南寧鐵路局、中國電子系統技術有限公司的研究人員黃烴隆、劉合良， 在2017年第8期《電氣技術》雜誌上撰文指出， 低碳環保， 節能減排已成為全社會的共識， 而我國建築能耗大， 約占全國能源消費總量20%， 建築節能勢在必行。 建築電氣節能作為建築節能中重要的組成部分， 電氣節能潛力巨大。
本文主要通過對我國建築電氣節能現狀和設計中重要的可節能環節進行簡要的分析， 並提出節能設計措施， 為廣大建築電氣設計工作者提供設計參考， 推進建築電氣節能事業的發展。
1 我國建築應用電氣節能技術現狀
“十二五”期間， 全國建築能耗約占全國能源消費總量的20%。 隨著生活水準的提高， 建築能耗還在持續上升。
目前工程設計中， 基本上能夠按照規範要求， 滿足電氣節能。 但對於中小型公共建築和小居住區住宅建築， 由於初期投資資金較少， 很少進行節能專篇設計。
建築電氣設計主要存在以下幾個方面的問題：沒有綜合考慮用電負荷區域分佈， 季節分佈情況， 造成初期投入大， 變壓器損耗高；少有對建築內大功率設備（如中央空調系統、風機、水泵等）進行能耗監控， 控制技術節能水準也不高， 如電梯、水泵沒有採用節能控制技術；專案中沒有充分考慮分析設備容量， 前期估算與後期設計相差較大， 造成變壓器、電纜選材浪費，
2 綠色建築
綠色建築是指在全壽命期內， 最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境、減少污染， 為人們提供健康、適用和高效的使用空間， 與自然和諧共生的建築[2]。
從綠色建築的概念就知道， 最大限度地節約資源給建築的綠色設計指明了方向， 單就建築電氣來說， 需要對設備進行優選及控制， 對電氣各系統智慧化水準也有較高的要求。 建築電氣設計應該充分採用合理經濟的供配電及智慧化系統， 同時運用高效的節能技術， 為綠色建築提供保障。
2.1 供配電系統節能設計
變電站宜設置在負荷中心， 減小供電距離， 最大限度降低線路損耗。 原則上變電站至末端配電箱最長供電距離約250m。
盡可能減少變壓器台數， 區分照明負荷、一般動力負荷和容量較大季節性用電負荷， 針對後者合理設置專用變壓器供電， 以降低損耗。
變電站高低壓側集中設置無功功率補償， 採用固定和自動投切相結合的方式， 要求低壓側功率因數在0.9以上。
對於功率較大的非線性負荷， 會產生諧波電流， 產生諧波損耗， 同時危害公用電網， 影響供電品質。 所以諧波治理也是電氣節能的需要。 可採取抑制諧波的措施：安裝無源吸收諧波裝置、有源吸收濾波器裝置、無源有源複合濾波吸收裝置、靜止無功發生器（SVG）。
2.2 變壓器節能設計
據相關資料統計， 我國10kV變配電系統中， 變壓器的能耗占該系統損耗80%以上， 所以變壓器的節能對整個供配電系統的節能至關重要。 變壓器屬於電機， 它的節能實際上就要減少其有功功率損耗、提高效率。
而變壓器有功功率損耗包括空載損耗和負載損耗。 變壓器首選節能型的， 如高磁通密度的優質冷軋晶粒取向矽鋼片和非晶合金材質節能變壓器。 與老產品比較， 節能型變壓器具有低損耗、輕品質、高效率、抗衝擊等優點。
負載損耗又稱銅損， 是一、二次繞組流過額定電流時所產生的損耗。 所以應該選用損耗低的銅心繞組變壓器。 結合經濟性和後期擴容考慮， 本文認為負載率應設計在0.8左右。 同時應該考慮用電負荷隨時間隨季節變化情況而設置變配電系統，
下麵以10 kV/800kV·A的S9油浸式變壓器和同容量非晶合金變壓器進行節能性能比較， 負載率為0.75， 變壓器運行按24小時， 350天/年， 電費單價按0.8元/kW·h。
表1 10 kV /800kV·A幾種常用類型變壓器節能比較
