劉玖增

摘 要：建筑電氣照明節(jié)能工程是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要工程。低碳環(huán)保已經(jīng)是所有工程建設(shè)領(lǐng)域必須重視的問(wèn)題，它不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)低成本運(yùn)行，也關(guān)系到人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題。而在電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，節(jié)能燈具的選擇，新國(guó)標(biāo)的實(shí)施貫徹，和清潔能源的使用，已經(jīng)是必須考慮的設(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵詞：照明；節(jié)能；燈具

中圖分類號(hào)：TU113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，建筑日常運(yùn)行能耗在社會(huì)總能耗結(jié)構(gòu)中比重已經(jīng)達(dá)到30%～40%。如圖1所示，照明、電梯以及電視能耗約占建筑運(yùn)行能耗的14%左右。

以發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)實(shí)來(lái)看，照明系統(tǒng)在社會(huì)總電力的消耗，正在成為節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和能耗的重要突破口。

二、實(shí)施綠色照明的宗旨

1.節(jié)約能源

2015年我國(guó)總發(fā)電量為5.618萬(wàn)億kWh，照明用電約占12%左右，如果把先有的白熾燈全部替換為節(jié)能燈，年可節(jié)電480億kWh，這相當(dāng)于2014年三峽水電站一半的發(fā)電量，可見(jiàn)節(jié)能潛力巨大。

2.保護(hù)環(huán)境

火力發(fā)電是我國(guó)社會(huì)用電的主體，發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等會(huì)產(chǎn)生明顯的溫室效應(yīng)?？諝庵?0%的二氧化碳是來(lái)自于化石燃料的燃燒。據(jù)美國(guó)資料顯示，每減少1kWh的電能，可以降低大量的溫室氣體和大氣污染物，見(jiàn)表1。

3.提高照明質(zhì)量

照明設(shè)計(jì)首先應(yīng)該符合該場(chǎng)所視覺(jué)上的工作需要。照度均勻度，眩光控制，光源顯色性和燈具壽命電器以及附件的耗能是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的要素。

三、建筑照明狀況的分析

大型公共建筑按照不同的類型分為辦公樓類，賓館酒店類，商場(chǎng)類和其他綜合性建筑。2012年民用建筑能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析報(bào)告將不同類型的公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)如圖2、圖3、圖4所示。

由圖2～圖4可知，大型公共建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)，照明設(shè)備布置的高密度，都造成了單位面積能源消耗高。空調(diào)和照明系統(tǒng)的能耗站到全部電能消耗的60%～80%，大型公共建筑運(yùn)行能耗狀況見(jiàn)表2。

大型公共建筑中商場(chǎng)和賓館酒店占到絕大多數(shù)比例，其單位面積能耗明顯高于寫字樓和其他建筑。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此類建筑數(shù)目只增不減，它們的總能耗會(huì)只升不降，由此可見(jiàn)，實(shí)施節(jié)能照明的意義重大。

四、綠色照明經(jīng)濟(jì)效益

在相同照度條件下，緊湊型熒光燈取代白熾燈可以達(dá)到的節(jié)能效果，見(jiàn)表3（未計(jì)鎮(zhèn)流器功耗）。

直管形熒光燈升級(jí)換代后的節(jié)電效益見(jiàn)表4（未計(jì)鎮(zhèn)流器功耗）。

五、實(shí)施照明節(jié)能的技術(shù)措施

1.正確選擇照度標(biāo)準(zhǔn)值和照明功率密度限值

新國(guó)標(biāo)GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》修訂了照明功率密度限值（LDP）。在2004版的基礎(chǔ)上降低了照明功率密度限值。

從表5對(duì)比中，可以看到新國(guó)標(biāo)的LPD限值比2004版標(biāo)準(zhǔn)在民用建筑方面的LPD限值降低了14.3%～32.5%（平均值約為19.2%），工業(yè)建筑等各類場(chǎng)所降低了約7.3%。

以美國(guó)為例，其照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASHRAE/IES90.1該標(biāo)準(zhǔn)在近10年來(lái)經(jīng)過(guò)了兩次修訂，每次修訂的LPD限值平均約降低20%。今年來(lái)隨著照明節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，光源光效有了較大的提高，以直管型熒光燈為例，其光效提高約12%。鎮(zhèn)流器能效提高了約4%～8%。因此，燈具產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)的提高為設(shè)計(jì)中降低LPD限值提供了可能性。

