隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，建筑業(yè)也迅速興起，導(dǎo)致建筑能耗迅猛遞增，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。而二次能源———電能在整個(gè)建筑能耗當(dāng)中占有比例非常大，由此，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)至少要滿足以下兩個(gè)條件才有意義：建筑物功能的滿足、節(jié)省不必要的電源消耗。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)采取如下措施。
1減少供配電系統(tǒng)的損耗
1.1合理選擇并使用變壓器
變壓器的有功損耗按計(jì)算公式為，ΔP=Po+β2PK，式中：
ΔP———變壓器的有功損耗(kW)，
Po———變壓器的空載損耗(kW)由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，
PK———變壓器的短路損耗(kW)是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱變壓器線損，多稱為銅損，它與流過(guò)繞組電流的平方成正比，
β———變壓器的負(fù)載率即變壓器實(shí)際功率與額定功率的比值
由上式可得：選擇節(jié)能型的變壓器主要依據(jù)以下指標(biāo)：(1)空載損耗低的變壓器，可采用S9，SL9，SC8型的；(2)繞組阻值小，可以采用銅芯變壓器；(3)負(fù)載率設(shè)定合理，從理論上來(lái)說(shuō)，β=50%時(shí)，變壓器的能耗最小，由于Po值是固定的，因此此時(shí)減少的是PK值，大量的實(shí)踐證明，80%的負(fù)載率最經(jīng)濟(jì)節(jié)能。
1.2減少線路的功能損耗
當(dāng)電網(wǎng)輸送電能時(shí)，在電網(wǎng)中就產(chǎn)生有功損耗，單一線路有功損耗計(jì)算公式為，△P＝I2R，式中，
△P———損失功率，
I———負(fù)荷電流，
R———導(dǎo)線電阻。
線路上的電流是不能改變的，因此，要想減少線路的功能損耗，只有想辦法減少導(dǎo)線的電阻，電阻計(jì)算公式為，R=ρ×L/S，式中，ρ為電導(dǎo)率，L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，S為導(dǎo)線截面積。從上述公式中，我們不難得出，要在建筑電氣設(shè)計(jì)中，減少線路的功能損耗要做到以下幾點(diǎn)：
首先，選擇電導(dǎo)率小的導(dǎo)線，銅線是比較好的選擇。
其次，在設(shè)計(jì)中，盡量減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度，盡可能使用直線，盡量少用或者不用回頭線，因此要盡可能把配電箱放置負(fù)荷中心。
第三：增大導(dǎo)線截面。可按照正常需求的截面，加大一級(jí)導(dǎo)線截面，既能減少功能損耗，又能延長(zhǎng)使用壽命，并且還能提高用電的安全性。
2用電系統(tǒng)的節(jié)能
用電系統(tǒng)的節(jié)能對(duì)用電者來(lái)說(shuō)，意義更大，而對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，意義也更加長(zhǎng)遠(yuǎn)。在民用建筑中，電能主要消耗在照明和空調(diào)空調(diào)上面，兩項(xiàng)約占總用電的60%~80%。
2.1照明系統(tǒng)的節(jié)能
照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面照度、色溫、顯色指數(shù)要達(dá)標(biāo)，另一方面又要達(dá)到節(jié)能的目的。由于電氣照明設(shè)備的耗電量與照明設(shè)備用電使用時(shí)間、照明設(shè)備的損耗、房間面積、照明器數(shù)量等因素成正比關(guān)系，與照明電氣的發(fā)光效率成反比關(guān)系。因此，照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)可從以下方面來(lái)考慮。
2.1.1減少設(shè)備使用時(shí)間
因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，樓梯間、走廊這樣的公共場(chǎng)所可采用自動(dòng)控制的方式，做到人來(lái)燈亮，人走燈滅。考慮到線路損耗，對(duì)于面積小的房間可采用一燈一控或二燈一控；面積較大的房間采用多燈一控的方式。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物結(jié)構(gòu)允許的情況下，門窗盡可能開的大些，門窗的玻璃采用選用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可用導(dǎo)光管、反射高窗或棱鏡窗將光線引入需要陽(yáng)光的地方。以最大限度地減少照明設(shè)備的使用時(shí)間。
2.1.2提高光源的利用效率
首先要改善環(huán)境的反射條件，即建筑物內(nèi)的墻壁、天頂、地面以及家具的表面盡量光滑、色彩盡量選用淺色。當(dāng)然考慮到健康因素，屋頂和墻面的光反射系數(shù)宜在55%~60%之間，地面宜為15%~35%。其次用高效光源，首選發(fā)光率高的光源，如節(jié)能燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、電磁感應(yīng)燈等，這些光源節(jié)能效果及光效都非常顯著，因此能夠在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)達(dá)到節(jié)能的目的。
