淺談建筑電氣照明節(jié)能

李浪LI Lang

（內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系，內(nèi)江 641000）

（Electrical Engineering Department of Neijiang Vocational&Technical College，Neijiang 641000，China）

0 引言

照明用電在生活和生產(chǎn)中是不可缺少的。據(jù)估計，我國照明用電量約占總發(fā)電量的7%～8%，個別地區(qū)高達15%以上，且以低效照明為主，可見，節(jié)約照明用電的潛力是相當大的，因此，照明用電是終端節(jié)電的主要對象之一。在目前能源緊張的情況下，降低建筑電氣照明能耗無疑能有效地緩解電能供應(yīng)緊張的局面，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，同時也能為廣大的用戶帶來實惠。在“九五”期間，我國就啟動了“綠色照明工程”，2013年國家新頒布了《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034-2013），并于2014年6月1日起實施，該標準將常用場所的照明功率密度（LPD）限值作為強制性條文執(zhí)行，以使照明達到高效、節(jié)能、舒適、有益環(huán)境和提高工作效率。

1 照明系統(tǒng)的耗能原因分析

建筑照明系統(tǒng)應(yīng)提倡“綠色照明”。但綠色照明不僅僅是節(jié)約用電，而是要在滿足人們的基本照明需要，即照度、色溫、顯色指數(shù)等照明質(zhì)量指標的基礎(chǔ)上，為人們提供一個溫馨舒適的環(huán)境，提高人的工作、學習效率，調(diào)節(jié)人的心情，保證人身心健康的前提下，盡可能降低無謂的能源消耗，節(jié)約投資。

但在目前很多建筑照明系統(tǒng)中，由于傳統(tǒng)設(shè)計理念及設(shè)計方案沒有很好與現(xiàn)代建筑發(fā)展有效接軌，很多樓宇建筑電氣系統(tǒng)中存在照明系統(tǒng)的光源、燈具類型、啟動器、照明方式及控制方式選擇不合理，線路設(shè)計不合理，導(dǎo)致了照明系統(tǒng)的匹配性能差、照度設(shè)計不達標、智能節(jié)能控制管理水平低、綜合服務(wù)差、能耗較大等問題，從而導(dǎo)致建筑照明系統(tǒng)不能發(fā)揮出其應(yīng)有的燈光效果，不僅造成巨大的電能資源浪費，同時還大大影響人們正常的工作、學習、以及休息質(zhì)量水平。在早期樓宇建筑中，有很多地方依然使用高能耗的燈具及其附件，再加之人們的節(jié)能意識不強，這樣會對建筑物長遠的節(jié)能經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生較大的影響。

2 建筑電氣照明節(jié)能原則

國家建設(shè)部對照明節(jié)能設(shè)計的要求就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，利用電能、太陽能等能源，力求最大限度地減少照明系統(tǒng)中的能耗損失。

國際照明委員會（CIE）提出9條照明節(jié)能原則：①根據(jù)視覺工作需要，決定照明水平。②得到所需照度的節(jié)能照明設(shè)計。③在考慮顯色性的基礎(chǔ)上采用高光效光源。④采用不產(chǎn)生眩光的高效率燈具。⑤室內(nèi)表面采用高反射比的材料。⑥照明和空調(diào)系統(tǒng)的熱結(jié)合。⑦設(shè)置不需要時關(guān)燈的裝置。⑧不產(chǎn)生眩光和差異的人工照明同天然采光的綜合利用。⑨定期清潔照明器具和室內(nèi)表面，建立換燈和維修制度。

3 建筑電氣照明節(jié)能的評價標準

照明節(jié)能應(yīng)采用一般照明的照明功率密度值（LPD）作為評價指標，LPD是指建筑的房間或場所，單位面積的照明安裝功率（含鎮(zhèn)流器，變壓器的功耗）。

