建筑電氣照明的設(shè)計(jì)原則與光源應(yīng)用策略

馬志杰

王董（北京）建筑設(shè)計(jì)有限公司，北京 100089

0 引言

電氣照明是現(xiàn)代建筑中必不可少的部分，既能夠?yàn)槿藗兲峁┱彰?，還能夠提高建筑的美觀度。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，人們開始重視生活質(zhì)量，對(duì)建筑的要求不再局限于外觀的美，更加注重建筑內(nèi)部的舒適度和節(jié)能效果?；诖?，針對(duì)建筑電氣照明的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮現(xiàn)代用戶的具體訴求，遵循綠色環(huán)保的理念來科學(xué)設(shè)計(jì)電氣照明方案，對(duì)光源進(jìn)行充分利用，以此來實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，為用戶提供更佳的生活體驗(yàn)，并減少資源消耗，促使建筑行業(yè)朝著綠色、健康的方向發(fā)展。

1 建筑電氣照明的設(shè)計(jì)原則

在新時(shí)代背景下，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提升，意識(shí)到只有保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，才可以促進(jìn)生產(chǎn)力的提高，確保人類社會(huì)的長遠(yuǎn)發(fā)展。當(dāng)前，生態(tài)建設(shè)理念已經(jīng)滲入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，建筑工程建設(shè)也不例外。建筑工程應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念融入其中，努力解決能源供需矛盾，達(dá)到綠色環(huán)保的目的。電氣照明系統(tǒng)作為建筑工程的重要組成部分，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的能量消耗，不僅影響居住者的舒適性，還會(huì)加劇能源緊張趨勢[1]。為此，在建筑工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)放眼未來，綜合考慮多方面因素，充分滲透節(jié)能設(shè)計(jì)理念，降低能源消耗，減少光污染，從而有效保護(hù)我國的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)更好地發(fā)展，推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

建筑電氣照明的節(jié)能設(shè)計(jì)是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的重要體現(xiàn)，設(shè)計(jì)師需要結(jié)合科學(xué)原則，節(jié)省建筑耗能成本，以推動(dòng)建筑行業(yè)的良好發(fā)展。建筑是人們生活和工作的主要場所，建筑空間的環(huán)境，尤其是空間光環(huán)境的舒適度，直接關(guān)系人們生活與工作的質(zhì)量。為此，在建筑電氣照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮用戶的實(shí)際需求，科學(xué)設(shè)計(jì)室內(nèi)的照度、色彩等，從而為人們提供更加舒適的居住環(huán)境。

1.1 符合功能需求原則

建筑電氣照明必須滿足用戶的具體使用需求，設(shè)計(jì)者應(yīng)堅(jiān)持符合功能需求的原則，充分了解用戶對(duì)建筑空間環(huán)境不同功能區(qū)域的照明需求，以此為依據(jù)開展電氣照明研究；以建筑電氣照明的具體使用需求為出發(fā)點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)思路，做好燈具選型、照明方式選擇等方面的設(shè)計(jì)工作。燈具的選型設(shè)計(jì)需結(jié)合建筑物的布局空間結(jié)構(gòu)，在電梯、樓梯、中庭、廚衛(wèi)等建筑功能區(qū)域選擇合適的照明燈具。例如，樓梯間的燈具可選擇頂燈或壁燈。對(duì)于照明方式的選擇，若不考慮特殊位置，可選擇一般照明方式；若對(duì)照射方向有特殊需求，可選擇混合照明方式；若周圍分布遮擋物或有較高的局部照度需求，可選擇局部照明方式。

