電氣照明中的節(jié)能設(shè)計(jì)方案分析

摘要：我國(guó)是世界上能源短缺的國(guó)家之一，但能源浪費(fèi)卻很?chē)?yán)重，無(wú)論是照明供電系統(tǒng)或照明設(shè)備都存在著節(jié)能的巨大潛力。筆者將簡(jiǎn)單闡述電氣照明節(jié)能的設(shè)計(jì)原則和影響因素，重點(diǎn)討論節(jié)能設(shè)計(jì)的主要措施。

關(guān)鍵詞：電氣照明；節(jié)能設(shè)計(jì)；導(dǎo)線截面；光源燈具照明裝置

我國(guó)是個(gè)能源大國(guó)，同時(shí)也是能源消耗的大國(guó)，而在諸多能源中，電能是維持我們正常生產(chǎn)生活的關(guān)鍵因素。在建筑領(lǐng)域的電能消耗中，照明部分的用電量占15%至25%。而實(shí)際上，用于照明體系的電能并不是完全的消耗在照明本身，有一部分則消耗在了照明系統(tǒng)運(yùn)行的其它環(huán)節(jié)，我們稱(chēng)這種現(xiàn)象為電能逸損。照明能耗在建筑能耗中占有相當(dāng)大的比例，因此建筑照明體統(tǒng)中蘊(yùn)含著大量的節(jié)能潛力，在這種前提下，如何將節(jié)能環(huán)保的功能融入到建筑照明電氣設(shè)計(jì)中來(lái)，是我們電氣設(shè)計(jì)工作人員必須解決的問(wèn)題。

1 電氣照明設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1 盡量減少能源損失

建筑物的用途不同，對(duì)照明的需求也不相同，一味地強(qiáng)調(diào)節(jié)能節(jié)電顯然是不正確的。如何滿足用戶需求，保證照明系統(tǒng)的安全可靠，是我們?cè)O(shè)計(jì)人員首先應(yīng)考慮的問(wèn)題。照明節(jié)能的基本原則是在保證視覺(jué)要求、照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中的光能損失，提高照明用電的利用率。

1.2 充分考慮經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)效益，衡量投資與收益的關(guān)系，不能片面地過(guò)分強(qiáng)調(diào)節(jié)能。在設(shè)計(jì)期間，應(yīng)對(duì)各設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行反復(fù)對(duì)比。在照明效果相同或相近的情況下，從年照明費(fèi)用、年維護(hù)費(fèi)及年電費(fèi)三個(gè)方面進(jìn)行綜合比較，挑選出經(jīng)濟(jì)效益最好的設(shè)計(jì)方案。

2 電氣照明設(shè)計(jì)中的節(jié)能理念概論

2.1 合理選擇導(dǎo)線截面和材料

通常情況下，電力負(fù)荷計(jì)算中比較重視動(dòng)力荷載，照明負(fù)荷則是粗略估算。實(shí)際上對(duì)于照明線路設(shè)計(jì)，照明負(fù)荷要較為準(zhǔn)確地算出，以便于合理地選購(gòu)導(dǎo)線，如果導(dǎo)線截面過(guò)大，則浪費(fèi)材料；如果截面偏小，負(fù)荷過(guò)大，引起照明線路受損，會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)線漏電?，F(xiàn)在照明線路一般采用暗敷，不容易查找更換，造成不能正常使用和電能損失，同時(shí)線路電阻大，線路損耗高，所以要準(zhǔn)確地選擇導(dǎo)線截面，并采用阻燃性PVC管作導(dǎo)線保護(hù)套管，而且鋼度要高，防止導(dǎo)線因破損而漏電。

2.2 設(shè)計(jì)多回路控制和多地（聯(lián)）控制線路

現(xiàn)在一些住宅的會(huì)客廳、娛樂(lè)廳，會(huì)場(chǎng)、報(bào)告廳，從燈光藝術(shù)效果和造型設(shè)計(jì)高度出發(fā)，采用多燈組合，或某一區(qū)域內(nèi)較大面積上“星星點(diǎn)燈”式的組合，設(shè)計(jì)時(shí)往往考慮線路上簡(jiǎn)易，采用單路控制多只燈，甚至數(shù)十只燈，使用時(shí)不管是否需要，一律全部開(kāi)啟。有些會(huì)場(chǎng)上，只有少數(shù)人員開(kāi)會(huì)，主席臺(tái)上也只有個(gè)別人員，可是燈火通明，這很多都是由于線路設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，沒(méi)實(shí)行多回路分開(kāi)控制燈的通斷，造成很大的電能浪費(fèi)。在過(guò)道、門(mén)廳、樓梯口等走動(dòng)大場(chǎng)合，要設(shè)計(jì)多地（聯(lián)）控制線路，人走到哪兒都可以控制燈，以免無(wú)人亮燈，無(wú)法關(guān)閉，造成電能的浪費(fèi)。照明支路和插座支路分開(kāi)，插座支路上臨時(shí)性負(fù)荷較多，移動(dòng)照明動(dòng)力和熱電負(fù)載較多，照明支路負(fù)荷較為固定，為了避開(kāi)影響，采用二支路分開(kāi)，保證照明支路工作的可靠性。照明支路要設(shè)置帶有一定保護(hù)功能的高分?jǐn)嗔諝忾_(kāi)關(guān)，控制漏電現(xiàn)象的產(chǎn)生，節(jié)約電能，保證線路的正常運(yùn)行。

3 電氣照明設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)方案

3.1 合理選擇光源

高效光源是照明節(jié)能的首要因素，必須重視推廣應(yīng)用高效光源。電光源的選用，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所不同，至少有兩類(lèi)高效光源應(yīng)予推廣使用。

