摘要：
能源的紧缺是现在全国乃至全世界都在关注的一个话题，尤其在中国，能源方面的平均利用率是日本的六倍多，美国的三倍多。我国的建筑能耗占全国总能耗的26.7%，高居全国榜首，而电气能耗是建筑能耗的主要组成部分，因此建筑电气方面的节能研究刻不容缓。 文章主要从建筑电气的节能分析与研究入手，主要探讨的是电能的节约、合理的供配电系统的选用、选择合理的节能设备这三方面，使得在不影响其功能的前提下，尽可能的提升能源利用率，达到建筑电气节能的效果。
关键词：建筑电气 节约能源 节能设备 供配电系统
Abstract: The entire country and the world is focusing on a topic that the storage of energy is badly needed, especially in China, the energy of average utilization rate is six times more than Japan, is more than three times in the United States. Our country's building energy consumption accounts for 26.7% of the total energy consumption in China and the country. And electrical energy consumption is the main part of building energy consumption .So building electrical energy saving research is urgently needed.
This article mainly contract to the analysis and study of building electric, focuses on the energy savings, selection and reasonable supply and distribution system, a reasonable choice of energy-saving equipment, so that does not affect its function under the premise, as far as possible enhance energy efficiency, achieve the construction of electrical energy-saving effect.
Key words: building electrical; energy saving energy; saving equipment; power supply; distribution system
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《建筑电气的安全与节能研究》建筑环境与能源应用工程 高冀雄 913108260124
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及目的1
1.2课题研究相关问题的发展现状
1.2.1国外有关建筑电气节能的研究现状 1.2.2国内关于建筑电气节能的研究现状
1.2.3国内外关于建筑电气安全方面的研究现状
第二章 建筑电气的节能分析与研究
2.1电能的节约措施
2.2合理的供配电系统的选用 2.3选择合理的节能设备
第三章 建筑电气的安全与维护
3.1生活中的建筑电气安全防范措施 3.2住宅电气的安全设计 3.3供配电系统的设计
第四章 结论与展望
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《建筑电气的安全与节能研究》建筑环境与能源应用工程 高冀雄 913108260124
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及目的：
随着国民经济高速发展，能源资源紧缺是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题。当前，我国正处于大量消耗自然资源、原材料以支撑经济高速增长的工业化时期，能源对经济增长的约束作用已经开始显现，节能成为关系到我国国计民生的大事。建筑行业的发展牵动着我国经济发展的大动脉。
从 1992 年起，GDP 开始成为我国地方政府考核和国民经济核算的核心指标[1]。二十多年来，我国的 GDP 水平迅猛发展，人们生活水平也得到了较大提高。必须认识到，经济和社会建设发展的同时，带来了巨大的能源问题和环境破坏。我国的能源消耗量大，利用率低[2]。如今，唯 GDP 论政绩的考核机制已退出历史的舞台。以高能耗获得高 GDP的方式，已经在中国行不通。节约能源势在必行。建筑行业的兴起，带动了其他行业的迅猛发展。电能是建筑耗能的重要组成部分，其消耗量非常巨大。做好建筑节能，特别是建筑电气节能，显得尤为重要[3]
