1、建筑电气照明设计节能与优化摘要：近年来，建筑能耗增长越来越快，建筑节能刻不容缓，建筑电气节能，尤其是照明系统的节能已经成为关乎我国建筑业可持续发展的重要组成部分。本文依据建筑电气节能设计原则，对建筑电气照明及控制系统的设计提供优化方案，为今后在工程中的应用提供参考。 关键词： 节能原则；自然光；高效光源；自动控制 中图分类号： S611 文献标识码： A 0 引言 二十世纪以来，建筑能耗的增长越来越快，人们对建筑功能及形式提出了的更高需求。但同时能源问题日益加剧，能源的合理利用问题刻不容缓，节能是缓解能源紧张的关键，是实现经济发展和社会进步必须的保障，缓解我国能源紧缺矛盾的关键1。如何高效的利
2、用能源，保障长远经济效益，是我国建筑业发展的一项长期任务。 在民用建筑的电能损耗中，空调用电比重最高，约 40%60%，甚至更高，照明用电约占 15%，给排水系统及电梯用电占 10%15%，以及供配电系统约 3%2，皆为建筑电气能源耗损。近年来，随着能源问题日益突出，城市拉闸限电等现象的加剧，建筑节能对电气的节能需求是越来越迫切。如今，建筑电气照明系统已经成为关系着我国民经济迅速发展的重要一环，意义重大。无论是配电系统，还是照明系统，其整个系统的节能，在既要满足建筑电气功能要求，又要保证安全舒适的前提下，尽可能地做到减少建筑电气耗能，是目前一大课题。 节能原则 上文已经提到，电能损耗中空调占到
3、了绝大部分，其次就是照明系统。因此针对电气照明系统进行节能设计，将带来良好的能源节省效果。民用建筑的电气照明设计内容包括设计说明、光源选择、灯具布置、照度计算、安装方式、调光控制等。作为建筑电气设计工程技术人员，在熟知照明设计规范的前提下，还必须有对照明系统的优化节能意识，这首先应确定节能的原则3： 满足建筑物的功能要求，不能因为节电而降低标准，即在整个照明设计过程中，应满足其照度、色温、显色指数；满足建筑物的一些特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施、用电展厅的工艺照明及电力用电等，即需在整个系统在最佳运行情况下谈节能。 考虑实际经济效益，节能应考虑综合经济效益，因节能而过高地消耗投资，增加
4、运行费用并不可取。设计应达到一个让因节能而增加的投资能在较短的时间内获得回收。 要节省无谓消耗的能量，节省无谓消耗的能量是节能的一大着眼点。首先应分析哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关或影响比重较小的，甚至在整个系统中可以近似忽略的，再考虑采取合理的措施节能。节能方案 2.1 电气照明设计优化方案 首先，我们应根据节能原则，在保证电气照明质量的前提下，尽可能节约照明用电。照明节能主要是通过采用高效节能照明产品、提高质量、优化照明设计等手段达到节能的目的，即不牺牲质量的节能。在建筑电气照明设计时，首先要根据各种建筑物的不同功能来确定相应的照明方案，一般可分为光照设计和配电设计两部分。光照设
5、计又可分为数量化设计和质量化设计，数量化设计就是根据照明场所的功能和活动要求，在充分利用自然光照的基础上给予人工光照。在相应的设计过程中应进行方案比较，从技术、经济和节能等多方面进行综合考虑，不断的优化设计方案以达到节能的目的。 2.1.1 天然光的应用 据统计，我国白天照明用电占总照明用电的 50%以上4。利用天然光照明，不仅能节约电能，而且自然光为人类提供了更好的工作光源，不仅提高工作效率还能保证工作人员的健康。国家标准建筑照明设计标准 （GB50034-2004）指出：有条件时，宜利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明，可见，低碳环保的自然光是办公环境照明的发展趋势。一个很好的自
6、然光使用案例就是自然光光导照明系统在多层办公楼中的应用，这种系统也称光导采光系统，它主要是由采光区域，光导管和漫射区域组成。白天以天然采光为主，当天然光不够时，辅以恒定的人工照明，使窗户射入的天然光和室内的人工照明适当合理地协调，形成良好的照明环境，大大地节约能源。 2.1.2 人工光照设计 人工光照设计就是确定照明方式和照明种类，按照现行规范所规定的功率密度值的要求进行数据化处理计算，并确定合理的照度标准，不同场所应有目的地进行照明，且将同一房间照明进行分区等，以便在选择照度时区别对待。在有许多大进深和开间的写字楼内的办公室，首先应充分利用自然光，避免片面追求形式和不适当选取照度标准以及照明
7、方式，坚持在不降低照明质量的前提下，有效控制照明功率密度值，优先采用分区的照明方式，要求高照度的场所可设局部照明；在工作位置经常变动的房间，设法采用灯具位置能调整的灵活的照明方案。在现行规范规定的基础上照明设计还需要质量化设计，即以人的感受为依据，考虑人的视觉和使用的人群、用途、建筑的风格、尽可能多的收集周边环境（所处的环境、重要程度、时间段）等多种因素，同时在达到照明质量要求的前提下，尽可能做到节约用电。 2.1.3 照明配电系统 在照明配电系统中，同一电压等级配电级数不宜超过两级。变电所应靠近用电负荷中心，略偏向电源侧，以缩短线路供电距离，减少线路损耗。电力设备无大功率冲击性负荷时，照明和
