蘭立黨

（湖南方圓建筑工程設(shè)計有限公司 湖南長沙 410000）

0 引言

據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計，2018年我國建筑節(jié)能行業(yè)產(chǎn)值突破1675億元，建筑節(jié)能材料、建筑新能源在我國建筑節(jié)能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中分別占比63.83%和3.26%。通常民用建筑的照明用電量約占總用電量的15%~25%，僅次于空調(diào)用電，因此應(yīng)秉持環(huán)保理念推進建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

1 建筑電氣照明的設(shè)計原則與影響因素分析

1.1 設(shè)計原則

電氣照明作為一種人工照明方式，具有易于調(diào)節(jié)控制、燈光穩(wěn)定性強、經(jīng)濟價值高等性能優(yōu)勢，為實現(xiàn)照明質(zhì)量與節(jié)能目標的兼顧，應(yīng)注重把握以下六項設(shè)計原則：①功能性原則，確保電氣照明設(shè)計能夠滿足人的正?；顒有枨?，供其正確識別周圍環(huán)境，具有安全、舒適的體驗；②清晰性原則，保障照明覆蓋范圍的清晰度，消除影響視覺傳達效果的陰影與暗區(qū)，并防范紫外線輻射、光熱等因素造成的負面影響；③人性化原則，確保照度水平、亮度分布的均衡性，避免因眩光使人滋生焦躁不安的情緒；④協(xié)調(diào)性原則，合理控制光源色溫與顯色性、一般顯色指數(shù)與特殊顯色指數(shù)色差兩組關(guān)系，減少對人心理層面上造成的影響；⑤自然性原則，應(yīng)實現(xiàn)對自然光的充分利用，節(jié)約電能消耗；⑥規(guī)范性原則，確保符合國家相關(guān)標準規(guī)定[1]。

1.2 影響因素

影響電氣照明裝置節(jié)能效果的因素包含燈具功率Ps、配套設(shè)備損耗Pr、配電線路損耗Pl、使用時長T等，其與耗電量P間的關(guān)系表現(xiàn)為：

其中照明燈具功率與光通量F、發(fā)光效率η的關(guān)系為：

光通量與最小照度E、減光補償系數(shù)K、房間面積S、照明器數(shù)量N以及光通量利用系數(shù)M間存在一定關(guān)聯(lián)，其關(guān)系式為：

2 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的具體要點探討

以某建筑工程項目為例，該建筑共包含地上4層，建筑高度為22.6m，其電氣照明節(jié)能設(shè)計要點體現(xiàn)在以下五個方面：

2.1 照明方案設(shè)計

基于《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034—2013）進行照明方案的設(shè)計，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特征、功能設(shè)計要求，保障照明節(jié)能設(shè)計符合相關(guān)行業(yè)標準與建筑實際情況。同時，照明方案的設(shè)計應(yīng)堅持實用性原則，切實滿足建筑的實際照明需要。以不同房間類型作為照明方案設(shè)計標準，針對安裝有空調(diào)的房間，應(yīng)采用一般照明+局部照明+混合照明模式，既保障空調(diào)的運行效能，同時也滿足室內(nèi)照明要求；針對采光效果良好、室內(nèi)裝修用色較淺的房間，則應(yīng)注重實現(xiàn)自然光的充分利用，配合局部照明等模式，起到節(jié)能減排作用[2]。

在照度標準設(shè)計上，同樣應(yīng)以《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034—2013）作為參考依據(jù)，結(jié)合建筑類型、工作區(qū)域用途的差異進行照度標準值、照明功率密度值的設(shè)計，并根據(jù)工程實際情況作出適當調(diào)整、實現(xiàn)電氣照明合理布局，最大限度減少能源浪費問題。以該建筑項目為例，建筑一層服務(wù)大廳面積為160m2，選用10只單管36W四管熒光燈，功率密度值的計算結(jié)果為10W每平方米；二層辦公區(qū)域面積為60m2，選用9只格柵燈（內(nèi)置單管28W雙管熒光燈），功率密度值的計算結(jié)果為9W每平方米；二層高檔衛(wèi)生間面積為25m2，選用3只功率為36W的防水熒光燈，功率密度值的計算結(jié)果為4.8W每平方米。

2.2 照明配電系統(tǒng)設(shè)計

在照明配電系統(tǒng)設(shè)計上，應(yīng)選取照明負荷中心靠近電源側(cè)位置進行照明配電箱的布設(shè)與安裝，能夠有效降低線路損耗。在變壓器設(shè)置上，應(yīng)優(yōu)先選取銅芯變壓器，其繞組的阻值較小，并在負荷較大的情況下盡量選取多臺小容量變壓器布設(shè)，實現(xiàn)負荷的合理分配。在功率因數(shù)設(shè)計上，應(yīng)關(guān)注變壓器、發(fā)電機運行過程中產(chǎn)生的無功功率，選取電子鎮(zhèn)流器增設(shè)在燈具處、選取電容器增設(shè)在變壓器上，通過提高設(shè)備的功率因數(shù)實現(xiàn)節(jié)能目標。其中在鎮(zhèn)流器選取上，對于熒光燈應(yīng)將其電子鎮(zhèn)流器的功耗控制在燈具額定功耗的10%左右，對于高強度氣體放電燈則需將鎮(zhèn)流器功耗控制在額定功率的10%左右，配合有效措施抑制高次諧波，起到有效節(jié)電效果；針對氣體放電燈進行補償電容設(shè)計時，應(yīng)將補償后燈具的功率因數(shù)控制在0.9以上；針對功率大于1500W的高強度氣體放電燈，通常其額定電壓應(yīng)為380V，而照明光源的電源電壓應(yīng)為220V，因此倘若發(fā)現(xiàn)電壓偏差較大時，還應(yīng)增設(shè)自動穩(wěn)壓裝置。在電流控制上，應(yīng)將各照明單相分支回路電流控制在16A以內(nèi)，確保連接光源數(shù)量不超過25個，且不能將照明燈與電源插座接到同一分支回路上，在使用I類燈具時還需保障其外漏可導(dǎo)電部位實現(xiàn)可靠接地。