我国拥有13亿人口，是一个能源消耗大国。随着经济的高速发展，我们面临城镇化这个经济社会发展的必然过程，近年来，我国不断加大对城市市政公用基础设施的投资力度，我国城市人口不断增长，2007 年，我国设市城市建成区面积达到3.5万 km²，每年还以十几亿平方米的速度递增[4]。目前，我国城市化水平还远远低于西方发达国家，我国城市建筑发展的潜力还会很大。而随着人们对于生活质量，居住办公环境要求的提高，新建建筑已变为高耗能建筑。做好建筑节能降耗的工作，已经成为我国发展战略的一部分，对于实现“ 十一五”节能降耗的目标具有重要的积极作用。由于建筑电气节能包罗万象，比较复杂，而建筑电气节能技术相对于暖通空调的节能研究和应用要滞后许多，系统性不强，往往只是用节能产品代替整个电气系统的节能，不够变通，不足以适用于各类建筑物，所以我们有必要对建筑电气节能技术进行进一步的研究。
在用电安全方面，我国的用电安全理论研究和实际应用的发展是比较缓慢的，使我国与世界发达国家的差距较大。20世纪70年代中期，我国人均占有的发电量仅200KWh，而每年平均触电死亡人数近6000人，大约每用电0.25~0.3×108KWh触电死亡一人，与发达国家同期的用电水平相差几十倍。因此我国的触电事故的现状是比较严重的。据相关部门统计，1980年以前，我国工况企业单位触电死亡人数占因公死亡人数的6%~8%，排在第六位；进入2-世纪80年代，触电事故比例呈增加趋势；1980年，触电死亡人数占因公死亡人数的10%以上，排在第四位；而1993年，触电事故死亡人数上升到职工伤亡事故的第三位。在建筑行业和农村，触电事故还要更严重一些。
1.2课题研究相关问题的发展现状：
电能作为人类最重要的二次能源之一，也是建筑中最主要的能源。建筑中，不论是照明插座系统，还是其他动力类用电设备等，都需要使用电能才可以工作。对不同类型的能源进行电气能耗分析，或对不同类型的用电设备进行能耗分析，都有重要意义。下面是对各类建筑能耗的对比统计[5]：
1.2.1国外有关建筑电气节能的研究现状
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《建筑电气的安全与节能研究》建筑环境与能源应用工程 高冀雄 913108260124 发达国家，例如美国、日本、德国，他们的住宅与一般公共建筑（除采暖外）的能耗对比反映出越发达的国家，一般公共建筑的能耗越高。而我国的建筑能耗分布中，虽然住宅建筑所占面积最大，几乎是公共建筑的二倍，但是在能耗方面基本相同。虽然我国农民人口占大多数，但是在建筑能耗方面并没有明显高于城镇。
美国能源信息机构(EIA)自1979年以来每4年进行一次商用建筑物能耗调研(CBECS)，目的是提供美国商用建筑物能源消耗和支出的统计数据及这些建筑物的相关能源特性信息；日本的建筑能耗占据全社会能耗的约27％。作为一个主要依存国外石油能源进口的国家，在经历了1974，1979年的两次石油危机后，节能技术开发和相关的节能法规建设都得到很大发展；在越南、印度、菲律宾等发展中国家，住宅建筑能源主要用于饮食和热水供应。且随着经济的发展，住宅建筑使用的能源正从古老的燃料向现代燃料转变。Papakostas根据在希腊的研究结果，指出家用能耗的特点决定于家庭人口的构成情况、居住人员的行为特点、家用电器产品的使用特点等[6]。 住宅(kWh/m+年)(含炊事） 一般公共建筑（kWh/m +年） 30 102 - 86 65 342 312 - 22中国（2010年） 美国（2009年） 日本（2009年） 德国（2009年）
中美日德四国住宅与一般公共建筑除采暖外的能耗对比 世界各国建筑单位面积年能耗比较（kWh/m2.年)
1.2.2国内关于建筑电气节能的研究现状
政府办公楼 中央空调 照明 30 15 甲级写字楼 40 30 酒店 50 20 商场 80 65 2
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办公设备 电梯 饮水机及电开水器 生活热水循环泵 5 10 — 10 95 20 5 5 — 75 20 5 — — 95 10 15 — — 160 全年总用电量（不 包括特殊功能性房 间的用电） 大型公共建筑的参考用电指标（单位：kWh/(m2.年) 类型 面积（亿m) 240 2目前能耗状况 0.4亿吨标煤/年， 900亿度电/年 农村生活用能 (不包括非商品能） 北方城镇采暖 城镇建筑 非采暖用 能 住宅用电 一般公共建筑 大型公共建筑 总量 能耗总量 65 95 50 5 150 1.3亿吨标煤/年 2600亿度电/年 1500亿度电/年 900亿度电/年 5000亿度电/年 标煤1.7亿吨，占2004年总煤耗的12%;电力5900亿度，占 2004年电力消费量的27%; 1kg标准煤折合为3.695kwh的电
表1.1我国的建筑能源消耗分类和现状（2010年)
