建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計研究

何利恩

摘 要：分析了建筑照明節(jié)能設(shè)計的基本要求，并在此基礎(chǔ)上探討了與建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計相關(guān)的問題，包括照明配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計、鎮(zhèn)流器的合理選擇和照明光源的節(jié)能設(shè)計。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計；建筑照明；鎮(zhèn)流器；照明光源

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.090

建筑照明設(shè)計是電氣設(shè)計工作中的重要組成部分，完善建筑工程照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計工作，不僅能夠使照明系統(tǒng)的色溫、亮度等滿足要求，還能保證照明系統(tǒng)在低能耗的基礎(chǔ)上處于最佳的運行狀態(tài)，進而滿足建筑照明的低碳環(huán)保要求。本文著重分析了建筑照明電氣設(shè)計的相關(guān)問題，旨在提高建筑電氣的設(shè)計水平。

1 建筑照明節(jié)能設(shè)計的基本要求

為了使建筑中的照明系統(tǒng)符合節(jié)能要求，在電氣設(shè)計的過程中，應(yīng)遵循以下要求：①在設(shè)計時，要高度重視照明質(zhì)量，遵循節(jié)能的要求，不可因提倡節(jié)能而降低建筑照明質(zhì)量。要嚴格遵守GB 50034—2004《建筑照明電氣設(shè)計標準》中的規(guī)定，保證電氣設(shè)計的安全性和節(jié)能性，進而實現(xiàn)電氣照明綠色化設(shè)計。要通過綠色化電氣設(shè)計提高建筑使用者的生活質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上減少能源的消耗量。例如，在設(shè)計照明水平時，應(yīng)將視覺工作的需要作為參考指標，在使用高光效建筑光源時，應(yīng)考慮光源的顯色性要求，盡量避免使用可能會產(chǎn)生眩光效應(yīng)的節(jié)能燈具。另外，在電氣設(shè)計中，要將人工照明與自然采光等有效結(jié)合起來。②要保證照明電氣設(shè)計的經(jīng)濟性。建筑照明節(jié)能設(shè)計方案具有經(jīng)濟適用、節(jié)約成本的特點，它能夠合理控制電氣照明系統(tǒng)的耗能情況，避免浪費。此外，在設(shè)計照明電氣系統(tǒng)時，應(yīng)堅持“節(jié)約能源、保護環(huán)境、以人為本”的原則，不可因節(jié)能而過度追加投資，要保證在短時間內(nèi)通過照明節(jié)能回收電氣設(shè)計中增加的投資。

2 建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計分析

2.1 照明配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

在設(shè)計建筑照明的配電系統(tǒng)時，可以從變壓器的節(jié)能設(shè)計和線路導體選擇2方面入手。

2.1.1 變壓器的參數(shù)設(shè)計

計算變壓器年有功損耗量的公式為：

△WT=△P（Sj/S）2?+△Pot. （1）

式（1）中：△WT為電能損耗，kW；△P為負載損耗，kW；Sj為變壓器計算負荷，kV·A；S為變壓器的實際容量，kV·A；?為最大負荷損耗時間，h；△Po為空載損耗，kW；t為投入運行的時間，h。

根據(jù)計算公式（1），在進行節(jié)能設(shè)計時，可以采用以下2種方法降低變壓器運行時的電能損耗量：①選擇節(jié)能式變壓器，減少空載損耗和負載損耗。②根據(jù)照明要求，適當加大變壓器的實際容量，減小負載率（Sj/S）。要將負載率控制在0.60～0.75之間，避免因為負載率太小而增加變壓器成本，或因負載率過大而增大電能損耗。此外，還應(yīng)適當提高變壓器的功率因數(shù)，避免計算負荷變大和運行時間增加。一般情況下，應(yīng)保證功率因數(shù)>0.9.

2.1.2 選擇照明電氣線路導體

電氣線路導體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實現(xiàn)照明節(jié)能，對于室內(nèi)照明的電氣線路，可以選擇電阻率較低的銅導體。在導體截面方面，可以根據(jù)建筑電氣安全設(shè)計的要求，適當增大導體的截面。在此過程中，應(yīng)保證電纜和導線載流量比照明線路計算電流大，各段線路的電壓損失總和應(yīng)比允許值小，同時，要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規(guī)定值。此外，應(yīng)適量提升線路功率因數(shù)，以便降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能。

2.2 合理選擇鎮(zhèn)流器

在建筑照明系統(tǒng)中，鎮(zhèn)流器會影響到照明能效和照明質(zhì)量，因此，合理選擇照明鎮(zhèn)流器也是照明電氣設(shè)計中的重要內(nèi)容。

在選擇鎮(zhèn)流器時，盡量避免選用大功耗普通電感型鎮(zhèn)流器。對于金鹵燈和高壓鈉燈，可以采用節(jié)能電感型鎮(zhèn)流器實現(xiàn)照明控制，而對于直管型熒光燈，則應(yīng)采用電子型鎮(zhèn)流器。在選擇照明鎮(zhèn)流器時，還應(yīng)考慮到能效因數(shù)的具體情況，能效因數(shù)可采用BEF表達，即：