2013年的新標(biāo)準(zhǔn)，組織了各大設(shè)計(jì)院對(duì)13類建筑共510個(gè)實(shí)際工程案例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)這些建筑在新舊標(biāo)準(zhǔn)中的情況達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表6。

通過(guò)表6可以看到，通過(guò)合理選擇高效節(jié)能燈具，在多數(shù)情況下，按照2013年新版國(guó)標(biāo)，是可以滿足LPD限值要求的。同時(shí)在室型指數(shù)較小的房間修正后，達(dá)標(biāo)率可以在90%以上。說(shuō)明新標(biāo)準(zhǔn)的LPD是切實(shí)可行的。

2.合理選擇照明方式

（1）盡量采用混合照明。

（2）采用分區(qū)一般照。

（3）采用加強(qiáng)照明。

（4）采用高強(qiáng)度氣體放電燈的間接照明。

（5）在設(shè)備上裝燈。

3.使用高光效照明光源

（1）選用直接敞開(kāi)式燈具

一般在室內(nèi)照明中，首選緊湊型高效節(jié)能熒光燈。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮燈具效率。燈具效率越高，燈具的光能效果也就越好。表7就是熒光燈燈具和高強(qiáng)氣體放電燈的效率

由表8可知，由于沒(méi)有遮擋，開(kāi)敞式燈具具有更高的光通量，效率最高。2013年新版的建筑照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開(kāi)敞式燈具不低于75%，所以在炫光，美觀，安全能滿足要求的情況下，盡量使用開(kāi)敞式燈具。

（2）合理利用反射罩提高燈具效率

①具有良好反射條件的燈罩（如表面光滑，反射率高），可以降低對(duì)光線的吸收。

②反射燈罩的固定角度，可以約束光線在一定角度內(nèi)反射，減少光線在空間內(nèi)散射損失，最大限度地提高光源光通量在被照射面和區(qū)域內(nèi)的利用效率。

③通過(guò)在燈具反射罩上噴涂鍍膜或涂膜后，提高光線反射效果，所以，一般情況下應(yīng)該優(yōu)先選用采用鍍膜或涂膜處理的燈具產(chǎn)品。

（3）正確選用各類照明燈具的鎮(zhèn)流器

傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器采用電感線圈結(jié)構(gòu)，所以自身存在明顯的消耗，而相比電子鎮(zhèn)流器可以降低大概7%的能耗。

從表9可以看到：

（1）普通電感鎮(zhèn)流器功耗大，不是節(jié)能型鎮(zhèn)流器。

（2）節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器功耗較低，節(jié)能效果顯著。

（3）電子鎮(zhèn)流器具有高能效，無(wú)頻閃，噪聲低，所以應(yīng)積極使用電子鎮(zhèn)流器。

六、照明配電及控制節(jié)能

1.盡可能選擇銅材導(dǎo)線

照明系統(tǒng)常用3類導(dǎo)線：母線，電纜，低壓絕緣導(dǎo)線。在實(shí)際工程應(yīng)用中，多采用銅芯線。價(jià)格上銅芯線雖然高于鋁芯線，但論其綜合效應(yīng)，卻遠(yuǎn)優(yōu)于鋁材。原因如下：

（1）相同面積時(shí)，銅芯導(dǎo)線載流量是鋁芯導(dǎo)線的1.3倍。

（2）銅母線承受應(yīng)力是140MPa，鋁母線是70MPa，相比下鋁母線更易變形，對(duì)短路電流產(chǎn)生的破壞應(yīng)力，銅材的承受耐力是鋁材的兩倍。

（3）銅的電阻率ρ=0.0188Ω·mm2/m，鋁的電阻率ρ=0.0317Ω·mm2/m，相同電流下，銅芯導(dǎo)線的面積要小于鋁芯導(dǎo)線。

（4）銅材的阻燃性優(yōu)于鋁材。

2.照明燈具的端電壓，應(yīng)控制在額定電壓的95%～150%范圍內(nèi)，過(guò)高的電壓會(huì)縮短燈管壽命，過(guò)低的電壓，會(huì)降低照度，影響照明效果。