照明功率密度值計算公式見公式（1）：

以上各式中：

Eva——平均照度；

LPD——照明功率密度值，W/m2；

∑P——房間內(nèi)裝設(shè)光源（含鎮(zhèn)流器）的功率和，W；

S——房間面積，m2；

∑φ——房間內(nèi)裝設(shè)光源發(fā)出的光通量之和，lm；

U——利用系數(shù)；

K——維護系數(shù)；

ηs——房間內(nèi)光源（含鎮(zhèn)流器）的平均光效，lm/W。

從式（4）可知：LPD和照度值Eav成正比，和U成反比。要降低實際LPD值，設(shè)計中應(yīng)取合適的照度，應(yīng)盡量選用光源、鎮(zhèn)流器和燈具效率高的產(chǎn)品，并優(yōu)化設(shè)計方案。

LPD限值是國家依據(jù)節(jié)能方針從宏觀上作出的規(guī)定，不同種類的建筑及場所有不同的照明功率密度對應(yīng)值，在《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034-2013）中規(guī)定了建筑的常用房間或場所的LPD最大限值（即最大允許值），我國現(xiàn)行照明設(shè)計標準規(guī)定了兩種功率密度值——現(xiàn)行值和目標值。目標值比現(xiàn)行值低約10%～20%。LPD指標是對照明系統(tǒng)節(jié)能的整體評價，即對最終照明效果進行評價。

4 建筑電氣照明節(jié)能的主要措施

4.1 采用高效電光源，提高光源效率。常見的光源節(jié)能技術(shù)參數(shù)見表1。光源的效率與電力消耗最為密切，在室內(nèi)照明中盡量采用熒光燈和鹵鎢燈取代普通的白熾燈。比如，目前推廣的緊湊型節(jié)能熒光燈與普通白熾燈比較，如果用一只13W節(jié)能燈取代60W的白熾燈，每天按4h工作時間算，年節(jié)電68.62kW·h，而壽命是白熾燈的6倍，經(jīng)濟效益可觀。在光色要求較高的場所，可采用三基色熒光燈（T8，T5），以節(jié)約電能，獲得更好的照明效果。在室外照明中，應(yīng)逐步以光效高、壽命長的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈取代高壓汞燈。在需要避免維護的場合，可采用LED光源和QL燈。

表1 光源節(jié)能技術(shù)參數(shù)

4.2 采用高能節(jié)能燈具。燈具的效率對節(jié)能的影響很大，光源要配備合適的燈具才能體現(xiàn)其使用價值，燈具選擇不當，將使能量損失高達30%～40%。反之，燈具效率高，可達到最大限度節(jié)能。因此建筑電氣照明系統(tǒng)中，應(yīng)在滿足眩光限制和配光要求的條件下，選擇控光效果好，效率高的燈具，一般不應(yīng)選用效率低于70%的燈具?，F(xiàn)以熒光燈和高強度氣體放電燈的燈具效率為例，熒光燈燈具的最低效率值應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2 熒光燈燈具的最低效率值（%）

高強度氣體放電燈的燈具的最低效率值應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3 高強度氣體放電燈的燈具的最低效率值（%）

在實際照明工程中還應(yīng)根據(jù)實際情況考慮到室空比（RCR），根據(jù)室空比選擇照明燈具（見表4），以達到節(jié)能效果。

表4 燈具配光的選擇

4.3 選用高功率因數(shù)的啟動設(shè)備。鎮(zhèn)流器的合理使用對照明節(jié)能降耗具有明顯的影響。由于普通鎮(zhèn)流器功耗大，光閃爍嚴重，因此它已逐漸被電子鎮(zhèn)流器和節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器所取代，以T8熒光燈（36W）為例，若用電子鎮(zhèn)流器和普通的電感鎮(zhèn)流器相比，照明安裝功率可降低20%，實際LPD可下降20%；若用超低損耗電感鎮(zhèn)流器和普通電感鎮(zhèn)流器相比，照明安裝功率可降低89%，即：實際LPD可下降89%，節(jié)電效果顯著。