我国的建筑节能工作与发达国家相比起步较晚，直到1986年，才由建设部颁布了第一部旨在推动建筑节能工作的行业法规：《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，节能率要求30％。1995年12月，建设部又颁布了第二个节能标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》(JGJ26-95)，节能率要求50％。1993年又出台了一部规范旅游旅馆建筑节能设计的《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》(GB50189-93)。1998年1月1日起实施的《中华人民共和国节约能源法》，是指导全国节能的大法，也是中国建筑节能土作的立法依据，对建筑节能工作具有重大的指导意义。
保守估计大型公共建筑在运行管理方面至少存在 30％～40％的节能潜力：由图 2可知，我国目前大型公共建筑约有 5 亿平方米，每年耗电约 900 亿度，按照节能 40%计算，每年仅大型公共建筑一项就可节电 360 亿度，约合 400 万吨标准煤，从而减少约900 万吨二氧化碳的排放量。
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《建筑电气的安全与节能研究》建筑环境与能源应用工程 高冀雄 913108260124 调查显示：采用智能监控系统，达到最佳的控制需求，又能达到节能 10％－20％的效果；另外，除了采用高效的系统、设备之外，很重要的一方面就是日常运行维护，减少浪费，达到节能的目的。
第二章 建筑电气的节能分析与研究
2.1电能的节约措施
(1)对建筑电气系统进行优化设计
设计单位应要求设计人员针对每项电气分项工程，都有较详细的电气负荷计算书和采取相应的节能措施。另外，系统在确定设计方案时，要按照“以人为本\"的设计思路，做任何项目设计之前，都要深入现场，通过与业主进行有效沟通，了解工程的具体情况，根据负荷特点、建筑使用功能要求、建筑物的结构特征和周围环境特点等多方面因素的综合考虑，经过全面技术分析比较后确定出最佳的设计方案。及时掌握各种节能新技术的原理，并在设计中适当采用可获得巨大的经济效益和社会效益。政府有关职能部门也应加强对建筑电气设计项目的审核管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建设[7]。
2.2合理选用供配电系统
供配电系统可根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计，做到系统尽量简单可靠，操作方便。在工程设计中，变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径和减少线路损耗。实际上对多数用户来讲，至少从有色金属消耗量及线路功率损失这两个原则出发选择变电所的位置，得出的结果才能使用户在一次性投资、节能降耗及设备维护管理等方面产生直接的经济效益[8][9]。
我国《电力法》规定：“电力生产与电网运行应当遵循安全、可靠、优质、经济的原则。电网运行应连续、稳定，保证供电可靠性。”又规定：“国家对电力供应和使用，实行安全用电、计划用电的管理原则。”因此，建筑供配电的基本要求是：安全、可靠、优质、经济、合理。为了提高供电的可靠性和经济性，将各发电厂通过电力网连接起来，并联运行，组成庞大的联合动力系统；将各种类型发电厂中的发电机、升压降压变压器、输电线路以及各种用电设备组联系在一起构成的统一的整体就是电力系统，用以实现完整的发电、输电、变电、配电和用电。(老师上课讲的)
合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性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。在设计中还应尽量减少三相不平衡度。在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗[10][11]。因此，合理设计供配电系统在电气节能中起着非常重要的作用。
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2.3选择合理的节能设备
以电气照明设备为例：照明设计中，未采用节能品质优秀的照明装置，其结果虽然满足了我国规定的照度要求，但建筑物的照明系统没有达到最大的节能，也是一件非常可惜的事情。通过有意识的选择高效光源、灯具及附件，可以有效避免能源浪费，整个照明系统中要想要达到节约能源目的，改变电光源是最简单、最廉价的一个途径，因此选择高效的点光源是电气照明节能的最直接有效的办法。如下图是各种电光源的综合能效指标：
光源种类 光效 (lm/W) 普通白炽灯 卤钨灯 荧光高压汞灯 紧凑型荧光灯 普通直管荧光灯 金属卤化物灯 白光LED 三基色荧光灯 高压钠灯 高频无极灯 7.3〜25 14〜30 32〜55 44〜87 60〜70 52〜130 25〜60 93〜104 64〜140 55〜70 光效参考 平均寿命 (h) 平均值 19.8 22 43.5 65.5 65 91 42.5 98.5 102 62.5 1000〜2000 1500〜2000 5000〜10000 5000〜8000 6000〜8000 5000〜10000 10000〜50000 12000〜15000 12000〜24000 40000〜80000 综合能效 (10lmh/w) 7.3〜50 21〜60 160〜550 220〜696 360〜560 260〜1300 425〜2125 1116〜1560 768〜3360 2200〜5600 3综合能效 参考平均值 28.65 40.5 355 458 460 780 1275 1338 2064 3900 显然有表可以得出电光源光效越高，使用寿命越长，其综合能效越高，节能效果也更大。选用高能效的电光源是照明节能的根本条件。