3.1.1 熒光燈

熒光燈具有光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性好等優(yōu)點(diǎn)。直管熒光燈適用于高度較低的房間，如辦公室、教室、會(huì)議室及儀表、電子等生產(chǎn)場(chǎng)所，緊湊型熒光燈適用于家庭住宅、旅館、餐廳、門(mén)廳、走廊等場(chǎng)所。T5熒光燈管作為新興燈管，與傳統(tǒng)的26mm熒光燈管相比較，直徑為16mm，減小了40%，既節(jié)省了材料，又節(jié)省了倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸成本。過(guò)去在使用熒光燈的場(chǎng)所，普遍都是采用40 W的燈管，光通量一般只有2200lm，而現(xiàn)在選用只有28W的T5熒光燈，光通量卻達(dá)到2600lm。從40W減少為28W，約節(jié)約30%的電能，光通量卻提高20%。

3.1.2 高強(qiáng)度氣體放電燈（HID）

以鈉燈、金屬鹵化物燈為代表的高強(qiáng)度氣體放電燈，具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不銹蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車(chē)站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。高顯色鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂(lè)場(chǎng)、百貨商店和賓館等場(chǎng)所照明。

3.2 合理選擇燈具

光源必須配備各種燈具，才能真正體現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。燈具選擇不當(dāng)，將使能量損失高達(dá)30%至40%，反之燈具效率高，可使單位面積耗電量下降，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同面積和高度的房間，計(jì)算確定選用寬或中窄光束的照明燈具，再由天花板、墻面以及地面的反射系數(shù)，求出燈具的利用系數(shù)，這是較為科學(xué)的設(shè)計(jì)方式。一般不宜采用效率低于70%的燈具，采用非對(duì)稱(chēng)光分布燈具，它具有減弱工作區(qū)反射眩光的特點(diǎn)，能大大改善視覺(jué)條件。

3.3 合理選擇照明裝置配件

鎮(zhèn)流器也是照明耗能的一部分，而品質(zhì)優(yōu)良、可靠性好、效率高、能耗低于傳統(tǒng)電感型鎮(zhèn)流器的電子鎮(zhèn)流器已成為首選產(chǎn)品。在采用電子鎮(zhèn)流器時(shí)，應(yīng)重視高次諧波對(duì)供配電系統(tǒng)的影響，并應(yīng)采取相應(yīng)的措施。電子鎮(zhèn)流器的使用使電網(wǎng)中高次諧波的含量大量增加，對(duì)供配電系統(tǒng)造成危害。因此，我們要采取相應(yīng)的措施來(lái)防范和抑制高次諧波。具體措施有：選用符合國(guó)家電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；采用帶有△接線變壓器，減少三次及其倍數(shù)的諧波對(duì)電源的干擾；對(duì)諧波源設(shè)置隔離變壓器；采用無(wú)源和有源電力濾波器；適當(dāng)增加導(dǎo)體截面等措施。

3.4 合理選擇控制方案

現(xiàn)有的照明控制方式很多，有單燈控制、多燈控制、雙控開(kāi)關(guān)控制、樓宇自控系統(tǒng)控制、智能控制及其它控制方式。一是每個(gè)照明開(kāi)關(guān)所控光源數(shù)不宜太多；房間或場(chǎng)所裝設(shè)有兩列或多列燈具時(shí)，宜按有關(guān)規(guī)范要求分組控制。二是建筑的走廊、樓梯間、門(mén)廳等公共場(chǎng)所的照明，宜采用集中控制。三是體育館、影劇院、候機(jī)廳、候車(chē)廳等公共場(chǎng)所應(yīng)采用集中控制。四是旅館的每間（套）客房應(yīng)設(shè)置節(jié)能控制型總開(kāi)關(guān)。五是建筑有天然采光的樓梯間、走道的照明，宜采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)。六是對(duì)于建筑物的夜景照明，要設(shè)計(jì)平時(shí)、節(jié)假日、慶典等多種模式的控制方式。七是在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高、規(guī)模較大、功能較復(fù)雜的工程中，電氣設(shè)計(jì)人員要建議建設(shè)方采用智能照明控制系統(tǒng)。

3.5 提高系統(tǒng)功率因數(shù)

建筑照明系統(tǒng)中的部分用電設(shè)備，如變壓器、氣體放電光源中的鎮(zhèn)流器等因具有電感元件，會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，影響電能的有效利用。無(wú)功功率可以采取提高設(shè)備功率因數(shù)的方法降低， 熒光燈應(yīng)采用電子鎮(zhèn)流器；采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈宜單燈安裝補(bǔ)償電容器；變壓器低壓側(cè)采用集中電容器補(bǔ)償。目前的電氣設(shè)計(jì)中，許多設(shè)計(jì)僅采用變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，這種做法僅減少了區(qū)域變電站至用戶處的高壓線路上的無(wú)功傳輸，提高了用戶處的功率因數(shù)。

綜上所述，節(jié)能已不再只是個(gè)口號(hào)，我國(guó)建筑領(lǐng)域的節(jié)能工作還剛剛起步，但有關(guān)的政策法律法規(guī)正在相繼出臺(tái)，足以說(shuō)明其重要性。電氣照明的節(jié)能設(shè)計(jì)潛力很大，電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)中，相關(guān)工作人員應(yīng)反復(fù)比較研究多個(gè)方案，從設(shè)計(jì)源頭上熟悉理解照明節(jié)能的多方應(yīng)用，采取積極有效的措施，以達(dá)到真正節(jié)能的效果，創(chuàng)建一個(gè)適合節(jié)能的人居環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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