由表1可知,相比於S9系列變壓器和SCB10系列變壓器， 非晶合金變壓器運行約三年達到投資回收， 使用期節約效果相當可觀。 對於大容量、高負載率的變壓器， 節能更加明顯， 投資回收年限更短。 所以國家才會大力推行節能型變壓器。
本文認為， 在變壓器選擇設計中， 應該優選非晶合金變壓器和S13型及以上節能配電變壓器。
2.3 建築內大功率設備節能設計
建築中大功率設備主要有中央空調、風機、水泵和電梯等，它們歸根結底都是電動機，所以大功率設備的節能實質上就是電動機的節能。電動機總損耗包括鐵損、銅損、機械損耗和附加損耗。電動機的節能就是減小各個損耗，提高效率，需要從電動機的選擇和控制方面採取措施。
1）電動機的選擇
近年來，電動機行業採用新理論、新結構、新材料、新工藝等一系列先進的措施，研製出各種高效節能的電動機。國家也出臺了相應的標準GB18613-2012 《中小型非同步三相電動機能效限定值及能效等級》。該標準將電動機效率分成3個等級，即3級（能效限定值）、2級（目標能效限定值）和1級，1級能效最高。
設計時選用電動機能效必須達到3級及以上，如YX3系列電動機或者更高效能電動機。同時還應該注意電動機的容量選擇，容量留有適當裕值，但也要避免“大馬拉小車”。大功率非同步電動機功率因數小，應採取就地補償，提高功率因數，降低線損。
2）電動機的控制
電動機一般採用恒速運轉，這樣的方式使得電動機的效率很低。建築中風機、水泵類設備也是採用各種閥門來調節流量，這種方法相對簡單，但卻耗能較大,同時也會損害電動機，增加設備維護費用，縮短設備使用壽命。
隨著電力電子技術和微機控制技術的發展，軟起動器得到了廣泛的推廣。它不僅可以在起動時調節電動機的電壓，使電動機有良好的起動性能，而且在突然停機和負載變化時也能自動調節電壓，使電動機運行在最佳狀態，達到節能目的。
電動機運行時採用交流電機調速節電技術也是節能的一大措施。變頻調速技術，在負載下降時，自動調節電動機轉速，智慧的尋求最佳運行狀態，特別是保障輕載時的效率，達到節能效果[3]。所以，應該根據工程實際，選用合適的變頻調速裝置。
2.4 照明節能設計
因建築照明耗能會占到建築耗能的25%～30%，所以照明節能空間很大。在滿足建築用途、使用舒適的前提下，照明設計應從如下幾個方面進行節能設計：
1）選用高效節能光源
按照場所選用不同類型的高效節能光源、節能燈具，滿足現行國家標準規範GB50034-2013《建築照明設計標準》的要求，特別是對照明功率密度（LPD）的限值。如一般室內場所，優先選用T5螢光燈或LED燈；高大空間（如廠房、球館等）選用高效的金屬鹵化物燈或大功率LED燈。
同時配合採用低耗的電子鎮流器或節能電感鎮流器，單燈功率因數低於0.9時採用電容器進行無功就地補償。
燈具外罩，除裝飾外，應優先採用直射型燈具或高光通、反射透射係數高的高效燈具。
2）節能控制設計
按燈具的佈置進行有效控制，充分利用自然光，同時考慮到工作區域的需要進行混合控制。設計時應適當增加控制開關，以便管理，更加高效的節能。對於大面積場所，應該採取分支回路控制方式，根據班制和人員停留時間控制燈具亮滅。公共場所，盡可能採用定時開關、聲光控制開關等節電方式控制。對於大型的公共區域，宜設智慧照明控制系統。
2.5 電氣建築能耗監測設計
電氣建築能耗監控系統對建築使用中的電力實施分項計量，實現對建築內所有的電力消耗進行檢測，一方面，通過分析能耗監控資料，及時發現電力浪費現象，並改變控制策略節約電力資源；另一方面，通過長期的對各機電設備能耗監控資料，分析其使用狀況，通過計算確定經濟使用壽命，適時更換設備，降低綜合成本。
3 結語