2.3 選取高節(jié)能效果燈具

在燈具選取上，應(yīng)優(yōu)先選取LED作為光源，相較于同等亮度的白熾燈可節(jié)約近80%的耗電量。在鎮(zhèn)流器選取上，倘若選用T8熒光燈作為燈具，搭配低損耗電子鎮(zhèn)流器后可使實際LDP下降20%、照明安裝功率下降9%。在燈具布置上，應(yīng)注重加強對投射方向、光照均勻度等指標的控制，為照明裝置后續(xù)維修與安全提供保障。在房間內(nèi)部插座的設(shè)置上，以該工程某一房間為例，由于其房間面積較小，因此選取在房間內(nèi)設(shè)置2個二三聯(lián)安裝插座，注重確保插座殼體為阻燃性工程塑料材質(zhì)，杜絕采用普通塑料或金屬材料[3]。

2.4 合理選擇照明模式

在照明方式的選取上，應(yīng)注重結(jié)合建筑室內(nèi)布局、照明需求與人體接受能力進行合理設(shè)計。例如針對普通辦公區(qū)，應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域的照明需求采用分區(qū)照明方式，減少電能浪費問題；針對部分顯色度要求較高的區(qū)域，應(yīng)結(jié)合具體布局選取混合照明方式，提高顯色程度、優(yōu)化照明效果。

2.5 智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計

基于電子感應(yīng)技術(shù)與調(diào)壓技術(shù)進行智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計，確保實現(xiàn)對整體建筑中各區(qū)域的供電情況做到全面掌握，并實現(xiàn)電路電流值的自動化調(diào)節(jié)，以此實現(xiàn)提高功率因數(shù)、增強節(jié)能效果的作用。在此可引入i-bus智能照明控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于國際通用EIB/KNX標準，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，其通訊速率可達到10Mbit，利用線路耦合器實現(xiàn)對支線信號的過濾，有效增加干線速率，配合IP局域網(wǎng)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞；ibus系統(tǒng)的開關(guān)控制模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光回路運行狀態(tài)的檢測與故障預(yù)警，提供光控制、中央控制、溫度控制、AV控制系統(tǒng)信號監(jiān)視等功能。

以該建筑工程項目為例，基于i-bus系統(tǒng)進行辦公區(qū)域的智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計，選取吸頂探測器安裝在辦公區(qū)域內(nèi)，利用探測器感應(yīng)移動信號，實現(xiàn)對燈光與風(fēng)機盤管電源的控制，可在工作時間內(nèi)自動開啟照明燈、啟動空調(diào)系統(tǒng)，在休息時間依照預(yù)先設(shè)置好的順序依次進行燈光、空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)閉，其系統(tǒng)設(shè)計圖如圖1所示。

圖1 i-bus智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計

在會議室智能控制面板的設(shè)計上，利用控制面板實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)等用電模塊的手動控制，利用溫控面板實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的自動控制；依托吸頂式移動探測器獲取感應(yīng)信號，結(jié)合環(huán)境照度要求、照明空間位置實現(xiàn)對開燈數(shù)量的自動化控制，在滿足日常會議照度需求的同時，有效發(fā)揮節(jié)能降耗作用。

將i-bus智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)用在建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計上，具有以下三項性能優(yōu)勢：①兼容性良好，其電氣安裝總線采用大跨度框架與開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，可供使用者結(jié)合自身需求進行建筑平面的重新規(guī)劃設(shè)計，保障系統(tǒng)內(nèi)部各模塊的獨立運行，且模數(shù)化產(chǎn)品采用該35mm導(dǎo)軌安裝，各面板的探測器可實現(xiàn)靈活互換；②安全性，僅使用一條i-bus總線，其24V的安全低電壓連接能夠有效保障用電安全；③經(jīng)濟性，相較于傳統(tǒng)照明節(jié)能系統(tǒng)可節(jié)約25%電能，且節(jié)省大量后期維護費用。

3 結(jié)論

能源節(jié)約與資源高效利用現(xiàn)已成為衡量社會發(fā)展?jié)撃艿闹匾獦藴剩斍敖ㄖ芎脑谖覈淮文茉聪目偭恐姓急瘸^27%，因此還需立足根本進行建筑節(jié)能設(shè)計，結(jié)合建筑布局與照明需求進行照明方案、配電系統(tǒng)設(shè)計，合理選取照明模式與燈具種類，配合智能控制系統(tǒng)進一步優(yōu)化節(jié)能效果，提升綜合效益。