建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)研究

郭純瑜

（中外建工程設(shè)計與顧問有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

若要降低建筑能耗，照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是不容忽視的一部分。節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用是可持續(xù)發(fā)展理念落到實處的表現(xiàn)，要想使節(jié)能節(jié)電技術(shù)發(fā)揮最大效用，需進行深入研究，為相關(guān)人員帶來啟發(fā)，實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電技術(shù)的有效應(yīng)用。

1 建筑照明系統(tǒng)中的光源

1.1 傳統(tǒng)燈具

白熾燈作為歷史悠久的燈具已經(jīng)被人類使用了上百年，是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)光的光源。熒光燈是利用低氣壓的汞蒸氣通電散發(fā)紫外線后使熒光粉發(fā)光的光源，這種燈具經(jīng)常在教室、實驗室等公共建筑內(nèi)用作普通照明。在化工廠內(nèi)，熒光燈一般用于控制室內(nèi)的普通照明兼做備用照明。熒光燈具有成本低等優(yōu)點，但同時也具有體積大、頻閃等缺點。白熾燈電能光能轉(zhuǎn)化效率太低，會導(dǎo)致能源的極大浪費，難以滿足現(xiàn)代建筑照明的節(jié)能要求。而熒光燈及相似發(fā)光原理的光源都有頻閃的缺點。因此，對照明的節(jié)能、舒適等要求促使了新型光源的研發(fā)。

1.2 LED 燈

在節(jié)能方面滿足用戶需求的前提下，選擇LED 燈取代傳統(tǒng)的白熾燈或熒光燈是發(fā)展的一大趨勢。與傳統(tǒng)的照明燈具相比，LED 燈具有光效高、環(huán)保、壽命長、光衰小、免維護等優(yōu)點。以上為LED 燈相比于白熾燈、高壓鈉燈、熒光燈等傳統(tǒng)燈具的優(yōu)勢，但同時LED 燈也有不容忽視的劣勢。其缺點主要包括：顯色性差、需散熱、成本高。LED 燈雖然有上述缺點，但整體是利大于弊的，可有效滿足“節(jié)能減排”的要求。盡管LED 燈的購置成本高于節(jié)省的用電成本，但這仍然是一種極具潛力且值得研究應(yīng)用的節(jié)能光源?；ば袠I(yè)尤其注重環(huán)保，LED 燈的高光效優(yōu)點在化工行業(yè)表現(xiàn)得極為明顯。在爆炸危險環(huán)境中可選用防爆型LED 燈，在腐蝕環(huán)境中可選用防腐型LED 燈。不僅滿足不同環(huán)境對燈具的要求，還能節(jié)約能源，減少照明部分的能耗。

1.3 自然光源

在隧道、地下室、地埋式污水廠等場所需合理利用自然光，人造光源僅在陰天等自然光源光照不足時進行補充照明。合理利用自然光更符合建筑的節(jié)能設(shè)計，因為采用自然光照明不消耗電能，能極大延長人工光源的使用壽命。例如，采用地埋式建設(shè)方案，合理利用自然光進行照明，極大地節(jié)約了電能。

2 建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

2.1 建筑電氣設(shè)計本身存在問題

建筑電氣設(shè)計與節(jié)能節(jié)電有著密切聯(lián)系，若設(shè)計存在問題，那么節(jié)能節(jié)點的落實就會受到影響。目前，多數(shù)設(shè)計人員不重視電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，且建筑工程設(shè)計周期普遍較短，建筑電氣設(shè)計存在較大問題，增加了能源消耗。

2.2 設(shè)計人員對建筑電氣的運行特點和原理缺乏了解

要想做好建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電工作，就需深入了解建筑電氣的運行特點和原理，并依據(jù)施工現(xiàn)場情況應(yīng)用節(jié)能節(jié)電技術(shù)。設(shè)計人員在電氣系統(tǒng)設(shè)計中存在照搬原先設(shè)計經(jīng)驗、盲目運用新技術(shù)等問題，不僅未達到節(jié)能節(jié)電的目的，還增加了能源損耗。