其次，选用高效率灯具也是实现建筑电气节能的一种很好的方式。灯具效率是指灯具所发出光能的利用效率。一般是在规定使用条件下，灯具光通量与灯具内所有光源在灯
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《建筑电气的安全与节能研究》建筑环境与能源应用工程 高冀雄 913108260124 具外的总光通量之比，灯具效率也称灯具光输出比。灯具效率越高，即灯具发出的光能也就越多。因此开敞式灯具由于没有遮挡，灯具发出的光能较多，其效率理应最高，我国的建筑照明标准规定开敞式灯具不得低于 75%。因此，如果眩光、美观、安全能满足要求，尽量使用开敞式灯具。
另外，选择节能型灯具附件也是其中的一种方法：照明领域中主要的灯具附件是镇流器，它是一个工作在气体放电灯上，起限流和产生瞬时高压的设备。镇流器分为两大类：电子镇流器和电感镇流器，电感镇流器又分为节能型电感镇流器以及普通镇流器[12]，由于镇流器质量的优劣对照明节能、照明质量和电能质量影响很大，因此选择节能镇流器时应遵循：运行可靠，使用寿命长；自身功耗低；频闪小，噪声低；谐波含量小，电磁兼容性符合要求；性价比高等原则。
合理利用自然光，可以给建筑提高一个最环保、最舒适的光环境。以下几种技术方法可以有效控制利用自然光，达到节约照明电能的目的：
1、导光技术控制天然光 自然采光具有是照明深度有限、照度不稳定，室内照明容易因室外自然光变动而变动的不足。利用导光技术可以避免这些缺点，天然光导光系统由两部分组成：控制系统和太阳光收集系统[13]。控制系统是计算机根据当地的经度、纬度、及时间自动的算出该建筑所处太阳的方位角及高度；太阳光收集系统则根据不同的方位角和高度调节反射收集装置的角度从而最大限度的收集太阳光并将其导入室内。
2、采用光电效应原理使用天然光 利用物理中的光电效应原理，采用“光—电—光”的直接转换，也就是现在人们常说的光伏发电技术。目前有很多透明顶棚或者半透明顶棚，利用半透明的非晶硅膜与屋顶的采光天棚结合，可形成一个半透明而又可以发电的天然采光发电的天棚。这样既方便采光，而又可以实现太阳能发电。
第三章 建筑电气的安全与维护
生活中的有关安全用电的例子很普遍。就比如平时所说的36V以上电压是危险电压，实际上电压在24V以上时就已经不安全了，就像市场上一下电压在24V~36V之间的电池有些做的并不标准，有时电池表面会存在金属颗粒，电池在通电时金属颗粒触电会产生火花，人手不小心触碰时就会烧到手，所以对于24V以上的电压建议戴手套操作。 我们在进行建筑电气的设计之后， 还需要教给别人如何去操作这些东西。首先需要注意的就是关于安全电压的使用。即尽可能用低电压操作，能不用高电压尽量不用高电压。另外要保证设备电气的绝缘性能，需定期去检查。（由于学校的设备电气的绝缘性能并没有达到要求，老师说我们对于电气绝缘的知识还不到位，因此不敢让我们去操作，对此也是表示理解，同时对于本学期没有亲自操作一番表示遗憾）。
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第四章 结论与展望
在节能方面，建筑物的电气系统，首先要满足电能的需求，减小供电电压的偏差，通过改变用户的用电方式等措施，达到节能的目的。照明系统量大而广，光源及其附件的选择，都应该在满足照度要求的同时以经济为前提，针对不同类型的建筑选择不同的智能照明控制系统，达到节能的目的。
第一，从建筑电气照明系统基础组成出发，在满足照明场所照明质量后选择节能效率优的照明设备。采用高能效的电光源在使用寿命长的前提下可以保证高光效照明，同样选用效率高的优质灯具，以及低能耗的镇流器能有效预防眩光，提高照明质量，提高照明装置性能，减少维修管理费用，节约能源。第二，合理配光、优化配光也是有效节能途径，通过提高光的利用率提高室内配光效果，结合多样照明方式，不仅增强建筑艺术感，而且保证照明设备将电能利用最大化。第三，采用先进的天然光控制技术和智能照明控制系统，合理利用自然光，减少能耗，提高照明系统的效率与各项性能，达到节能的目的。第四，优化照明供电系统是提高照明系统节能效率的另一个关键途径。通过选用电阻率较低的铜芯导线，将供电设备设置在负荷中心，照明负荷三相分配均匀等减少导线长度，避免有色金属浪费，减少照明系统整体线路损耗，实现了照明系统节能。
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PS：关于建筑电气的安全方面在写了开头以后想的是引用老师PPT中的内容的，但是发现老师讲的PPT里面的内容太多了，而且字数很多，有近4000字，基本上都是可以引用，所以我就把他们放到附录中了，谢谢老师。
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