【摘 要】近几年来，随着能源的过度消耗，节能减排、能源节约成为各行各业广泛重视的问题。在建筑设计中，绿色建筑成为新时期建筑的走向形式。绿色建筑的设计要符合节能减排的目的，其电气设计同样要符合绿色环保的基本要求。本文对绿色建筑的电气设计进行简单分析，研究和探讨了绿色建筑中通过电气设计实现能源节约的方法。
【关键词】绿色建筑；电气设计；绿色设计；建筑电气设计；建筑节能；方法
一.引言
我国地域辽阔，资源较为广泛，但随着近几年来，各类资源的过度开采和消耗使用，伴随着世界各地各类资源的逐步紧缺，能源的节约问题成为国家的发展战略。我国的人均资源较少，各类能源相对贫乏，且能源利用效率较低，为了实现长久发展，节能减排成为必经之路。在此环境下，绿色建筑开始突显其优点，成为建筑市场新的发展方向。绿色建筑的目的是要通过建筑自身的基本功能，在合理利用外界自然条件的作用下，实现资源的最小消耗，达到节能、绿色、环保的目的。在绿色建筑的电气设计中，作为建筑设计的项目之一，能源节约为其基本设计思路。
二.绿色建筑电气节能设计应该遵循的原则
电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，电气节能设计应遵循以下原则：
（1）适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求，来优化供配电设计，促进电能合理利用。
（2）实际性。要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。
（3）节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗，比如电气设备自身的电能消耗，传输线路上的电能消耗等等，这应该是节能的着眼点。
三.绿色建筑的绿色照明。
1.绿色照明的理念。
绿色照明是指通过科学的照明设计，采用光效高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制器和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
照明工程必须实施可持续发展战略，把节约放在首位，提高资源利用效率。因为绿色照明能节约电能，节约电能对保护环境具有重要意义。
绿色照明工程的基本内涵是：节能、高效、舒适、安全有益于环保。具体地说，绿色照明工程通过采用新颖高效节能新光源和电子式镇流器、先进的节能控制器、新颖优质材料的反射器代替落后质差的反射器、优化的开关控制器代替落后的开关、在不同的场合选用先进合理的灯具结构等照明节电技术，以达到节约照明用电，减少发电对环境的污染，节约一次能源，保护生态平衡的目的，是一项以节能为核心的系统工程。
在我国，商业用电逐步增加，大中型商场照明用电相当可观。商场照明设计应坚持"以人为本"的原则，按照现代绿色照明设计的原则，使照明系统具有系统工程中的综合效益：既要降低能耗指标，满足环保要求；又要创造良好的照明环境，适应各种商业空间的要求，实现商业目标。
四.绿色建筑电气设计。
1.绿色建筑电气设计的主要内容。
绿色建筑通常是指在不影响建筑质量的条件下，尽可能的最大化利用生产资源，节约建造成本，同时能够美化环境和减少建设污染，适合现代发展要求和适宜人类的生活空间。它是随着现代建设行业快速发展而逐渐兴盛起来的，生活条件的巨大改变和社会发展的巨大需求为它提供了一个很好的发展环境，满足了人们的许多精神需求。它的主要作用是丰富人类日常的生活和加快可持续发展的速度，通过绿色建设带动更多的绿色健康产业发展，从而已达到加大我国经济建设的发展程度。
绿色建筑电气设计研究主要研究的是它在发展过程中所潜藏的风险和缺陷，绿色建筑建设所需要的高端建设设计技术，以及它的未来发展目标及方向。一方面充分对这些问题进行详细的研究，减少在绿色建设过程中所受到的阻碍，另一方面通过这些研究来完善它自身的优势，另一方面加强对它的研究可以迫使它促使我国绿色发展建设有更新的突破，同时也让它逐步走向国际化，让更多的绿色建设受益，为新世界和谐社会建设贡献一份力量。
2.绿色建筑电气设计措施。
（1）照明节能。
据统计，我国照明用电量已占总用电量的10%一12%。按照我国提出的“中困绿色照明工程”规划，照明节电已成为建筑电气设计中节能的重要方面。照明节能，是在保证照度标准和照明质量的前提下，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能，绿色建筑的照明节能设计可从以下方面入手：
1）选用优质的电光源。科学选用电光源是照明节能的首要工作。节能的电光源发光效率高，每瓦电能发出更多光通量。过去用得最广泛的是白炽灯，因为它便宜，安装维护简单，但其致命的弱点是发光率太低。白炽灯泡发光效率一般为7一lOlm/W，寿命一般为1000h，特殊的为2000h。单端的紧凑制荧光灯其光通量一般为55lm/W.采用一只寿命为3000—5000h的8W宵能灯完全可以替代40w的白炽灯泡。T10双端直臀荧光灯的光通量为55lm/W，寿命为3000_5000h。而现在的T5型细管荧光灯的光通量则达到80一90lm/W，寿命达到18000-10000h。一只28W的T5型细管荧光灯相当于40w的TIOJ型荧光灯.因此选用T5型细管荧光灯相比选用T10双端直管荧光灯可以节约大约30%的电能。