2.3 傳統(tǒng)的照明控制方式存在不足

在城市化進程的不斷推進下，建筑行業(yè)不斷發(fā)展，能源消耗上升，用電水平增高。在這種情況下，以往的照明控制方式逐漸顯現(xiàn)不足。此外，部分建筑在白天也處于照明狀態(tài)，使得能源損耗較為嚴(yán)重。

3 建筑照明系統(tǒng)的控制方式

3.1 自然光源控制

自然光源是建筑采光的主要光源，合理利用并控制自然光，可滿足工作人員對光品質(zhì)的要求，也是降低能耗的重要途徑。在建筑中若自然光照無法滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?，則需對光進行合理的調(diào)配及控制。如若光照過強，可使用百葉窗、遮陽板、窗簾等進行遮光處理。對光線無法照射的地方可通過引導(dǎo)技術(shù)將自然光引入空間內(nèi)。自然光利用情況需根據(jù)房間照明回路內(nèi)外區(qū)來區(qū)分評判，近窗處的燈具在滿足光線亮度要求后，能否手動/自動地關(guān)閉/降低亮度也是需要考量的問題。

3.2 人工光源控制

3.2.1 定時分區(qū)控制

該種控制方法的優(yōu)勢在于可減少不必要照明開啟所消耗的能量，降低建筑內(nèi)部能耗。然而，其弊端也難以忽視，燈光開閉由控制器控制，而控制器的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是輸入的程序。因此，照明系統(tǒng)的優(yōu)良與否極大地依賴于程序設(shè)計。如若只是根據(jù)時間的照明調(diào)整進行簡單設(shè)計，則難以滿足各種突發(fā)狀況下工作人員對于光照的需求。

3.2.2 場景控制

場景控制，顧名思義就是根據(jù)場景的變化來控制燈光的變化。用戶可以提前預(yù)設(shè)好需要的場景，在事件進行到不同階段時，通過后臺控制生成不同的燈光效果。如影院分為入場、電影放映、散場；學(xué)校分為上課期間和下課期間；學(xué)生食堂分為餐食準(zhǔn)備、學(xué)生用餐、餐廳清掃、餐廳關(guān)閉等場景。依據(jù)場景變化開啟、關(guān)閉燈光，以達到節(jié)約能耗、降低碳排放的目的。

3.2.3 混合照度控制

混合照度控制是在照明區(qū)域設(shè)置傳感器，傳感器采集照明信息后將所需參數(shù)傳遞給控制器，控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)及該區(qū)域所需光照調(diào)整該區(qū)域燈具的開閉和照度。該控制方法可以保證控制區(qū)域具有穩(wěn)定的光照?；旌险斩瓤刂瓶沙浞掷米匀还獾墓庹展?jié)約能源。

3.2.4 人員活動控制

人員活動控制即根據(jù)場景中人員的行為活動進行燈光照明的控制，該系統(tǒng)的實現(xiàn)也需傳感器的參與。

4 優(yōu)化建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用的策略

4.1 設(shè)計科學(xué)合理的建筑電氣照明方案

4.1.1 提高設(shè)計人員綜合素質(zhì)

