关于建筑电气照明节能的探讨

摘 要: 电气照明能耗是建筑能耗的重要组成部分之一，为了能够有效地降低建筑能耗，就应当优化建筑电气照明节能设计。因此，分析建筑电气照明节能设计的原则，探讨电气照明节能设计的有效对策，具有现实的理论意义和实践价值。

关键词: 建筑电气; 照明; 设计; 节能对策

中图分类号：F407.6文献标识码： A

1 建筑电气照明节能设计原则

建筑照明节能设计应提倡绿色照明。绿色照明并不只是照明节能, 而是在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量, 保护身心健康的基础上,等照明质量指标的前提下, 尽可能节约无谓消耗的能源。不能因为节能而过高地增加投资, 而是应该让增加的部分投资, 能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

为此, 在照明设计时, 应最大程度地满足建筑的功能, 既要注重光的物理特性, 也要考虑照度水平、灯具布置, 考虑视觉环境及照明效果。因此, 建筑电气照明节能设计要贯彻以人为本、舒适实用、经济合理、技术先进、节约能源和保护环境的原则。

2 建筑电气照明设计节能的主要对策

2.1 合理确定照明设计方案

2.1.1 合理选择照明方案

(1)建筑艺术照明的设计, 应讲究实效、避免片面追求形式。

(2)当条件允许时, 在有空调的房间应采用照明空调组合系统。

(3)分区设置一般照明和混合照明。

(4)在需要有高照度或有改善光色要求的场所, 宜采用2种以上光源组成的混光照明。

(5)室内顶棚、墙面、地面宜采用较浅颜色的建筑材料, 以便能更有效地利用光能。

(6)严格控制照明用电指标, 优选利用系数较高的照明设计方案, 不允许采取降低推荐照度的方式来节能。

表1给出了常用的4种混光照明特性。

2.1.2 合理选择照度标准

按照GB50034- 2004《建筑照明设计标准》等规范要求, 不同的建筑类型和工作区域均有相适宜的照度标准值与照明功率密度值, 不同房间或场所的照度标准值仅给出1个, 设计人员可根据所设计的工程, 参照标准值进行设计。若有必要时, 也可在标准值的基础上适当加以调整, 但不能盲目提高照度标准, 以免造成不必要的能源浪费。

2.1.3 合理确定照明方式

节约照明用电不能单靠减少灯具数量或降低功率来实现, 要充分利用自然光。靠近室外部分的建筑面积, 可考虑采用透光率较好的玻璃门窗, 白天少开灯, 以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分照明, 可照度标准检测现场照度, 进行灯光自动调节。对于建筑物夜景照明的设计, 要服从城市景观规划的要求, 体现建筑的总体风格, 表现其文化底蕴。应将照明与美学、艺术结合起来, 营造出一个优美、舒适的夜景环境, 而不应只强调高亮度, 要控制和避免光污染, 注意对人文和生态环境的保护。

2.2 采用高效节能灯具

以上各类光源是很少单独使用的, 光源必须配备各种灯具, 才能真正体现其实用价值。因此, 在照明设计中, 应注意选择控光效果好、效率高的灯具,还应注意灯具的配光曲线。

灯具的效率对节能的影响很大。灯具选择不当、效率太低, 将使能量损失高达30% ~ 40%, 这是用其他方法都无法补救的; 反之, 灯具效率高, 可使单位面积耗电量下降, 降低投资和运行用, 从而节能。

一般情况下不宜采用效率低于70% 的灯具。当灯具装有遮光栅格时要特别注意遮光栅格保护角对灯具效率的影响; 采用非对称光分布灯具, 由于它具有减弱工作区反射眩光的特点, 在一定的照度下, 能大大改善视觉条件, 因此可获得较高的效能; 改用变质速度较慢的材料, 如玻璃灯罩、搪瓷反射罩等制成的灯具, 以减少光能衰减率。

按照我们目前设计的原则，在满足照明质量的前提下，应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯。对于灯具悬挂较高的场所宜选用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯，其综合费用低、视觉质量高，同时也节约能源。

纵观这些年，照明灯具从最初的白炽灯到普通节能灯，再过度到今天的LED高效节能灯，照明灯具的节能效果得到了很大的改善；近几年，由于LED灯能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4，LED灯更是得到越来越广泛的运用。