2）选择节电的照明电器配件。各种电光源中均需要有电器配件，其中镇流器就是一个高耗能器件。《建筑照明设计标准》（GB500M-2004）3.3.5节对照明设计的镇流器选择原则做出了明确的规定。电子镇流器或节能型电感镇流器的能效优于普通电感镇流器，电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势，是国际推荐应用的产品，也是未来发展的趋势。 3）选择控制开关以充分利用自然光。自然光是免费的光源。充分利用自然光，就是要结合射人室内的自然光情况，合理地设置照明开关，使照明控制灵活、方便、合理。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，起到节电的作用。
4）合理地选择照明方式。在满足照度标准的条件下，为节约电能。应选用一般照明、局部照明和混合照明相结合的照明方式。
5）合理地选择照度值。选择照度是照明设计需要考虑的重要问题。照度太低.会损害工作人员的视力，影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。照明设计应按国家颁布的照明设计标准来选择照度，合理的照度值和优良的照明质量形成的光环境可以提高工作效率和改善人们的心情，因此，要综合考虑照明系统的总效率。
3.供配电系统。
根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点，合理设计供配电系统，实现供配电系统的经济有效运行。（1）供配电系统应尽量简单可靠，同一电压变配电级数不宜多于两级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。变配电所应尽量靠近负荷中心，合理分布供电网络，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行 的经济效益；（2）合理选择变压器容量、级数。变压器负载率宜为 0.7～0.85，能适应负荷变化，使变压器工作于最佳状态。尽可能选择节能型变压器（10 kV及35 kV电压等级），节约变压器空载损耗，降低空载电流和噪音；（3）合理选择配电干线电缆。在满足允许载流量前提下，综合电压损失、热稳定性等各种技术指标，以及有色金属使用的经济指标，合理选择导线截面，并根据敷设条件选择电缆型号。
4.变压器节能。
变压器节能的实质就是：降低其有功功率损耗、提高其运行效率。
变压器的有功功率损耗如下式表示：△ Pb=Po+Pkβ2
其中： △Ph一变压器有功损耗（KW）；
Po一变压器的空载损耗（KW）；
Pk一变压器的有载损耗（KW）；
β一变压器的负载率。
式中Po为空载损耗又称铁损，它由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与硅钢片的性能及铁芯制造工艺有关，而与负荷大小无关，是基本不变的部分。 因此，变压器应选用SL7、SLZ7、s9、SC9等节能型变压器。与老产品比，SL7、SLZ7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失， 10kV系列分别降低41.5%和13.93%；s9、SC9系列与SL7、SLZ7 系列比，其空载和短路损耗又分别降低5.9%和23.33%，平均每 千伏安较SL7、SLZ7系列年节电9kWh。所以，设计应首选低损耗的节能变压器。 上式中，Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小。因此，应选用阻值较小的铜芯绕组变压器。对PkO2，用微分求它的极值，可知当p=50% 时，变压器的能耗最小。但这仅仅是从变压器节能的单一角度出发，而没有考虑综合经济效益。因为13=50%的负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此节能效果有限；由此可见，取变压器负载率为50%是得不偿失的。综合考虑以上各种费用因素，且使变压器在使用期内预留适当的容量，笔者认为，变压器的负载率B应选择在75%一85%为宜。另一方面，因为变压器在满负荷运行时，其绝缘层的使用年限一般为20年，20年后通常会有性能更优的变压器问世，这样就可有机会更换新的设备，从而使变压器总趋技术领先水平。
5.动力系统。
在动力系统中，电动机是主体，电机是典型的感性负载，会产生滞后的无功电流，从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，增加了线路和变压器的功率损耗。设计中，需要提高供配电系统的功率因素，通过在供配电系统增加电容器柜进行集中无功补偿或者在运行过程中对设备端进行就地补偿。由电机运行特性可以知道，运行效率随负载大小波动而变化，电动机在额定运行时效率最高，功率因数最高，轻载运行时效率降低、电机的电能浪费较大，空载时功率因数甚至降到0.3以下。因此，合理选择电机容量也是节能重要方面。