針對設(shè)計人員不重視電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計的問題，可通過制定科學(xué)可行的建筑電氣設(shè)計制度、做好節(jié)能節(jié)電宣傳等方式，使設(shè)計人員明確節(jié)能節(jié)電技術(shù)運用的重要性，逐漸樹立節(jié)能節(jié)電的意識，并在工作中以實際情況為依據(jù)，選擇合適的節(jié)能節(jié)電技術(shù)。針對建筑工程設(shè)計周期普遍較短的問題，可通過模擬演練、定期開展設(shè)計比賽的方式使設(shè)計人員具備較強的設(shè)計能力，在較短的設(shè)計周期內(nèi)進行較高質(zhì)量的建筑電氣設(shè)計。設(shè)計人員的綜合素質(zhì)與建筑電氣設(shè)計的工作質(zhì)量有著密切聯(lián)系，可決定建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用效果，要想在建筑電氣照明中靈活運用節(jié)能節(jié)電技術(shù)，就需提高設(shè)計人員的綜合素質(zhì)[1]。首先，企業(yè)可成立培訓(xùn)部門，聘請建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用方面的專家學(xué)者或有著豐富經(jīng)驗的工作人員作為培訓(xùn)師，定期對建筑電氣照明設(shè)計人員進行培訓(xùn)。在培訓(xùn)過程中，需從建筑電氣照明原理、運行特點等方面入手，并適當(dāng)講解一些節(jié)能節(jié)電技術(shù)，為設(shè)計人員結(jié)合實際情況進行建筑電氣設(shè)計提供保障。同時，可結(jié)合實際情況開展實踐操作活動，使設(shè)計人員靈活運用培訓(xùn)過程中獲得的知識，為其快速解決問題提供保障。其次，企業(yè)可開展有關(guān)建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的講座活動，鼓勵全體員工參與講座活動，學(xué)習(xí)先進理念及相關(guān)知識，從而做到對建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的有效應(yīng)用。最后，可提高引入技術(shù)熟練、經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員，為建筑電氣照明設(shè)計工作的開展提供保障。

4.1.2 重視照明控制方式的改革創(chuàng)新

針對照明控制方式存在不足的問題，可通過改革、創(chuàng)新照明控制方式為建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電提供保障。首先，可進行節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用的宣傳，利用多媒體技術(shù)使相關(guān)人員明確傳統(tǒng)照明控制方式與先進照明控制方式的能源損耗情況，明確改變照明控制方式對于節(jié)能節(jié)電的意義，從而使相關(guān)人員樹立改革創(chuàng)新照明控制方式的意識，主動積極地進行照明控制方式的改革創(chuàng)新[2]。其次，需建立交流溝通平臺。照明控制方式的改革創(chuàng)新涉及較多內(nèi)容，一個人的知識有限，看待事物時會有一定的局限性，可借助交流溝通平臺，促使相關(guān)人員進行思維碰撞，從而為照明控制方式的改革創(chuàng)新提供幫助。

4.1.3 強化建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用管理

加強管理可對建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用起到一定作用，管理人員需明確其應(yīng)用意義，在日常工作中強化對該技術(shù)的應(yīng)用管理。基于此，可營造節(jié)能節(jié)電氛圍，提高建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用效果。

4.2 減少供配電線路損耗

為了減少供配電線路損耗，需要減少導(dǎo)線電阻，從而實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電，具體可采用如下方法。

（1）盡量選擇電阻率較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線、鋁線。

（2）遵循“盡量走直路、不走或少走回頭路”的原則，以此減少導(dǎo)線長度。同時，需盡可能使變電所靠近負(fù)荷中心，以此減少供電半徑。

（3）以實際情況為依據(jù)增大導(dǎo)線截面積。如果線路較長，可在滿足相關(guān)要求的基礎(chǔ)上選擇大一級的截面。雖然該方法增加了線路費用，但可降低年運行費用，綜合成本較低。

4.3 合理選用照明燈具

為了保證照明質(zhì)量，要以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，使用高光效光源和燈具。在設(shè)計過程中，要盡量使用滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的光源。除了在特殊場所，不可以使用光效較低的一般白熾燈，而需要使用高效的節(jié)能燈。光源的能效值和鎮(zhèn)流器的能效因數(shù)應(yīng)高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的節(jié)能評價數(shù)值，照明系統(tǒng)的功率因數(shù)要超過0.9，樓梯間、走道等場所需要使用節(jié)能自熄開關(guān)[3]。如果想要提升照明效果，就需要立足于燈具效率，選取適當(dāng)?shù)臒艟吆团涔獯胧?/p>

（1）當(dāng)場所沒有特定要求時，應(yīng)當(dāng)選擇直接型的燈具，而不應(yīng)當(dāng)選擇漫射型的燈具，后者的透射比較低。酒店等公共場所對敞亮度的要求較高，可以選擇漫射型的燈具，也可以選擇半間接型的燈具。