1.2 空間環(huán)境亮度平衡原則

對(duì)建筑室內(nèi)空間環(huán)境而言，若亮度太高，照明系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)消耗更多的電能；若亮度不足，會(huì)產(chǎn)生陰影區(qū)域，讓室內(nèi)環(huán)境缺乏照明中心感?；诖?，建筑電氣照明設(shè)計(jì)人員必須秉持空間環(huán)境亮度平衡原則，結(jié)合建筑物的類型，明確室內(nèi)空間環(huán)境的照度規(guī)范值，確保建筑電氣照明環(huán)境的平均照度高于規(guī)范值。為了保證住戶的視覺安全，獲得較理想的視覺功效，衛(wèi)生間和浴室的平均照度必須高于75 lx，走廊和樓梯間的平均照度必須高于50 lx，電梯前廳的平均照度必須高于100 lx，門廳空間的平均照度必須高于100 lx。設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)考慮讓建筑室內(nèi)主體空間和附屬區(qū)域間的亮度保持平衡，通過合理調(diào)高客廳、餐廳等功能區(qū)域的光照亮度，使其符合使用需求，打造良好的照明空間感；通過合理調(diào)低臥室等功能區(qū)域的光照亮度，防止使用者眼睛接觸太強(qiáng)烈的光線，避免產(chǎn)生眩暈感。

1.3 裝飾性原則

照明燈具除了具有為人們提供照明的作用，還是一種家居裝飾產(chǎn)品，現(xiàn)已在家居裝飾領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。照明燈具需要具備使用價(jià)值、美觀與裝飾價(jià)值。為此，建筑電氣照明設(shè)計(jì)人員應(yīng)秉持裝飾性原則，圍繞建筑裝修主題，明確電氣照明設(shè)計(jì)的思路，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，涉及燈具的種類、型號(hào)、數(shù)量、安裝位置、附件造型等，確保電氣照明方案和整體建筑裝修風(fēng)格的統(tǒng)一[2]。例如，若建筑工程的室內(nèi)裝修風(fēng)格為簡約風(fēng)格，吊燈可選擇造型比較簡單的低壓花燈；若是中式裝修風(fēng)格，吊燈可選擇富貴牡丹燈籠和實(shí)木布藝燈等。

1.4 綠色照明和人性化原則

在建筑電氣照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在滿足照明使用需求的基礎(chǔ)上，秉持綠色照明原則，通過合理的設(shè)計(jì)降低電氣照明系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)電能的高效利用。為了改善建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，需要選擇新型節(jié)能燈具、有效利用太陽光等自然光源、構(gòu)建智能照明控制系統(tǒng)、科學(xué)控制建筑室內(nèi)不同功能區(qū)域的照明、縮短照明系統(tǒng)供電路徑和導(dǎo)線長度等[3]。

同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要秉持人性化設(shè)計(jì)原則，全面分析節(jié)能措施對(duì)建筑空間照明環(huán)境質(zhì)量的影響，以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的個(gè)性化照明方案。例如，合理布設(shè)主燈燈罩，使之向上放射光；將落地?zé)麸椇捅跓粲迷诰植糠稚⒐鈪^(qū)域；選擇2 800～3 300 K的暖色光源等。

1.5 經(jīng)濟(jì)適用性原則

建筑工程建設(shè)的根本目的在于獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益，確保建設(shè)總投資額在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。為此，建筑電氣照明設(shè)計(jì)人員需要秉持經(jīng)濟(jì)適用性原則，綜合考慮電氣照明設(shè)備物料的采購成本、安裝成本、運(yùn)行能耗及燈具使用年限等，評(píng)估每一套設(shè)計(jì)方案的建設(shè)總成本，篩選出綜合評(píng)估最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益顯著的方案。例如，為了控制照明系統(tǒng)的運(yùn)行成本，需要選擇具有較高發(fā)光效率、良好節(jié)能效果、使用年限長的節(jié)能型燈具（CFL一體式熒光燈、LED燈具等）；為了控制前期建設(shè)成本，應(yīng)合理控制燈具數(shù)量，避免過度追求燈具的裝飾價(jià)值。