荧光灯灯具和高强度气体放电灯灯具的最低效率值应符合表2, 3规定。

表2 荧光灯灯具的效率

表3 高强度气体放电灯灯具的效率

2.3 优选气体放电光源启动设备

荧光灯用电感镇流器一般功耗为荧光灯额定功率的20% , 高强度气体放电灯的镇流器功耗为额定功率的15% ~ 16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较, 节电10% , 其本身功耗也比电感镇流器降低50% ~ 75% , 节电效益显著。以管形荧光灯最常用的36W/40W规格为例，普通电感镇流器功耗为9W,节能型电感镇流器按各种不同形式功耗为4~5.5W,电子镇流器为3~3.5W；因此, 气体放电光源宜配用电子镇流器、节能型电感镇流器。但是, 在采用电子镇流器时, 应重视高次谐波对供配电系统的影响, 并应采取相应的措施。电子镇流器的使用使电网中高次谐波的含量大量增加, 对供配电系统造成的主要危害有: 导致电力变压器发热, 变压器的发热程度直接影响到变压器使用容量的降低程度;导致电力电缆发热, 3 次谐波在中性线上叠加后产生的谐波电流, 使线路集肤效应加重, 从而导致线路(相线及中性线)发热, 线损增加; 导致对电子设备的干扰; 导致低压配电设备工作异常。谐波畸变可使配电用低压电器设备(断路器、漏电保护器、接触器、热继电器等) 发生故障, 从而产生异常发热、误动作等故障。

因此, 我们要采取相应的对策来防范和抑制高次谐波, 使得谐波含量达到国家标准的要求。主要采取的对策有: 选用符合国家电磁兼容标准的产品;采用带有v 接线变压器, 减少3次及其倍数的谐波对电源的干扰; 对谐波源设置隔离变压器; 采用无源和有源电力滤波器; 适当增加导体截面等措施。

2.4减少照明线路上的能量损耗

由于照明线路上存在电阻, 电流流过时会产生损耗。应选用电阻率较小的材质做导线, 铜芯最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。减少线路的损耗应从以下几方面入手:

减小导线长度。第一, 线路尽可能走直线, 少走弯路, 以减少导线度; 第二, 低压线路应不走或少走回头线, 以减少来回线路上的电能损失; 第三, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电距离, 当建筑物每层平面在10000m2 左右时, 至少要设2个变配电所, 以减少干线的长度; 第四, 在高层建筑中, 低压配电室应靠近竖井, 而且由低压配电室提供给每个竖井的干线, 不至于产生支线沿着干线倒送的现象。

增大导线截面。首先, 对于比较长的线路, 除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面, 再加大一级导线截面, 所增加的费用为M, 由于节约能耗而减少的年运行费用为m, 则M /m 为回收年限, 若回收年限为几个月或一、二年, 则应加大一级导线截面。一般而言, 导线截面小于70 mm2,线路长度超过100m 的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。其次, 利用某些季节性负荷的线路,这些用户不用时, 可提供给常期用户作供电线路使用, 以减少线路和电阻。

2.5提高照明系统的功率因数

建筑照明系统中的部分用电设备, 如变压器、气体放电光源中的镇流器等因具有电感元件, 会产生无功功率, 影响电能的有效利用。这部分无功功率可以采取提高设备功率因数的方法降低, 荧光灯应采用电子镇流器; 采用电感镇流器的气体放电灯宜单灯安装补偿电容器; 变压器低压侧采用集中电容器补偿。这些方法能使设备和线路上的无功功率传输减少, 达到节能目的。

但目前的民用建筑电气设计中, 许多设计仅采用变压器低压侧集中补偿的方式, 这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输,提高了用户处的功率因数, 可以不受或少受电业局的罚款, 而对用户, 无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点, 低压线路上的无功传输并没有减少, 那么无功补偿也就达不到节能的目的。因此, 无功补偿装置应就地安装, 实行就地补偿。

2.6节能照明的智能控制方式

选择合适的照明控制方式对节能有一定影响意义。一般常规我们是单灯或多灯控制，就近或集中控制，人体感应或动静感应开关控制，智能化面板开关控制等。而智能控制方式是节约能源的又一体现。智能控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制原件，不同时间不同环境不同需求进行控制，最大限度满足人类对照明的需求。而且这种智能控制方式，充分利用室外的自然光，利用最少的能源保证所要求的照度水平。这种通过对照明灯的工作状态科学的管理和控制节能效果十分明显，一般可达30%以上。

3 结 语

建筑电气照明节能设计应充分考虑选择高效率的节能设备, 应用先进的设计技术, 按照节能标准进行设计, 为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。同时，电气设计人员还要综合考虑各种因素，精心思考，反复斟酌，从而真正达到提高照明效率，节约能源，在建筑的全生命周期中实现高效率地利用能源, 最低限度地影响环境, 使建筑成为生态的、可持续的绿色建筑