綜上所述，建築電氣的節電勢在必行，節電手段多種多樣，只要在設計時精心做好分析，採取合理的措施，合理選用節能設備，並通過電力能耗計量進行分析、採取合適的控制策略，就一定能達到最大化節能。
2.3 建築內大功率設備節能設計
建築中大功率設備主要有中央空調、風機、水泵和電梯等，它們歸根結底都是電動機，所以大功率設備的節能實質上就是電動機的節能。電動機總損耗包括鐵損、銅損、機械損耗和附加損耗。電動機的節能就是減小各個損耗，提高效率，需要從電動機的選擇和控制方面採取措施。
1）電動機的選擇
近年來，電動機行業採用新理論、新結構、新材料、新工藝等一系列先進的措施，研製出各種高效節能的電動機。國家也出臺了相應的標準GB18613-2012 《中小型非同步三相電動機能效限定值及能效等級》。該標準將電動機效率分成3個等級，即3級（能效限定值）、2級（目標能效限定值）和1級，1級能效最高。
設計時選用電動機能效必須達到3級及以上，如YX3系列電動機或者更高效能電動機。同時還應該注意電動機的容量選擇，容量留有適當裕值，但也要避免“大馬拉小車”。大功率非同步電動機功率因數小，應採取就地補償，提高功率因數，降低線損。
2）電動機的控制
電動機一般採用恒速運轉，這樣的方式使得電動機的效率很低。建築中風機、水泵類設備也是採用各種閥門來調節流量，這種方法相對簡單，但卻耗能較大,同時也會損害電動機，增加設備維護費用，縮短設備使用壽命。
隨著電力電子技術和微機控制技術的發展，軟起動器得到了廣泛的推廣。它不僅可以在起動時調節電動機的電壓，使電動機有良好的起動性能，而且在突然停機和負載變化時也能自動調節電壓，使電動機運行在最佳狀態，達到節能目的。
電動機運行時採用交流電機調速節電技術也是節能的一大措施。變頻調速技術，在負載下降時，自動調節電動機轉速，智慧的尋求最佳運行狀態，特別是保障輕載時的效率，達到節能效果[3]。所以，應該根據工程實際，選用合適的變頻調速裝置。
2.4 照明節能設計
因建築照明耗能會占到建築耗能的25%～30%，所以照明節能空間很大。在滿足建築用途、使用舒適的前提下，照明設計應從如下幾個方面進行節能設計：
1）選用高效節能光源
按照場所選用不同類型的高效節能光源、節能燈具，滿足現行國家標準規範GB50034-2013《建築照明設計標準》的要求，特別是對照明功率密度（LPD）的限值。如一般室內場所，優先選用T5螢光燈或LED燈；高大空間（如廠房、球館等）選用高效的金屬鹵化物燈或大功率LED燈。
同時配合採用低耗的電子鎮流器或節能電感鎮流器，單燈功率因數低於0.9時採用電容器進行無功就地補償。
燈具外罩，除裝飾外，應優先採用直射型燈具或高光通、反射透射係數高的高效燈具。
2）節能控制設計
按燈具的佈置進行有效控制，充分利用自然光，同時考慮到工作區域的需要進行混合控制。設計時應適當增加控制開關，以便管理，更加高效的節能。對於大面積場所，應該採取分支回路控制方式，根據班制和人員停留時間控制燈具亮滅。公共場所，盡可能採用定時開關、聲光控制開關等節電方式控制。對於大型的公共區域，宜設智慧照明控制系統。
2.5 電氣建築能耗監測設計
電氣建築能耗監控系統對建築使用中的電力實施分項計量，實現對建築內所有的電力消耗進行檢測，一方面，通過分析能耗監控資料，及時發現電力浪費現象，並改變控制策略節約電力資源；另一方面，通過長期的對各機電設備能耗監控資料，分析其使用狀況，通過計算確定經濟使用壽命，適時更換設備，降低綜合成本。
3 結語
綜上所述，建築電氣的節電勢在必行，節電手段多種多樣，只要在設計時精心做好分析，採取合理的措施，合理選用節能設備，並通過電力能耗計量進行分析、採取合適的控制策略，就一定能達到最大化節能。