《建筑照明設(shè)計標準》GBSOO34-2004規(guī)定：“直管熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器”。電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器相比較，具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優(yōu)點，但在使用電子鎮(zhèn)流器時要注意高次諧波對電網(wǎng)的影響，而且電子鎮(zhèn)流器的可靠性和穩(wěn)定性不甚理想，其使用壽命也相對較短，難以控制。因此在實際工程中應(yīng)綜合考慮環(huán)境因素，擇優(yōu)選取高效能的啟動設(shè)備。比如在醫(yī)院，圖書館等要求安靜的場所以及對視覺條件要求較高的場所就應(yīng)選用電子鎮(zhèn)流器。

4.4 選用合理的節(jié)電照明系統(tǒng)。首先選擇合理的照度值，根據(jù)照度要求選擇合理的照明方式，比如在較大面積的照明場所、照度要求較高的場所、均勻照度要求不高的場所可以選用一般照明和局部照明組成的混合照明系統(tǒng)，實踐證明，這樣既可提高照明質(zhì)量又可節(jié)電。第二，應(yīng)采用科學的管理系統(tǒng)對照明進行科學合理地管理，以減少電能損耗，比如，在照明系統(tǒng)中采用日光控制、時間控制、照度控制等。

4.5 選擇先進合理的照明控制方式。建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的電能消耗大，僅靠控制各場所照明功率密度值、采用高性能光源等措施，還達不到充分節(jié)能。因此，在“綠色照明工程”的推動下，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了多種形式的照明節(jié)能控制器，比如適用于控制光源功率的光控調(diào)光控制器，當自然光增強時光源功率和光輸出自動調(diào)小，而工作面上的照度保持不變，從而在保證照明質(zhì)量的前提下，達到了良好的節(jié)能效果。另一種為紅外線開關(guān)和聲波控制開關(guān)組合的節(jié)能裝置，該裝置利用紅外線和聲波傳感器感應(yīng)工作場所是否有人，而發(fā)出開關(guān)自動開、關(guān)燈的信號。目前這些節(jié)能裝置已經(jīng)逐步應(yīng)用于建筑照明系統(tǒng)中，并取得了很好的節(jié)能效果。

4.6 充分利用天然光。在建筑電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計中，電氣設(shè)計人員應(yīng)與土建設(shè)計人員配合，從建筑設(shè)計上優(yōu)化照明條件，充分利用建筑結(jié)構(gòu)獲取天然光，以縮短電氣的照明時間，達到節(jié)能目的。比如開大面積的頂部天窗，利用屋頂采光，有條件的還可以采用棱鏡組反射、光導(dǎo)纖維照明等新技術(shù)進行采光。

4.7 選用合理的節(jié)電照明方案。合理的照明方案是照明節(jié)能的關(guān)鍵，在做照明節(jié)能的方案選擇時，必須對其做技術(shù)經(jīng)濟分析比較。從節(jié)能的角度來說，僅考慮初始投資的費用，而不是以最低能耗費用為基礎(chǔ)的照明設(shè)計方案是不合理的，在選擇方案時，應(yīng)充分考慮整個照明系統(tǒng)在長期運行中的運行能耗費用，在保證照明質(zhì)量的前提下，優(yōu)先選用照明用電指標較低的設(shè)計方案。

5 結(jié)語

隨著近年來照明技術(shù)的發(fā)展和照明節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)，建筑電氣照明節(jié)能有很大的發(fā)展空間。

因此，建筑電氣設(shè)計人員在設(shè)計建筑電氣照明系統(tǒng)時應(yīng)按照節(jié)能標準，選擇高效的節(jié)能設(shè)備，采用先進的節(jié)能技術(shù)，為人們提供一個健康、舒適、安全的生活和工作環(huán)境，同時也為提高我國的建筑電氣節(jié)能技術(shù)貢獻力量。

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