關(guān)于建筑電氣照明節(jié)能技術(shù)的研究

周剛

（廣東省建筑工程集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

1 建筑電氣照明節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)代建筑電氣照明節(jié)能以不降低視覺(jué)所需與照明質(zhì)量為基本原則，在此基礎(chǔ)上,努力減小或消除無(wú)用照明與系統(tǒng)（能量）損失，促使照明用電實(shí)現(xiàn)最為有效的利用。

1.1 照明功率密度值LPD

對(duì)于照明節(jié)能的評(píng)價(jià)，我國(guó)在《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50053-2013中規(guī)定以LPD（照明功率密度值，單位W/m2）為其指標(biāo)。LPD為單位面積上照明安裝功率（包括變壓器、鎮(zhèn)流器與光源等），其以式（1）為計(jì)算依據(jù)：

式中：為照明光源（含鎮(zhèn)流器或變壓器）功率總和，W；PL為光源功率，W；PB為光源配套的鎮(zhèn)流器或變壓器功耗，W；S為被照平面的面積，m2。

我國(guó)通過(guò)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各類(lèi)建筑不同場(chǎng)所的LPD最大允許值實(shí)施了規(guī)定，并以強(qiáng)制性條文發(fā)布，且要求必須嚴(yán)格執(zhí)行，設(shè)計(jì)過(guò)程基于照明節(jié)能的理念，應(yīng)力求降低LPD值。

1.2 照明利用率

雖然LPD作為照明節(jié)能評(píng)價(jià)的唯一指標(biāo)已在業(yè)內(nèi)得到廣泛認(rèn)可并執(zhí)行，但電能浪費(fèi)的現(xiàn)象仍難以徹底杜絕，比如半夜無(wú)人出入的倉(cāng)庫(kù)、通道與地下車(chē)庫(kù)等。LPD對(duì)于照明節(jié)能僅從功率密度上給予了規(guī)范，照明系統(tǒng)的用電量只有加入時(shí)間因素方可表征，故此提出了新概念——照明利用率。

將全部照明時(shí)間劃分為有效與非有效照明時(shí)間兩部分，其中有效照明時(shí)間為人們所需的剛性用電時(shí)間，非有效照明時(shí)間為柔性用電時(shí)間，該時(shí)段內(nèi)，人們會(huì)降低或消除照明需求，此時(shí)如若照明功率仍為有效照明時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)，則必然性會(huì)形成巨大浪費(fèi)。

照明利用率用λ表示，是指“有效照明用電量/全部照明用電量”的百分比，即為式（2）：

式中：T1、T2分別為有效與非有效照明時(shí)間，h；P1、P2分別為燈具在有效與非有效照明時(shí)間內(nèi)的額定功率與需求功率，W。

λ是對(duì)照明系統(tǒng)節(jié)能空間大小的衡量，其值越小，說(shuō)明電能在非有效時(shí)間內(nèi)的浪費(fèi)就越多，此時(shí)則需對(duì)該時(shí)段內(nèi)采取措施，予以降低功率的消耗。

2 建筑電氣照明的節(jié)能途徑

2.1 降低照明功率密度值LPD

LPD作為我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的唯一指標(biāo)，在建筑電氣照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)確保照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上將其盡可能地降低。光源光效、燈具效率與利用系數(shù)、照明場(chǎng)所減光系數(shù)與平均照度大小為影響LPD的主要因素，其中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范對(duì)照度水平（Eav）給予了明確規(guī)定，那么LPD的降低則可從其他影響因素著手。

2.2 提高照明利用率

通過(guò)降低LPD值實(shí)現(xiàn)節(jié)能是從安裝功率的角度出發(fā)，而系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間決定著電能消耗，因此減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、提升照明利用率為實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效途徑。對(duì)于照明利用率的提升，在一定的燈具額定功率下的主要措施包括：

（1）對(duì)有效照明時(shí)間T1的合理控制并減小，例如對(duì)人工照明合理采用自然光進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）將非有效照明時(shí)間T2內(nèi)的設(shè)備需求功率P2予以降低，例如對(duì)燈光亮度與關(guān)停采用合適的控制方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，并對(duì)有效與非有效照明實(shí)施自動(dòng)切換。