6.照明系统。
绿色建筑的照明要尽量利用自然的采光方式，建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。
绿色建筑的电气设计时，要采用智能照明控制系统，有效地对照明进行控制，节约电能。自从1983年第一座带有智能化概念的建筑物在美国落成后，楼宇智能化就成为当今建筑发展的主流技术。但是长期以来，智能照明在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式。一些智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光，场景控制等功能来实现照明质量的提高。
就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光场景，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量。
7.其他措施。
提高系统的功率因数，减少在线路上的无功传输，可以达到节能的目的。系统中的用电设备，如电动机、变压嚣、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感.会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高低压线路传输到用电设备.在线路上，就会产生有功损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的。采用无功补偿可以提高功率因数，因而也就减小了无功的需求量。无功补偿装置宜就地安装，实行就地补偿。这样才能减少线路上的无功传输，以便达到节能的目的。
五.绿色建筑装修电气设计。
1.强电系统设计原则。
（1）每套住宅应设置嵌墙式住户配电箱，设有洗浴设施卫生间的跃层、阁楼层宜设分配电箱；配电箱不应装设在卫生间防护区内的墙上：住户配电箱应设有能同时断开相线和中性线的总开关电气，并具备隔离电器的功能。
（2）照明、普通电源插座、空调电源插座，应分回路设置：厨房电源插座与卫生间电源插座应分回路设置。
（3）每台柜式空调电源捕座回路应专放，其他空调电源插座每一回路不应超过2只。
（4）户内套型为二、三、四类及以上的住宅，普通电源插座回路数不应少于2条回路。
（5）三相进线配电用户，宜设有三相电源出线回路。
（6）除照明、壁挂式空调电源插座外，所有电源插座回路应设剩余电流动作保护装置保护。
（7）各配电回路保护断路器均应具有过载保护和短路保护功能，并应同时断开相线和中性线。
2.装修施工控制要点。
（1）应根据用电设备位置，确定管线走向、标高及开关、插座的位置。
（2）电源线配线时，所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。
（3）暗线敷设必须配管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时，应增设拉线盒。
（4）同一回路电线应穿同一根管内，但管内总根数不应超过8根，电线总截面积（包括绝缘外皮）不应超过管内截面积的40%。
（5）电源线与通讯线不得穿同一根管内。
（6）电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。
六.提高绿色建筑电气设计的措施。
1.在确定设计思路的时候，必须要建立在实际建设要求的基础之上，所有步骤都要有实际作用，不能脱离了它的客观条件，否则它就失去了研究发展的价值。对设计思路要有明确目标，各种条理必须要有条有理，才可以较好的确保建设质量。
2.各种电器元件的选择和管理都必须要根据具体设计要求来确定，要充分保证它的合理性和实用性。另外对其的管理也必须要按照相应的管理要求来完成，以减少安全事故的发生，提高绿色建筑的实际作用。
3.要充分利用现在的高科技科学技术，将计算机和自动控制技术的有用功能进行有效的结合，以增强设计的精度和质量。同时也可以大大提高设计的工作效率，减少不必要的损失，给建设企业带来更大的利润。
4.时代在不断发展进步，因此绿色建筑电气设计思想也要随时的改进，只有这样才能满足建设的更多需求。要充分的将国内外的新型设计技术有机的结合，取长补短才是最好的发展思路，这样也就使它变得更加全面有效。
5.电气设计理论和经验系统化和标准化的形成直接影响到绿色建筑的设计质量和施工质量，设计研究人员必须要重视它的整体作用，要让它变得更加的合理标准。将各种实用经验综合起来，制定出一套系统的实际研究制度，最终使它的技术发展的更加迅速。
七.结束语
随着社会的不断发展与进步，国内外对绿色房屋建筑电气设计的不断研究和讨论，使绿色建筑的节能方法和措施不断的在改进和完善。在绿色建筑的电气设计中，既要最大限度的延长房屋建筑的使用寿命，发挥出房屋建筑的使用价值，又要最大程度的利用自然资源，减少建筑排放，从而实现建筑节能的目的，进而改善人民生活，促进社会经济健康发展。