浅谈照明节能设计

摘要：本文主要阐述了照明节能设计的方法，从光源的选择、无功功率的补偿、光源启动设备的选择、照明的控制这四个角度详细分析了节能的各方面因素及其重要性。

关键词：节能； 照度； 功率因数； 光源效率； 谐波

Abstract: this paper mainly expounds the illumination energy conservation design method, from the light source selection, reactive power compensation, light source, start-up equipment choice, lighting control the four Angle detailed analysis of the energy saving of the various factors and its importance.

Keywords: energy efficient; Intensity of illumination; Power factor; Light efficiency; harmonic

中图分类号：TU201.5文献标识码：A 文章编号：

引言

能源是人类社会与科技发展的重要物质，现今人类在开采不可再生能源的同时，也逐步意识到能源的有限，因此关于如何高效地利用能源，减少能耗，势在必行。一幢建筑除了在建筑专业的维护结构，新型保温材料等方面进行节能外，电气节能也蕴含着巨大的潜力，电气节能不仅能有效地缓和电力供需矛盾，在推动设备更新换代，促进科学技术同时，由于电气节能可减少石油、煤炭燃烧而产生的CO2、SO2等有害气体，因此也保护了我们的环境。

照明节能并不是取消或减少照明来获得，而是以尽可能少的能量来营造视觉所需的光学环境，为了更好的达到照明节能的效果，可从以下的措施来获得。

一、从光源的选择方面进行节能

推广使用高光效的光源。各种照明光源的电能转换中，高压钠灯的光效最高，而荧光灯和金属卤化物灯次之，高压汞灯不高，而白炽灯最低。为节约电能要合理选用光源，尽量减少白炽灯的使用量，优先使用细管荧光灯和紧凑型荧光灯；逐步减少高压汞灯的使用量，特别是不应随意使用自镇流高压汞灯，积极推广高效、长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯以及LED光源。

光源效率指标在工程选型中至关重要，和照明节能数量有直接联系，当采用高效光源时，所需灯数虽减少，但对低天棚的房间会使照度不均匀，因此在设计时还应综合考虑其他条件。为了节能，设计中应采用节能光源。对于室外照明，若选用低压卤钨灯作为投光照明光源比传统投光灯要节能约66%，对应瓦数是低压卤钨灯的20、35、50和78W，相当于传统投光灯的60、100、150和250W。

对于直管荧光灯， 20世纪80年代末引进T8（36W、Φ26）直管荧光灯，它以其光效高（提高27%-44%）、寿命长（延长60%）、耗费材料少而成为节能的环保新一代产品。20世纪90年代得到较快的推广。现在一种更节能更高效的T5荧光灯已趋于成熟，前几年T5均为直管，现在T5环形管增多，特别是汞和荧光灯粉的用量大大减少，不但有利于保护环境，而且带来可观的经济效益，被称为真正绿色照明光源。由于其发光效率高、节能效果好、显色性好、无频闪、无噪声、寿命长、光衰低，已成为国家重点推荐的节能光源之一。选型时，层高小于4.5m适用于低压气体放电荧光灯，可通过对直管型和紧凑型的光效、显色性、使用寿命、装饰性和费用进行比较后，择优选择。

对于高强气体放电灯（HID），钠灯光效大于120lm/W，寿命12000h。金属卤化物灯光效可达90lm/W，寿命10000h。HID适于层高不小于4.5m的建筑，它的三个品种可因地制宜的进行选择，广场、道路等无显色性要求的选用高压钠灯，有较高显色性要求的场所，宜用金属卤化物灯和高显钠灯，至于荧光高压汞灯无多少优点，应停止使用。

光源虽是首要因素，但不是唯一的，灯具及电容器、镇流器等的效果对照明节能的影响不可忽视，如带漫射罩的灯具或带光棚的直管荧光灯具，其高效优质产品比劣质产品的效率可以高出50%-100%。选用灯具，还要处理好能量效率与装饰性的关系。当前，在民用建筑照明设计中出现有一种片面的做法，即强调灯具的装饰性而忽视了灯具效率和光通利用系数，结果不仅造成能源大大的消耗，而且还得不到良好的照明效果。因此采用高效节能灯、提高光通利用率，注意与新型光源配套，以及合理的照明控制是灯具节能选型的关键。

从灯具效率选型角度考虑，采用高效率节能灯具，在满足眩光限要求下，应选择直接型灯具。其中，宽配光灯具的效率约为75%-85%，窄配光灯具效率约为66%-75%。室内灯具效率不小于70%。市场上有些灯具效率仅有30%-40%，光源发出的光能大部分被吸收，能量利用率太低。在允许的情况下尽量少采用格栅式和带保护罩的灯具。室外灯具的效率不小于55%。根据使用场所的不同，采用控光合理的灯具，如多平面反光镜定向射灯、蝙蝠翼配光灯具、块板式高效灯具等。用导轨灯、管道式灯等照明器灵活地调整照明系统。还可采用灯具与空调回风口相结合的方式，以节约制冷量。