2.1.3控制照明器的數(shù)量
在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑類型及功能的實(shí)際需要，按照我國(guó)照度標(biāo)準(zhǔn)確定最合適的照度，并且要結(jié)合房間面積確定照明器數(shù)量及布置。在這方面，
我們可以利用先進(jìn)的照明設(shè)計(jì)軟件，如Dialux，Lumen Designer，Lightscape，AGI32，Calculux，做出精確的計(jì)算，以確定燈具的最為合理的布置，在滿足舒適的前提下，最大限度減少照明器的使用。
2.2空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
空調(diào)系統(tǒng)的能耗節(jié)能主要考慮的因素有如下幾方面：空調(diào)的制冷負(fù)荷、空調(diào)水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的能耗。因此，減少空調(diào)的能耗主要可以通過(guò)以下方式來(lái)得以實(shí)現(xiàn)：
2.2.1減少空調(diào)的冷熱負(fù)荷
空調(diào)的冷熱負(fù)荷主要與建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，即墻體、窗戶以及門扇有關(guān)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能不佳，則冬季，會(huì)有大量的熱量通過(guò)它而流失，增加房屋的供暖負(fù)擔(dān)，夏季室外的熱量不斷通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)，增加房屋的制冷負(fù)擔(dān)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)控制墻體的傳熱系數(shù)，采用合適的結(jié)構(gòu)和材料降低墻體的傳熱性能。與此同時(shí)，人體感覺(jué)舒適的室內(nèi)溫度13℃～23℃，空氣相對(duì)濕度20％～80％，在滿足人體舒適的前提下，要合理確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，以減少空調(diào)的冷熱負(fù)荷。
2.2.2合理選用空調(diào)的制冷機(jī)組
在空調(diào)機(jī)組中，制冷制熱機(jī)組是主要的能耗設(shè)備，其能耗占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的55%～65%，因此，選擇合適的制冷制熱機(jī)組對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能來(lái)說(shuō)
就尤為重要。就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，可選擇如螺桿式、離心式冷水機(jī)組，這類機(jī)組的能效比比較高，最高可達(dá)到6.0。
2.2.3降低水系統(tǒng)的電能損耗
空調(diào)的冷凍水泵、冷卻水泵耗電量可占到空調(diào)總能耗的15%~20%。因此，也必須重視空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能。在實(shí)際的運(yùn)行中，空調(diào)制冷和制熱機(jī)組
主要處于部分負(fù)荷下運(yùn)行，因此，水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵便是隨著負(fù)荷的變化而改變流量，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，宜采用變頻調(diào)速變流量方法以減少水泵的運(yùn)行能耗，最大限度節(jié)約電能損耗。另外，冷凍水溫度越高，冷卻水溫越低，制冷效率越高，根據(jù)這個(gè)原理，運(yùn)行時(shí)可提高冷凍水的溫度，提高冷卻水的溫度，通過(guò)提高制冷效率達(dá)到節(jié)約電能的目的。
2.2.4降低風(fēng)系統(tǒng)的電能損耗
空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，也可以節(jié)約空調(diào)的用電量。這首先需要從建筑設(shè)計(jì)的總體來(lái)考慮，即建筑物的布局及室內(nèi)設(shè)計(jì)要盡量通風(fēng)。設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分考慮門窗、進(jìn)風(fēng)口以及建筑平面在新風(fēng)引進(jìn)中的作用并加以充分利用，以盡量減少空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的使用。而對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)本身來(lái)說(shuō)，可用溫度變風(fēng)量的方式使送風(fēng)量隨負(fù)荷的變化而變化以達(dá)到使用時(shí)節(jié)約電能的目的。
3結(jié)語(yǔ)
電氣節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)充分考慮如何在滿足建筑物的功能的前提下盡量減少設(shè)備使用時(shí)間以及提高設(shè)備使用效率。這個(gè)問(wèn)題節(jié)能設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，我們才能夠因地制宜地設(shè)計(jì)合適的節(jié)能方案。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)方法有很多種，不啻文中所列，如提高電網(wǎng)功率，采用節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，智能化控制等等，但萬(wàn)變不離其宗，總的原則仍然是既節(jié)約能源又滿足建筑物功能的需要。
