浅析建筑电气工程设计的原则及节能措施
【摘要】只有对建筑电气工程进行最为科学合理地设计，才能为其安装施工工作指导正确的方向；才能在以后的施工中寻求出更加科学规范的创新节能措施。本文就电气工程设计主要内容及节能措施进行简析。
【关键词】电气工程；设计原则；节能措施
前言
在现代建筑工程中，建筑电气工程因其直接关系到建筑居民的生活工作安全和方便而备受关注，已经成为建筑工程不可或缺的重要组成部分。因此，建筑电气工程需依据其设计内容及其原则，配备相应的节能措施，不断的总结经验，在统筹兼顾，平和相关要素的前提下争取较大的节能效果。
一、建筑电气工程设计的主要内容
1.1 负荷的计算
电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。
1.2 供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15 秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。
1.3 高低压配电系统的设计
1.3.1 高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。
1.3.2 高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。
1.3.3 功率因数按规定应补偿到0.9～0.95.无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。
1.4 主要设备的选型
1.4.1 高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，SF6 开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6 开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前10kV真空断路器应用的较为普遍。
1.4.2电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。目前有干式变压器、SFe 变压器和硅油变压器等三种产品可供选用。
1.5 变电所位置的确定
现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。
1.6 电气照明设计
电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。
二、电气工程设计的节能原则
为了确保高层建筑电气节能设计的有效性，在进行节能设计时应当遵循以下原则：
1.满足功能要求；对于高层建筑的节能设计，应当确保其能够满足显色、色温、照度指数要求，建筑物内部能够符合舒适卫生的要求，左右、上下运输通道不存在阻碍，电力用电、展览厅照明、娱乐场所设施等特殊工艺用电得到保证。
2.经济效益的原则；在进行高层建筑节能设计时，应当关注节能设计的经济型，不能只关注了电气节能而导致工程造价过高、日常使用费用增加，而是要使节能设计所引起投资增加部分，能够在未来几年电气节能中回收回来。
3.减少无谓的电能消耗；电气节能设计应当将减少无谓的电能消耗作为着眼点，在明确建筑物功能的基础上，分析哪些地方的电能消耗是多余的，之后在研究采取何种措施能够达到节能效果，如电能传输过程中所产生的有功损耗、变压器的功率损耗等均为可以避免的能量损耗，而数量多、使用面广的照明设施，则可以通过采用先进的照明设施而降低电能消耗。综上所述，高层建筑电气设计应当遵循技术先进、经济合理、实用的原则。
三、建筑电气工程设计的节能措施
（一）合理设计供配电系统
①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和选择供电电压，供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。
②变电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损失，企业内部变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，可切除部分变压器，从而降低损耗。
③根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，其接线应能适应负荷变化时，按经济运行原则灵活投切变压器。对分期投产企业，宜采用多台变压器方案，避免轻载运行增大损耗。
④按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定经济电流密度。
（二）照明智能控制及维护管理
智能照明节能控制装置是在满足规范要求照度的前提下，对气体放电灯实施轻松自如的调控，达到节能效果，同时使光源和附件的使用寿命延长，以节省费用采用各种类型的节电开关（如声光控延时开关、光电自动控制器、节电控制器等），通过控制灯光点燃时间，进一步达到节能的目的。
（三）机电设备的节能
民用建筑内部有大量的电气设备、空调设备、照明设备、给排水设备等等，这些设备数量多而且多分散在大楼的各个层次和角落。为了合理的利用设备，节约能源，大型民用建筑应采用智能化的建筑设备自动化管理控制系统。自动控制、监视和测量和建筑物设备管理的3大要素，目的是正确掌握建筑设备的运转状态、事故状态、能耗和负荷的变动。通过有效的控制，可达到节能的目的。
（四）降低高次谐波
电力谐波的主要危害有：①引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流；②产生谐波损耗，使发电、变电和用电设备效率降低；③加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命；④使设备（如电动机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；⑤干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。变频装置、硅整流器、晶闸管装置、调光设备、交流调速设备、电子镇流器、ups等具有谐波源的负荷，在运行中注入电网的谐波电流和产生的电压畸变率应符合《电能质量-公共电网谐波》（gb/t14549-1993）的规定。设备每相输入电流小于等于16a的低压电气及电子设备发出的谐波电流值应符合《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值》（gb17625-1-1998）的规定。对谐波可能超标的用户，应加强在设计阶段采取限制谐波电流的方案和措施。
四、结语
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，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，使之符合社会的可持续发展战略。
参考文献
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