2.3 優(yōu)化照明配電系統(tǒng)

電力傳輸過(guò)程中，其在傳輸導(dǎo)線上會(huì)形成有功功率與無(wú)功功率2種損耗形式，其中有功功率損耗主要表現(xiàn)為散熱形式，無(wú)功功率損耗主要表現(xiàn)為導(dǎo)線周?chē)蛔冸姶艌?chǎng)的供給。對(duì)于民用建筑的低壓配電線路而言，由于其擁有較短的輸電線間距，線路的電阻值遠(yuǎn)大于電抗值，因此通?？蓪㈦娍棺饔煤雎圆挥?jì)，有效功率損耗一般可由線路損耗代表，按式（3）計(jì)算：

式中：I為輸電網(wǎng)電流，A；R為導(dǎo)線電阻，。ρ為導(dǎo)線電阻率，Ω·mm2/m；L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，m；S為導(dǎo)線截面積，mm2。

分析式（3）可知，電網(wǎng)電流與導(dǎo)線電阻為影響照明線路損耗的主因，而導(dǎo)線截面積、長(zhǎng)度與電阻率共同決定了線路阻抗。通過(guò)提高平衡三相負(fù)載、限制諧波與功率因數(shù)，可使線路損耗因電網(wǎng)電流的有效減小而降低。

3 建筑電氣照明的節(jié)能措施

3.1 選擇高效光源與節(jié)能燈具

與普通燈具相比，節(jié)能燈具具有以下優(yōu)勢(shì)：①照明質(zhì)量通常為普通燈具的1～3倍，照明效果明顯；②高效節(jié)能，最高可達(dá)50%的節(jié)電率；③經(jīng)濟(jì)耐用，使用壽命通常為普通燈具的2倍以上；④光污染較小，紫光（或紫外線）反射率僅為5%，為普通燈具的1/8；⑤光衰較低，反射率的降低程度在其長(zhǎng)期使用后不會(huì)大于8%。由此可見(jiàn)，現(xiàn)代建筑電氣照明中使用節(jié)能燈具可表現(xiàn)出良好的節(jié)能效果。

一般情況下，電光源的光效愈高，使用壽命越長(zhǎng)，其綜合能效也就越高，能夠獲得更好的節(jié)能效果，常用光源的光效與有效壽命見(jiàn)表1。白熾燈、熒光燈以及白光LED燈通常都可用于室內(nèi)照明，且25W白熾燈、5W緊湊型以及3W白光LED的亮度相當(dāng)。將白熾燈換為白光LED燈、緊湊型熒光燈，可有效降低電能消耗。與緊湊型熒光等相比，盡管白光LED等前期的購(gòu)置成本略高，但在整個(gè)使用壽命周期中能耗最低，花費(fèi)最少，是普通建筑照明節(jié)能的首選光源。在篩選電光源的過(guò)程中，除了考慮燈具類(lèi)型外，還需要充分考慮建筑內(nèi)部環(huán)境的照明需求，如照度、色溫、顯色性等。例如，白光LED燈主要適用于家居照明、餐廳、旅館等照明場(chǎng)所；高效直管熒光（三基色熒光燈）的綜合能效較高，主要適用于室內(nèi)空間較低的場(chǎng)所，如商場(chǎng)、普通辦公室、會(huì)議室等；在民用建筑場(chǎng)所、工業(yè)產(chǎn)房、倉(cāng)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等場(chǎng)所可使用高壓鈉燈。盡管高壓鈉燈的綜合能效高、使用壽命長(zhǎng)，但顯色性相對(duì)較差，而大功率金屬鹵化燈則具備了較優(yōu)的色溫及顯色指數(shù)，可作為高壓鈉燈的良好補(bǔ)充，在高大的建筑空間中具有較好的適用性。在普通的建筑中，若無(wú)特殊要求，應(yīng)該盡量使用開(kāi)敞式燈具及直接配光燈具。開(kāi)敞式燈具由于無(wú)遮擋，所發(fā)出的光能較多，效率較高；直接配光燈具出射光通量可最大限度地落于工作面，效率高，也更為節(jié)能。為進(jìn)一步提升燈具的效率，可在電光源外部加上適宜形狀的反射燈罩。借助優(yōu)質(zhì)的反射燈罩，可提升光能的反射能力，從而降低燈罩對(duì)光能的吸收量。