1減少供配電系統(tǒng)的損耗
1.1合理選擇并使用變壓器
變壓器的有功損耗按計(jì)算公式為，ΔP=Po+β2PK，式中：
ΔP———變壓器的有功損耗(kW)，
Po———變壓器的空載損耗(kW)由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，
PK———變壓器的短路損耗(kW)是變壓器額定負(fù)載傳輸?shù)膿p耗又稱變壓器線損，多稱為銅損，它與流過(guò)繞組電流的平方成正比，
β———變壓器的負(fù)載率即變壓器實(shí)際功率與額定功率的比值
由上式可得：選擇節(jié)能型的變壓器主要依據(jù)以下指標(biāo)：(1)空載損耗低的變壓器，可采用S9，SL9，SC8型的；(2)繞組阻值小，可以采用銅芯變壓器；(3)負(fù)載率設(shè)定合理，從理論上來(lái)說(shuō)，β=50%時(shí)，變壓器的能耗最小，由于Po值是固定的，因此此時(shí)減少的是PK值，大量的實(shí)踐證明，80%的負(fù)載率最經(jīng)濟(jì)節(jié)能。
1.2減少線路的功能損耗
當(dāng)電網(wǎng)輸送電能時(shí)，在電網(wǎng)中就產(chǎn)生有功損耗，單一線路有功損耗計(jì)算公式為，△P＝I2R，式中，
△P———損失功率，
I———負(fù)荷電流，
R———導(dǎo)線電阻。
線路上的電流是不能改變的，因此，要想減少線路的功能損耗，只有想辦法減少導(dǎo)線的電阻，電阻計(jì)算公式為，R=ρ×L/S，式中，ρ為電導(dǎo)率，L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，S為導(dǎo)線截面積。從上述公式中，我們不難得出，要在建筑電氣設(shè)計(jì)中，減少線路的功能損耗要做到以下幾點(diǎn)：
首先，選擇電導(dǎo)率小的導(dǎo)線，銅線是比較好的選擇。
其次，在設(shè)計(jì)中，盡量減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度，盡可能使用直線，盡量少用或者不用回頭線，因此要盡可能把配電箱放置負(fù)荷中心。
第三：增大導(dǎo)線截面。可按照正常需求的截面，加大一級(jí)導(dǎo)線截面，既能減少功能損耗，又能延長(zhǎng)使用壽命，并且還能提高用電的安全性。
2用電系統(tǒng)的節(jié)能
用電系統(tǒng)的節(jié)能對(duì)用電者來(lái)說(shuō)，意義更大，而對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，意義也更加長(zhǎng)遠(yuǎn)。在民用建筑中，電能主要消耗在照明和空調(diào)空調(diào)上面，兩項(xiàng)約占總用電的60%~80%。
2.1照明系統(tǒng)的節(jié)能
照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面照度、色溫、顯色指數(shù)要達(dá)標(biāo)，另一方面又要達(dá)到節(jié)能的目的。由于電氣照明設(shè)備的耗電量與照明設(shè)備用電使用時(shí)間、照明設(shè)備的損耗、房間面積、照明器數(shù)量等因素成正比關(guān)系，與照明電氣的發(fā)光效率成反比關(guān)系。因此，照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)可從以下方面來(lái)考慮。
2.1.1減少設(shè)備使用時(shí)間
因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，樓梯間、走廊這樣的公共場(chǎng)所可采用自動(dòng)控制的方式，做到人來(lái)燈亮，人走燈滅。考慮到線路損耗，對(duì)于面積小的房間可采用一燈一控或二燈一控；面積較大的房間采用多燈一控的方式。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物結(jié)構(gòu)允許的情況下，門窗盡可能開的大些，門窗的玻璃采用選用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可用導(dǎo)光管、反射高窗或棱鏡窗將光線引入需要陽(yáng)光的地方。以最大限度地減少照明設(shè)備的使用時(shí)間。
2.1.2提高光源的利用效率
首先要改善環(huán)境的反射條件，即建筑物內(nèi)的墻壁、天頂、地面以及家具的表面盡量光滑、色彩盡量選用淺色。當(dāng)然考慮到健康因素，屋頂和墻面的光反射系數(shù)宜在55%~60%之間，地面宜為15%~35%。其次用高效光源，首選發(fā)光率高的光源，如節(jié)能燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、電磁感應(yīng)燈等，這些光源節(jié)能效果及光效都非常顯著，因此能夠在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)達(dá)到節(jié)能的目的。
2.1.3控制照明器的數(shù)量
在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑類型及功能的實(shí)際需要，按照我國(guó)照度標(biāo)準(zhǔn)確定最合適的照度，并且要結(jié)合房間面積確定照明器數(shù)量及布置。在這方面，
