线路过载导致短路，甚至引发电气火灾。
谐波的抑制方法很多，常用的方法有增加换流装置的脉动数、加装交流滤波装置、改善三相不平衡度、在用户进线处加装串联电抗器、采用有源滤波器／无源滤波器等新型滤波措施。谐波抑制措施的选择要根据滤波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较后确定，从而抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，实现电气系统的节能。
4.3节电装置的应用
自动稳压型交流电源集中控制节电装置，采用“电磁平衡原理”节电技术，通过装在内部的LC无源滤波器抑制高次谐波造成的系统发热和损耗，吸收系统内部的失真电能并转化成为有用电能，通过装置本身的感抗和负荷系统的感抗形成互感，可提高负荷系统电能的利用率，即提高功率因数。节电装置串联接入电力系统中，对系统输入电能进行集中控制与多方位管理，改善电能质量，将供电参数调整到负荷设备最适合的工作状态。
4.4太阳能光伏发电
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源，太阳每秒钟释放出来的能量，相当于目前全世界一年内能源总消耗量的3.5万倍。然而太阳能必须被高效地收集并转化为热能、电能等常规能源，才能被充分利用。国家《电力法》规定，鼓励各企业使用清洁环保能源及可再生能源，如风能、水能、太阳能等。太阳能是容易直接获取的清洁环保能源之一，太阳光伏发电就是利用光伏效应把太阳光能直接转化成电能的供电模式。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将会广泛应用于各个领域。目前中新生态城几乎所有的公共建筑均不同程度的使用了太阳能光伏发电装置及太阳能热水。
5.结语
改善公共建筑的使用环境、提高能源利用效率、建设环境友好型和资源节约型社会是我国政府乃至世界各国的基本国策。建筑电气节能环保具有重大的政治意义和深远的历史意义。节能法规的制订执行、节能环保技术的推广应用需要政府有关部门、勘察设计单位、施工安装单位、开发商及每个公民共同努力，政策实施过程中产生的矛盾和困难需要各方共同来完善、克服和解决，从而使节能法规更具有前瞻性和可操作性，节能环保技术更具先进性和经济性。
【参考文献】
［１］李宏毅,金晶.建筑工程电气节能[M].北京:中国电力出版社.2004.
［２］GB50034—2004.建筑照明设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.