二、从无功功率的补偿方面进行节能

对功率因数较低的灯具方面，通常可采用自带补偿器的灯具或配备高效的节能型电子镇流器。对于一个照明系统，可采用分相无功功率自动补偿装置，该装置有如下特点：具有同时分相补偿功能。它可以自动测量三相回路中每相负载的功率因数，并分相进行自动补偿，从而使每相的功率因数都达到最佳状态。三相同时补偿与分相补偿的区别在于，前者三相电容同时投切，在最坏条件下，功率因数不平衡的三相，只有采样的那一相得到了完全补偿，其他两相由空载零电流变为容性电流，这就使电路的能耗反而增加。分相无功功率自动补偿装置在提高由于电感镇流器所带来的低功率因数的影响方面具有现实意义。

三、从光源启动设备的选择进行节能

气体电灯的镇流器对照明节能影响很大，如直管荧光灯的电感镇流器自身功耗为灯体功率的20%-25%，有的低质量产品达到30%。然而，国外有一些低功耗镇流器仅为12%-15%。实践证明，镇流器的电流数值和波形因数的好坏，将直接关系到灯具的发光效率和寿命。

由于国外优质电子镇流器的引入，国内科研、厂家的共同努力，伴随检测手段的加强，工艺水平的提高，电路的改进，元器件质量的的改善，电子镇流器的质量大大提高。特别是与电感镇流器相比，仅节电一项就很可观。一个40W荧光灯电感镇流器的耗电8W，低能耗也需5W，同样用电子镇流器耗电仅1W。目前，国外电子镇流器发展很快，其产品在高质量元器件的保证下，已经基本解决了高次谐波对电网的干扰功率因数低等问题。

电子镇流器目前已迅速崛起，现已全面进入实用阶段，其突出优点：节能20%，无低频闪烁，不需要启辉器，电压在110V时就可启动，延长灯管使用寿命，节省铜材和硅钢片。因此，各国都相当重视电子镇流器的发展，我国实施了以荧光灯电子镇流器为主体的“绿色照明工程”，作为目前大力推广的重点节能项目。电子镇流器只有通过EMC（电磁兼容）检验才成为真正的绿色照明产品，不仅节能而且不会对环境造成污染。欧洲市场从1997年1月1日起，正式实施EMC和低电压指令。所有电工电子产品，只有在满足这两个指令的前提下，才能使用“CE”标志。对电子镇流器CE认证的检测内容包括：传导发射、辐射发射、静电放电、辐射抗扰、瞬时电涌、脉冲、传导抗扰、电压迭落与中断、电流谐波、电压波动。其中瞬时电涌与电流谐波的控制对照明乃至整个供电系统的节能都将起到积极的作用。

四、从照明的控制进行节能

1、照明方式：1）非均匀照明，使灯光物尽其用，减少浪费，如走道和非工作区的照度可为工作区照度的20%。2）高强气体放电灯重点照明，利用灯具

将光线射向顶棚以作为二次发光光源，这种照明不易产生眩光和光幕反射，照明质量较高，节能效果与荧光灯直接照明相当，可应用于体育设施或办公室内。3）灵活的照明系统，如导轨照明灯、框架灯等，将光线投身到最需要的地方，既适合现代室内照明布局经常变化的潮流，又能获得节能效果。4）混光照明，我国照度标准等级是按照视觉作业观察对象的尺寸大小制定的，在高照度内等级内，同一等级可使用不同的照明方式，其照度标准也不同，因此用混合照明节能显著，即在照度要求很高时，不宜使用一般照明方式，而应增加局部照明。另外，一般照明与重点照明相结合，对于高大空间，可在上部设一般照明，下面在柱子上或墙壁上设投光灯或壁灯照明，比单独设置一般照明方式要节能。

2、合理选择照度标准：1）根据工作面要求选取，不宜笼统地对待，以避免浪费。当某一小范围需要高照度时可采用混合照明或重点照明方式，不应将整个区域的照度提高。2）执行现行标准，过去照度标准规定工作面上最低照度单一值，1983年20届CIE大会后，建议照度标准改为照度范围，它具有灵活确定照度水平的好处，规定的照度范围值较切合实际，对节能有利。照度范围的中值是推荐照度，高值和低值使用范围受条件限制，不宜随意提高或降低照度水平。

3、使用安全节电器。节电器是一种通用型节电技术，适用于所有的用电系统，能够有效消除电网电路中的瞬变、电涌，提高电源质量，保护末端设备不受其损害，并且减少由瞬变、电涌引起的用电设备的能耗增加，提高系统的用电效率，具有节电和保护环境的双重功效。

4、合理的照明控制：对于日常建筑，在照明控制设计方面，宜依据各场所使用的性质、频率、重要性等方面考虑进行设计。对于一般公共空间如楼梯，由于人员停留的时间短暂，这时可考虑采用红外感应控制开关对楼梯灯进行控制，对于大空间的场所，可采取分区域及隔灯控制的方案，对于多功能的空间，我们可采用智能灯光系统控制方案。

参考文献：

1.机械工业出版社赵德申 主编《建筑电气照明技术》

2.中华人民共和国国家标准《建筑照明设计规范》GB50034-2004

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。