（2）為了避免使用過程中燈具的透光度不斷削弱，應(yīng)當(dāng)選擇光通維持率較高的燈具。

（3）通常情況下，燈具的效率和利用系數(shù)之間呈正相關(guān)的關(guān)系，燈具的配光曲線與房間的室形指數(shù)匹配時，燈具的利用系數(shù)高，燈具的利用系數(shù)還取決于房間各表面裝飾材料的顏色，即放射比。在照明設(shè)計過程中需要結(jié)合燈具所處的位置和室形指數(shù)（RI）挑選燈具。

（4）優(yōu)先使用高光效、長壽命的LED 燈具。LED 燈具的內(nèi)在特征決定其具有節(jié)能、體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱量、無頻閃、環(huán)保等優(yōu)點。

4.4 采用新型電子鎮(zhèn)流器

在節(jié)能燈具中，鎮(zhèn)流器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器也可以鎮(zhèn)流，但其消耗的能量較多。新型電子鎮(zhèn)流器在傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，可大大降低能源消耗、改善噪聲污染與頻閃污染、降低線損率、提高電網(wǎng)質(zhì)量等。因此，在應(yīng)用建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)時，需重視電子鎮(zhèn)流器的運用、設(shè)計，以提高節(jié)能降耗效果。

4.5 充分利用天然采光

天然光比人工光健康，可使人更加舒服、自在，應(yīng)用天然光可達到節(jié)能節(jié)電的目的。在各個場所需基于實際情況提高天然光的利用率，盡量減少人工照明。隨著時代的發(fā)展，多樣化的導(dǎo)光方法和材料得到發(fā)展，可在建筑中利用這些方法和材料，以此充分利用天然采光。如果天然光亮度無法滿足生活與生產(chǎn)的要求，要設(shè)計天然光亮度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基于實際情況調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的亮度，從而滿足人們對照明光線的要求[4]。

4.6 采用智能化照明控制系統(tǒng)

在民用建筑中，通過使用智能照明控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)建筑照明系統(tǒng)的自動化運行，使照明系統(tǒng)保持在預(yù)設(shè)運行狀態(tài)，這種狀態(tài)能夠根據(jù)提前設(shè)定的時間進行自動轉(zhuǎn)換。例如，在照明系統(tǒng)運行24h 后，智能照明控制系統(tǒng)可以自動調(diào)整為夜間運行模式，智能調(diào)節(jié)建筑中各個位置照明系統(tǒng)的光照強度。同時，智能照明控制系統(tǒng)具備移動探測功能，可以對建筑電氣進行智能控制；尤其是無人區(qū)域內(nèi)的照明系統(tǒng)，在聲控技術(shù)的作用下可實現(xiàn)自動關(guān)閉，將有人生活區(qū)域的照明系統(tǒng)亮度調(diào)至最佳狀態(tài)[5]。此外，通過使用編程技術(shù)自動調(diào)節(jié)建筑各個區(qū)域照明系統(tǒng)的光照強度，能夠更好地滿足不同區(qū)域內(nèi)的照明需求。通過建立智能照明控制系統(tǒng)，憑借系統(tǒng)中的自動化編程功能，自動調(diào)節(jié)民用建筑內(nèi)部各個區(qū)域的光照，滿足不同位置的照明要求。例如，建筑內(nèi)部靠窗位置由于自然采光比較好，在建筑電氣設(shè)計中應(yīng)靈活使用自然光，并利用智能照明控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部其他位置的照明強度，保證室內(nèi)光照保持在最佳狀態(tài)。如果是陰雨天氣，建筑內(nèi)部應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)時應(yīng)結(jié)合各個區(qū)域的情況調(diào)節(jié)內(nèi)部照明，使內(nèi)部光照更加理想，滿足人們的實際要求。

5 結(jié)語

要想提高建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用效果，就需做好建筑電氣設(shè)計工作、提高設(shè)計人員綜合素質(zhì)、重視照明控制方式的改革創(chuàng)新、強化建筑電氣照明節(jié)能節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用管理等?；诖?，便可實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電技術(shù)的有效應(yīng)用，降低能源損耗。