8、电力宜共用变压器；照明安装功率较大时，宜采用照明专用变压器5。应选择低损耗配电变压器。系统除了电能总计量外，还应设置低压分项计量装置，并合理提高线路的功率因数。供给气体放电灯的配电线路宜在线路或灯具内设置电容补偿，功率因数不应低于 0.9。照明三相配电干线的各相负荷应尽量分配平衡。合理选择电力电缆、导线截面。在满足发热、电压损失、机械强度的条件下，应按经济电流密度来选择其截面，从而达到降耗和经济的目的。 2.2 节能设备和器材选用方法 2.2.1 采用高效节能光源 应根据不同工程的使用要求，合理选用高效节能型光源。白炽灯曾因为便宜，安装维护简单等特点而被广泛使用，但其致命的弱点是发光效率太低，
9、因此目前常被各种发光效率高、光色好、显色性能优异的新光源取代。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。对灯具悬挂位置较高的场所的一般照明，宜采用高压钠灯、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6。除特殊情况外，不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯，灯具悬挂位置较低的场所照明宜采用荧光灯。此外，在选用的同时还应考虑电光源的寿命、显色性、启动及再启动等主要性能。 LED 是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。具有寿命长、光效高、无辐射、低功耗、颜色丰富、起点快捷、可调光、耐震动、耐气候性能好、使用安全等众多优势7。目前外型与一般传统
10、灯泡一样的 LED 灯泡已研制成功，这种发展迅速的光源，将会在未来的研发过程中在室内外照明中具有广阔的前景。 2.2.2 照明节能灯具设计及电器附件 照明灯具的选择对于发挥照明光源的最大潜力起着至关重要的作用。常用的灯具有控照型（或开敞型）和带保护罩的格栅式、透明式、棱镜式、磨砂式等，其效率各不相同，如磨砂或棱镜保护罩式反射率为 55%，格栅式为 60%，透明式为 65%，控照式(或开敞式)为 75%8，且同一种形式的灯具反射板采用不同的材料其反射效率也不同，可见，通过照明灯具的设计及合理的选用也是实现照明节能的一个很有效的手段。 气体放电灯工作时需要附加镇流器、启动器等附件，均有能耗产生，气
11、体放电灯的镇流器影响最大。提高镇流器的质量和效率，对照明节能很有意义，节能型电感镇流器和电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器是必然趋势。 照明设备控制方式优化 随着电子技术的发展，照明控制技术也在不断地发展。现代照明控制技术的发展趋势是将照明控制技术和智能控制、智能建筑联系起来，开发计算机智能照明控制系统。照明设备节能控制方式可分为手动控制与自动控制两大类。 3.1 照明手动控制 手动控制可利用手动控制开关对办公楼内的灯具进行分区、分组控制。在充分利用自然光的前提下，可适当增加设置照明开关点，以达到分区、分组控制灯具的目的。另外，采用节能开关可使灯具控制灵活、方便、节能，办公楼楼梯间、内走道等
12、处，除应急照明外，宜采用节能自熄开关，如声控开关等。室外有关的照明灯具应采用光控开关等进行节能控制。 3.2 照明自动控制 未来，使用电子技术来指导照明已经成为不可阻挡的趋势。在条件允许的情况下可采用照明节电器、智能照明控制系统等方案。照明节电器是根据照明线路电压的波动情况、照明负载的性质，对灯具实行智能稳压供电，在任何时刻给灯具提供一个稳定、节电、不会影响照明效果的供电电压。且用户可根据需求，自行设置输出电压，对照明负载的运行时间和供电方式进行编程，最大限度地降低照明灯具的电能消耗。此外还有照明稳压节电器，使用后仅智能稳压所实现的节电效果一般就可达 20以上9，同时还可大大延长照明灯具使用寿
13、命。智能照明控制系统是一种智能化的装置，其系统可是独立设置，亦可融入建筑设备自动化系统之中。该系统有以下几个典型特征：一是对被控对象分组编号，对于设计功能要求一样的照明灯可以统一管理，借助同一根运输线进行供电。二可引入智能控制开关实现对照明灯相关属性进行控制。通过计算机集成系统，可使照明系统在全自动状态下运行，此项技术的研究与发展将为建筑电气照明系统提供不可小觑的节能实力。 小结 近年来，电气照明系统的节能越来越受到人们的重视，其节能应在工程设计阶段就充分考虑选用合理的设计方案、节能设备和附件，同时利用一些合理和先进的照明设备控制方式来降低照明系统运行能耗，以达到符合低碳环保的“绿色照明”的目
14、标。 参考文献： 王文志，关宇飞.浅谈民用建筑电气照明设计J. 民营科技，2011，07：316. 魏颖.浅析民用建筑电气工程中的照明设计J. 中国新技术新产品，2012，02：176. 文桂萍. 建筑电气照明节能设计的探讨J. 四川建筑科学研究，2007，06：218-221. 钟伟. 工业建筑电气照明节能设计J. 四川化工，2012，06：43-44. 陈宏毅. 浅谈建筑电气照明设计中的节能方法J. 中国建筑金属结构，2013，04：124. 郭帅. 关于建筑电气照明节能的探讨J. 山西建筑，2009，03：230-231. 王亮，宋镇江. 大中型公共建筑电气照明设计J. 工程建设与设计，2010，08：104-107. 赵建平. 建筑电气照明节能评价标准的研究J. 智能建筑电气技术，2010，04：6-9. 李健，王中铮.关于建筑电气照明系统的节能设计浅析J. 科技致富向导，2013，11：230+235.
