电气工程师是指取得《中华人民共和国注册电气工程师执业资格注册证书》，从事电气专业工程设计及相关业务的专业技术人员。本文是选自核心级科技期刊《科技进步与对策》中的职称论文范文：论建筑电气节能几大要点设计。
摘要：能源是人类生活中最重要的资源，是关于我们现实和未来生存发展的最基本、最核心的动力问题。目前，我国正处于建筑行业快速发展时期，建筑的供配电系统的节能降耗问题则更显得重要。因此，降低建筑电气节的能源消耗是大势所趋。本文在此从几个不同的方面对建筑电气节能设计做了一定的诠释。
关键词：建筑,电气,节能
一、供配电系统的节能设计
根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，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，以适应由于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。
当线路上有电流流过时，由于线路上电阻的存在，势必会产生有功功率的损耗。因此，线路传输上的损耗是电能利用率低的一个重要原因。要想减少此类损耗主要着眼于四个方面。第一、选用电导率较小的材料做导线。通常选用铜芯线缆，但考虑到要节约用铜，也可以改为采用新型的铜铝复合材料线缆。第二、减少配线的长度。在布线时尽量使线路走直线，不走或少走回头线，变压器尽量接近负荷中心，减少供电距离，且供电半径不要超过规定。第三、增大导线截面。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，可按经济截面选择，或根据情况加大一级线缆的截面。第四、合理调剂季节性负荷。也就是要使供电线路得到充分的利用。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水器等计费相同的负荷集中。
供配电系统中根据情况还可以采取一些其它节能措施，如负荷波动较大的加变频器、低压配电加电容补偿，以及尽量降低谐波等。
二、配电变压器设计
目前适合国内需求的节能产品是S9型及S11型配电变压器，有防火要求的地方，可采用环氧树脂浇注的干式变压器，住宅小区多为箱式变压器。而配电变压器的节能原理主要体现在减少变压器的有功功率损耗：变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb=Po+Pkβ2其中：△Pb——变压器有功损耗(KW);Po——变压器的空载损耗(KW);Pk——变压器的有载损耗(KW));β——变压器的负载率。Po部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如S9及SC9等型油浸变压器或干式变压器，它们都是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，以减少铁芯的涡流损耗;45°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，又称铜损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从Pkβ2用微分求它的极值，在β=50%处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。因此，在80年代中期设计的民用建筑，变压器的负载率绝大部分在50%左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法有的一直沿袭至今。但是，这仅是为了节能，而没有考虑经济价值。事实上50%负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。既要考虑初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的容量，变压器的负载率应在75%～85%为宜(参见JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范第4.3.2条)。这样也可以做到物尽其用，因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年，20年后可能有更好的变压器问世，这样就可以有机会更换新的设备，才能使该建筑总趋技术领先地位。为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000KVA，可选2台1000KVA，不选4台500KVA。因为选用前者可节能：△P=4×(1.6+4.44)-2×(2.45+7.45)=4.36KW(全按β=100%计，同等条件，SC3变压器)。(注∶JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范第4.3.6条，建议单台变压器容量不宜大于1250kVA)
三、配电线路损耗
建筑中供电线路长且多,由于电阻的存在,当电流通过时就会产生功率损耗,其计算公式是 : 式中:ΔΡ—三相输电线路的功率损耗;I—线电流;R—线路相电阻。对于供电线选定的条件下,“R”值不变。可见电流越大,电路损失越大。线路的电阻R=ρL/S,电阻与电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑:
选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心,以减少供电半径。增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,可以由以后的运行费用抵消。
四、照明系统节能设计
照明用电量大且面积广,照明的节能潜力很大。照明节能设计中,除了满足照度、光色、显色指数外,不能单靠减少灯具数量或降低功率,要充分利用自然采光,改善环境的反射条件,推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式,从而达到节能的目的。
1、采用高效节能光源
在灯具悬挂较高的场所的一般照明,宜采用高压钠灯、金属卤化物灯,除特殊情况外,不应采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。在灯具悬挂较低的场所的一般照明,宜采用荧光灯, 除特殊功能建筑物(如博展馆、影剧院、高级饭店等场所)外,不应采用普通白炽灯。
2、改善照明器的控制方式
照明器的控制,应根据各房间使用的不同特点和要求区别对待。面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控的方式;面积较大的房间采用多灯一控的方式,但每个开关控制的灯数不宜太多,也应考虑适当数量的单控灯。建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,照明器宜采用定时开关控制，或隔灯分两组，深夜只开一组。在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电气照明,宜采用光电控制的自动调光装置以随天然光的变化而自动地调节电器照明的强弱,保证室内照明的稳定。室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。
五、电动机节能设计
降低电动机电能损耗的主要途径，是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中，应根据负荷特性考虑选择更为节电的电动机，其关键在于明确负荷是连续的还是断续的。若为连续负荷，要了解电动机的输出功率是否与各种负荷相匹配，如果是风机和泵等平方递减负荷特性，在轻载时打开风门和阀门，采用调速电动机在低速运行可以节约电能。断续负荷时，如果轻负荷时不能停止电动机的工作，则应考虑采用调速装置，即在额定负荷下运行时采用常用电源，使电动机在额定转速下运行;而需要低速运行时，考虑采用逆变器变频装置或其他方式调速。
变频器主要用于交流电动机(异步电机或同步电机)转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。
应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。
六、总结
总之，建筑电气的节能设计潜力很大，面对日益严重的能源问题，需要我们在设计中精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。
参考文献：
【1】龚国栋.浅谈建筑电气设计的节能[J].浙江建筑,2007(24):54-56.
【2】马海德.试论建筑电气节能设计;商品与质量•建筑与发展;2010(7).
【3】JGJ/T 16-2008《民用建筑电气设计规范》.
《科技进步与对策》创刊于1984年，是由中国管理科学学会、湖北省科技厅主管，湖北省科技信息研究院主办的学术类期刊。国内刊号CN：42-1224/G3;国际刊号ISSN：1001-7348，邮发代号： 38-118。