1.6 安全性原則

為確保建筑用電安全，電氣照明設(shè)計(jì)人員應(yīng)堅(jiān)持安全性原則，編制安全的照明設(shè)施設(shè)計(jì)方案，降低電氣火災(zāi)、用戶觸電、釋放電弧等安全事故的發(fā)生率。（1）以確保用電安全為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合理的電氣照明方案，選擇合適的照明設(shè)備，嚴(yán)禁使用沒有達(dá)到安全防護(hù)燈具標(biāo)準(zhǔn)的電氣照明設(shè)備；（2）在方案中落實(shí)安全防護(hù)措施，如合理設(shè)置拉線開關(guān)的離地高度、嚴(yán)禁在照明燈具中直接引入相線、有效運(yùn)用熔斷器與漏電保護(hù)裝置、220 V照明燈具距離地面的高度必須高于2.5 m等。

2 建筑電氣照明的光源應(yīng)用策略

2.1 選擇高效節(jié)能光源

光效直接關(guān)系建筑電氣照明質(zhì)量，光效主要是照明燈具將電能轉(zhuǎn)變成光能的效率。當(dāng)亮度一致時(shí)，照明系統(tǒng)的光效可直接反映其節(jié)能屬性；當(dāng)功率相一致時(shí)，照明光效可直接反映亮度，通常光效越高，亮度越大。在建筑電氣照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合具體建設(shè)需求，選擇合適的光源種類，減少不必要的光源浪費(fèi)，從而提升建筑電氣照明質(zhì)量，獲得理想的節(jié)能效果。

對(duì)于民眾而言，更關(guān)心的可能是社保費(fèi)用的提高。按照稅收征管體制改革的要求，未來將由稅務(wù)部門負(fù)責(zé)社保的征收，社保直接與收入掛鉤，費(fèi)用將會(huì)大大增加，屆時(shí)拿到手中的收入，或?qū)⒋蠓鶞p少。

基于光效，在選擇建筑電氣照明光源時(shí)應(yīng)注意如下方面。（1）若對(duì)空間燈具的安裝高度有較高的要求，建議采用中金鹵燈或顯色高壓鈉燈。（2）若對(duì)顯色性有較高的要求，可采用陶瓷金鹵燈；若建筑室內(nèi)空間對(duì)顯色無需求，建議選擇使用年限長且高效的高壓鈉燈。（3）若建筑室內(nèi)空間存在很大的維護(hù)難度，安裝高度太高，最好采用高頻無極熒光燈，這樣不僅能夠確保照明的穩(wěn)定性，還能夠避免燈具安裝和施工成本超出規(guī)定范圍；若空間燈具安裝高度較低，建議采用緊湊型熒光燈或直管熒光燈，這類光源擁有較優(yōu)良的性能和較好的節(jié)能效果。（4）若室內(nèi)空間中工作時(shí)間很短，需進(jìn)行高頻的調(diào)光與開關(guān)操作，應(yīng)合理運(yùn)用熱輻射光源，以滿足各項(xiàng)作業(yè)需求。但這類光源的使用年限較短，光效也較低，通常不建議選用。（5）LED燈具具備節(jié)能性強(qiáng)、使用年限長、環(huán)保效益顯著等優(yōu)勢，故而建議在建筑電氣照明中大規(guī)模使用LED燈具，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)智能控制系統(tǒng)，以全面發(fā)揮LED燈具的各項(xiàng)優(yōu)勢，為建筑室內(nèi)提供更加健康、舒適的光環(huán)境。通過合理利用燈具，可以延長燈具的使用年限，提高電能運(yùn)用效率。

2.2 優(yōu)化照明控制方式

由于建筑內(nèi)部每一樓層和不同功能區(qū)域?qū)﹄姎庹彰鞯囊蠖即嬖诤艽蟛町悾暨x擇相同的照明控制方式，不僅無法滿足用戶的具體照明需求，還會(huì)增加系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。為此，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮實(shí)際情況，進(jìn)一步優(yōu)化建筑電氣照明控制方式。