表1 常用光源的光效與有效壽命比較

3.2 合理選用鎮(zhèn)流器

傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器在一般情況下?lián)碛休^大的功率，并且光的閃爍情況極為嚴(yán)重，因此，現(xiàn)代新型電子鎮(zhèn)流器與節(jié)能電感鎮(zhèn)流器已逐漸將其代替。例如采用電子鎮(zhèn)流器的LED燈與36W的T8熒光燈的安裝功率均可降低20%左右；若采用超低損耗的電感鎮(zhèn)流器，其與傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器相比可降低安裝功率89%，表現(xiàn)出十分優(yōu)越的節(jié)能效果。與傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器相比，電子鎮(zhèn)流器擁有啟動(dòng)電壓低、溫升小、無(wú)頻閃等優(yōu)勢(shì)，但壽命短且可靠性與穩(wěn)定性較差。由此可見(jiàn)，不同鎮(zhèn)流器的差異明顯，實(shí)際選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑環(huán)境，例如對(duì)于環(huán)境安靜的圖書(shū)館與視覺(jué)要求較高的教室，應(yīng)以電子鎮(zhèn)流器為首選。

3.3 完善配電系統(tǒng)

由于銅芯導(dǎo)線具有較高的柔性與機(jī)械強(qiáng)度，并且允許彎度的半徑?。词狗磸?fù)彎折也不易斷裂），因此輸電導(dǎo)線的選擇上，應(yīng)以銅芯導(dǎo)線為首選。同時(shí)與鋁芯導(dǎo)線相比，銅芯導(dǎo)線的耐腐蝕性與抗氧化性表現(xiàn)更優(yōu)，且因阻燃性良好而安全性更高。就導(dǎo)線電阻率（單位Ω·mm2/m）來(lái)說(shuō)，鋁芯導(dǎo)線為0.0317，銅芯導(dǎo)線為0.0188，因此，相同截面的銅芯導(dǎo)線相比于鋁芯導(dǎo)線，載流量會(huì)高出大約30%，在電流條件為相同的環(huán)境下，銅芯導(dǎo)線擁有更小的發(fā)熱量（即損耗）與電壓損失。布置輸電線路的過(guò)程中，走線上應(yīng)盡量避免線路迂回，并呈直線態(tài)實(shí)施布置；一般采用沿頂或沿吊頂?shù)姆绞綄?duì)常用燈具實(shí)施敷設(shè)，以此盡可能縮短供電線路的長(zhǎng)度，從而降低線路損耗，實(shí)現(xiàn)線路節(jié)能；供電過(guò)程應(yīng)盡量做到三相負(fù)荷平衡，確保電能輸送穩(wěn)定。

3.4 采用智能照明的控制系統(tǒng)

充分運(yùn)用智能控制系統(tǒng)于建筑電氣照明中，對(duì)光源（如開(kāi)關(guān)與調(diào)光控制）實(shí)現(xiàn)人性化、科學(xué)化的控制效果。智能照明控制系統(tǒng)是在有機(jī)結(jié)合數(shù)字控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后所形成的一種綜合性系統(tǒng)，其中包含電壓控制、時(shí)間控制、場(chǎng)景控制與傳感器控制等多個(gè)模塊，其在運(yùn)用于建筑電氣照明系統(tǒng)后，便可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)場(chǎng)所照明實(shí)施合理有效地控制，并在有助于照明系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)實(shí)施的同時(shí)，在一定程度上節(jié)約電能與成本。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，要大力倡導(dǎo)建筑電氣照明節(jié)能，有利于節(jié)省社會(huì)能源與資金投入，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50034―2013.

[2] 趙廣璽，李凌.淺議建筑電氣照明節(jié)能技術(shù)[J].中國(guó)科技縱橫，2013，12（10）：30.