3.當(dāng)氣體放電燈配備電感鎮(zhèn)流器時(shí)，應(yīng)采用電容補(bǔ)償措施，使功率因數(shù)提高到0.9。必要時(shí)，可在燈具內(nèi)裝設(shè)補(bǔ)償電容，降低電壓損失。

4.三相配電線路的各相負(fù)荷應(yīng)分配平衡，最大相線的相負(fù)荷不應(yīng)大于三相平均負(fù)荷的115%，最小相線的相負(fù)荷不應(yīng)小于三相平均負(fù)荷的85%。

5.公共建筑和工業(yè)建筑，宜采用集中控制，為了節(jié)能，宜按建筑使用條件和天然光狀況分區(qū)，分組控制。

七、利用太陽(yáng)光節(jié)能

利用太陽(yáng)光節(jié)能包括兩方面：

1.收集太陽(yáng)光，利用導(dǎo)光系統(tǒng)將其進(jìn)行反射導(dǎo)入到室內(nèi)，補(bǔ)充室內(nèi)照明。

天然光導(dǎo)光系統(tǒng)由兩部分組成：控制和收集系統(tǒng)。

（1）控制系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度和每小時(shí)的日照條件，計(jì)算出該建筑每天的日照角度。

（2）太陽(yáng)光收集系統(tǒng)則根據(jù)不同的日照角度來(lái)調(diào)節(jié)反射裝置的角度，從而最大限度地將太陽(yáng)光導(dǎo)入室內(nèi)。并根據(jù)照度感應(yīng)器，將反射裝置和室內(nèi)照明裝置相結(jié)合，調(diào)解室內(nèi)光源，做到與太陽(yáng)光互補(bǔ)，最大限度地達(dá)到利用太陽(yáng)光節(jié)能的效果。

2.采用光電效應(yīng)原理利用天然光

將半透明非晶硅膜光伏電池作為透光玻璃，安裝在采光天棚上，形成既可透光又可發(fā)電的采光天棚。

圖5是青島火車站光伏一體化建筑的2000㎡采光頂棚，光伏發(fā)電103kW。

3.智能控制照明系統(tǒng)

該系統(tǒng)一般分為：場(chǎng)景控制，照明電壓控制

（1）場(chǎng)景控制是指根據(jù)場(chǎng)所被使用時(shí)的狀況，將照明強(qiáng)度分為幾個(gè)階段，采用不同的照度，以達(dá)到節(jié)能目的。例如大型會(huì)議，可將會(huì)議分為入場(chǎng)、預(yù)備、報(bào)告、結(jié)束、清掃等階段。不采用同一照度標(biāo)準(zhǔn)，而是為這幾個(gè)階段，實(shí)施不同照度。

（2）過(guò)電壓和冷態(tài)沖擊是影響燈具壽命的兩大因素。采用智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)檢測(cè)并抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，穩(wěn)定燈具的端電壓。并采用軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉技術(shù)，降低燈絲的熱沖擊，既可以延長(zhǎng)燈具壽命又可以減小過(guò)電壓引起的眩光。以熒光燈管為例，在啟動(dòng)時(shí)加載足夠的額定電壓激發(fā)熒光，照明啟動(dòng)后，監(jiān)測(cè)并適當(dāng)調(diào)低燈具端電壓，進(jìn)入節(jié)電模式。一般大型場(chǎng)所采用此類技術(shù)，節(jié)電效果明顯。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)建筑照明節(jié)能措施進(jìn)行了一定的分析和總結(jié)。照明節(jié)能是節(jié)能總體工程中重要的一部分，其對(duì)社會(huì)建設(shè)方面能夠起到顯著的經(jīng)濟(jì)效果。主要內(nèi)容包括節(jié)能燈具的使用，新版照明國(guó)標(biāo)的貫徹，以及充分利用新技術(shù)等。在照明電氣設(shè)計(jì)中，綜合使用這些要素，將明顯提高照明效率，降低能源消耗，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有明顯的助推作用。

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