2.2.1 分組控制

設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑不同功能區(qū)域的具體照明需求，并以此為依據(jù)，將整個(gè)區(qū)域劃分為若干個(gè)控制小組，最終提出差異性的照明控制計(jì)劃。例如，在建筑室內(nèi)的每個(gè)房間均安裝獨(dú)立的控制型開關(guān)，用戶可通過啟閉開關(guān)調(diào)整室內(nèi)照明燈具的光照亮度與啟閉狀態(tài)。

2.2.2 樓宇自控

設(shè)計(jì)人員可以通過銜接樓宇自控系統(tǒng)和建筑電氣照明系統(tǒng)，借助傳感器來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地采集建筑室內(nèi)的自然光照亮度等數(shù)據(jù)信息，然后將其傳至系統(tǒng)內(nèi)，統(tǒng)計(jì)和分析建筑不同樓層、不同區(qū)域的自然采光條件和照明需求，發(fā)布相應(yīng)控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)光環(huán)境的有效調(diào)節(jié)。

2.2.3 單燈控制

2.3 加強(qiáng)照明設(shè)計(jì)節(jié)能效果

為了減少建筑電氣照明系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的高效利用，設(shè)計(jì)人員需要合理優(yōu)化照明設(shè)計(jì)，具體可以采取以下措施。

2.3.1 優(yōu)化線路設(shè)計(jì)

照明線路的電能輸送過程受供電方式和導(dǎo)線截面積的影響，通常會(huì)存在部分線損量，這會(huì)增加電能消耗。針對(duì)這一情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合導(dǎo)線材質(zhì)，明確導(dǎo)線截面積計(jì)算公式，基于壓降允許值、最大電流值等參數(shù)，得出最合理的導(dǎo)線截面積。在此基礎(chǔ)上，選擇最恰當(dāng)?shù)墓╇姺绞?，盡可能地減小線損量。

2.3.2 選擇合理的照明方式

建筑照明可采用一般照明、局部照明、混合照明等形式，為了提高節(jié)能效果，需要基于建筑物的用途選擇合理的照明方式。其中，一般照明方式主要用于住宅建筑，混合照明方式主要用于工業(yè)建筑或辦公建筑。

2.3.3 提升功率因數(shù)

在建筑照明系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一些用電設(shè)備擁有電感元件，在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)無功功率，從而增加電能消耗。針對(duì)這一問題，可通過提升設(shè)備功率的方式來有效控制電能消耗。具體而言，可按照就地安裝原則，合理布設(shè)無功補(bǔ)償裝置，做好就地補(bǔ)償工作，并合理運(yùn)用電子鎮(zhèn)流器來對(duì)電容器實(shí)施補(bǔ)償，從而科學(xué)控制設(shè)備與線路上的無功功率傳輸，進(jìn)而獲得較理想的節(jié)能效果。

2.3.4 采用太陽能照明

太陽能作為一種清潔可再生能源，具有非常大的利用價(jià)值。其安全、無污染，而且能源市場價(jià)格波動(dòng)也不會(huì)影響太陽能的使用；太陽能隨處可見，隨取隨用，無須遠(yuǎn)距離輸送，不存在運(yùn)輸損失，使用成本較低，充分契合了建筑電氣照明設(shè)計(jì)綠色環(huán)保的需求。為此，在建筑電氣照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要注重對(duì)太陽能的有效利用，選擇合適的太陽能電池、照明燈具組件等設(shè)備，把太陽能轉(zhuǎn)變成電能，從而為建筑室內(nèi)外提供功能性照明。

3 結(jié)束語

綜上所述，在建筑電氣照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須秉持符合功能需求、空間環(huán)境亮度平衡、裝飾性、綠色照明和人性化、經(jīng)濟(jì)適用性、安全性等原則，對(duì)電氣照明工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)；通過選擇高效節(jié)能光源、優(yōu)化控制方式、充分利用照明節(jié)能技術(shù)等，提高建筑電氣照明的節(jié)能性，打造更加舒適、健康的室內(nèi)光環(huán)境。