我們可以利用先進(jìn)的照明設(shè)計(jì)軟件，如Dialux，Lumen Designer，Lightscape，AGI32，Calculux，做出精確的計(jì)算，以確定燈具的最為合理的布置，在滿足舒適的前提下，最大限度減少照明器的使用。
2.2空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
空調(diào)系統(tǒng)的能耗節(jié)能主要考慮的因素有如下幾方面：空調(diào)的制冷負(fù)荷、空調(diào)水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)的能耗。因此，減少空調(diào)的能耗主要可以通過(guò)以下方式來(lái)得以實(shí)現(xiàn)：
2.2.1減少空調(diào)的冷熱負(fù)荷
空調(diào)的冷熱負(fù)荷主要與建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，即墻體、窗戶以及門扇有關(guān)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能不佳，則冬季，會(huì)有大量的熱量通過(guò)它而流失，增加房屋的供暖負(fù)擔(dān)，夏季室外的熱量不斷通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)，增加房屋的制冷負(fù)擔(dān)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)控制墻體的傳熱系數(shù)，采用合適的結(jié)構(gòu)和材料降低墻體的傳熱性能。與此同時(shí)，人體感覺(jué)舒適的室內(nèi)溫度13℃～23℃，空氣相對(duì)濕度20％～80％，在滿足人體舒適的前提下，要合理確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，以減少空調(diào)的冷熱負(fù)荷。
2.2.2合理選用空調(diào)的制冷機(jī)組
在空調(diào)機(jī)組中，制冷制熱機(jī)組是主要的能耗設(shè)備，其能耗占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的55%～65%，因此，選擇合適的制冷制熱機(jī)組對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能來(lái)說(shuō)
就尤為重要。就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，可選擇如螺桿式、離心式冷水機(jī)組，這類機(jī)組的能效比比較高，最高可達(dá)到6.0。
2.2.3降低水系統(tǒng)的電能損耗
空調(diào)的冷凍水泵、冷卻水泵耗電量可占到空調(diào)總能耗的15%~20%。因此，也必須重視空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能。在實(shí)際的運(yùn)行中，空調(diào)制冷和制熱機(jī)組
主要處于部分負(fù)荷下運(yùn)行，因此，水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵便是隨著負(fù)荷的變化而改變流量，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，宜采用變頻調(diào)速變流量方法以減少水泵的運(yùn)行能耗，最大限度節(jié)約電能損耗。另外，冷凍水溫度越高，冷卻水溫越低，制冷效率越高，根據(jù)這個(gè)原理，運(yùn)行時(shí)可提高冷凍水的溫度，提高冷卻水的溫度，通過(guò)提高制冷效率達(dá)到節(jié)約電能的目的。
2.2.4降低風(fēng)系統(tǒng)的電能損耗
空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，也可以節(jié)約空調(diào)的用電量。這首先需要從建筑設(shè)計(jì)的總體來(lái)考慮，即建筑物的布局及室內(nèi)設(shè)計(jì)要盡量通風(fēng)。設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分考慮門窗、進(jìn)風(fēng)口以及建筑平面在新風(fēng)引進(jìn)中的作用并加以充分利用，以盡量減少空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的使用。而對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)本身來(lái)說(shuō)，可用溫度變風(fēng)量的方式使送風(fēng)量隨負(fù)荷的變化而變化以達(dá)到使用時(shí)節(jié)約電能的目的。
3結(jié)語(yǔ)
電氣節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)充分考慮如何在滿足建筑物的功能的前提下盡量減少設(shè)備使用時(shí)間以及提高設(shè)備使用效率。這個(gè)問(wèn)題節(jié)能設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，我們才能夠因地制宜地設(shè)計(jì)合適的節(jié)能方案。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)方法有很多種，不啻文中所列，如提高電網(wǎng)功率，采用節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，智能化控制等等，但萬(wàn)變不離其宗，總的原則仍然是既節(jié)約能源又滿足建筑物功能的需要。