BEF=u/P×100. （2）

式（2）中：u為流明系數(shù)；P為配電線路的輸出功率，W。

對于建筑照明中常用的熒光燈，在選擇照明鎮(zhèn)流器時，應(yīng)控制好能效值。電子型鎮(zhèn)流器在向燈管供給高頻電流時，高頻電流一般為幾十千赫，燈管光效比工頻高10%左右。同時，因為電子型鎮(zhèn)流器的自身功率較小，所以，在進行電氣節(jié)能設(shè)計的過程中，可以優(yōu)先考慮選用電子型鎮(zhèn)流器。

在選擇照明鎮(zhèn)流器時，還要考慮功率因數(shù)、諧波和性能因素。電子型鎮(zhèn)流器所產(chǎn)生的電流諧波一般高于電感型鎮(zhèn)流器，對于諧波限值，在設(shè)計時，應(yīng)嚴格遵守GBN 17625.1—2003中的規(guī)定。例如，對于建筑工程中的C類照明設(shè)備，其允許諧波限值如下：當諧波次數(shù)為2時，基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應(yīng)為2%；如果諧波次數(shù)為5，則其相對應(yīng)的百分比為10%；如果基波次數(shù)為9，則其相對應(yīng)的百分比為5%；當諧波次數(shù)為11～39時，其相對應(yīng)的百分比為3%.在功率因數(shù)方面，如果燈具的功率在25 W以上，則電子型鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)>0.95；如果燈具功率<25 W，則電子型鎮(zhèn)流器功率因數(shù)一般僅為0.55～0.60. 在設(shè)計時，如果需采用電子型鎮(zhèn)流器，則應(yīng)保證燈具功率>25 W。此外，在經(jīng)濟性能和使用性能方面，電感型鎮(zhèn)流器價格相對較低，并且使用壽命長，但是，它無法調(diào)光，并且在高頻狀態(tài)下頻閃效應(yīng)較大；而電子型鎮(zhèn)流器能夠調(diào)光，并且在高頻狀態(tài)下的頻閃效應(yīng)較小。綜上所述，在進行電氣設(shè)計時，可以根據(jù)實際情況選擇照明鎮(zhèn)流器。

2.3 照明光源的節(jié)能設(shè)計

在建筑中，采用高效光源是實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的重要途徑之一，合理選擇燈具能夠有效地節(jié)省電能。

在選擇高效光源時，要嚴格按照工作場所對照明的具體要求執(zhí)行。如果要將燈具安裝在較高的位置，就要優(yōu)先選擇高壓鈉燈或金鹵燈；如果建筑照明系統(tǒng)對光源的顯色性無特殊要求，則要優(yōu)先選擇高壓鈉燈；如果建筑照明系統(tǒng)有較高的顯色性要求，則可以選用陶瓷材料制作的金鹵燈；如果安裝燈具的高度較低時，則應(yīng)將熒光燈作為光源，緊湊熒光燈和直管熒光燈均具有顯色性能優(yōu)良、壽命長和光效高的特點。實踐證明，直管熒光燈具有較高的光通效率，并且光效更高、價格相對低廉，如果建筑工程中無特殊的裝飾要求，可以選用T5細管熒光燈。

對于安裝高度較高、無法經(jīng)常維護的區(qū)域，比如廳堂等，可以選擇安裝顯色性優(yōu)良、光效高和壽命長的無極高頻熒光燈。這類熒光燈的顯色Ra可達80左右，光效為60～70 lm/W，壽命可達5×104～6×104 h。如果建筑中需要使用強度較高的放電燈具，應(yīng)避免使用汞燈，優(yōu)先選擇高壓鈉燈或金鹵燈。除了特殊裝置、需要頻繁開關(guān)和調(diào)光的照明光源外，應(yīng)控制建筑照明系統(tǒng)中鹵鎢燈、白熾燈等熱輻射型光源的數(shù)量。這是因為，此類光源的壽命比較短，光效相對較低。此外，還要選擇效率較高的照明燈具（燈具效率=燈具總光通量/光源總光通量），在設(shè)計時，應(yīng)保證燈具效率符合GB 50034—2004中的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，建筑照明電氣設(shè)計是一項較為復雜的工作，在進行節(jié)能設(shè)計的過程中，要充分考慮多種影響因素，比如建筑照明要求、電氣設(shè)計的安全性等。此外，在開展電氣節(jié)能設(shè)計時，要考慮到經(jīng)濟效益和環(huán)保要求，通過優(yōu)化照明設(shè)計來節(jié)省電費，有效減少發(fā)電廠在發(fā)電過程中造成的二氧化硫污染和汞污染。

參考文獻

[1]米貞力.建筑工業(yè)電氣設(shè)備安裝接地應(yīng)注意的幾點問題[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（17）：1133.

[2]程軍飛.建筑裝飾工程施工中電氣施工的重要性與質(zhì)量控制[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2012（6）：552.

〔編輯：白潔〕