建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的探討

摘 要：在能源儲量不斷減少，環(huán)境破壞日益嚴(yán)重的背景下，世界各國對于建筑的節(jié)能減排提出了更高的要求。電氣照明是所有建筑中都必備的設(shè)施之一，同時也是建筑中的主要能耗設(shè)備，做好建筑電氣照明的節(jié)能設(shè)計能夠有效的降低建筑能耗，達(dá)到綠色建設(shè)的設(shè)計和施工要求。該文對建筑電氣照明設(shè)備進(jìn)行了研究，針對建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的要求及其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述，進(jìn)一步以合理制定照明設(shè)計方案、推廣高光效燈具的使用、選擇合適的電源啟動設(shè)備、采用智能照明控制系統(tǒng)、加大研發(fā)新產(chǎn)品力度、科學(xué)的提升建筑照明系統(tǒng)的功率因數(shù)、加大太陽能等新能源在建筑照明中的應(yīng)用、優(yōu)選氣體放電光源啟動設(shè)備，八小節(jié)來完善建筑電氣照明設(shè)計節(jié)能的措施，最后根據(jù)方案、照明線路、照度值、照明方式，來分析建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計照明標(biāo)準(zhǔn)的選擇，希望能為建筑設(shè)計水平的發(fā)展和提高做出一定的參考。

關(guān)鍵詞：建筑電氣 照明 節(jié)能設(shè)計

中圖分類號：TU9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0129-02

在中國，電力作為重要的能源得到了廣泛的應(yīng)用，也是中國能源消耗的主要組成部分。在電力工程建設(shè)過程中，除了空調(diào)用電，照明用電是主要的功耗模式。為了提高資源的利用效率，節(jié)約能源，使用節(jié)能電器和照明設(shè)備在建筑工程施工過程中，提高能源利用效率，降低建筑物的能耗。在照明設(shè)備的設(shè)計，以減少線路能耗，提高電力系統(tǒng)，充分發(fā)揮在照明設(shè)備的節(jié)能潛力。因此，在建筑設(shè)計過程中重視節(jié)能照明設(shè)備。

節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境是21世紀(jì)許多國家的戰(zhàn)略性發(fā)展策略，也是我國長期的發(fā)展目標(biāo)。將這一方針落實到各個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，就要求企業(yè)和政府共同做好生產(chǎn)和管理的節(jié)能減排工作。建筑產(chǎn)業(yè)作為我國的支柱型產(chǎn)業(yè)之一，在能源消耗量和工業(yè)排放量上都較大，做好建筑產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排工作將有利于實現(xiàn)我國的節(jié)能減排發(fā)展目標(biāo)。電氣照明是所有建筑中都會使用到的設(shè)備，控制好建筑電氣照明的節(jié)能設(shè)計將促進(jìn)建筑施工的節(jié)能減排工作進(jìn)行。

1 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的要求

1.1 綠色照明原則

在建筑電氣照明的節(jié)能設(shè)計中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是實現(xiàn)綠色照明。所謂的綠色照明就是指在保證居民日常工作、生活的光照需要的前提下，實現(xiàn)照明能源消耗的最低化。綠色照明的實現(xiàn)同時還要考慮到建筑的經(jīng)濟(jì)性，不能為了追求節(jié)約能源就一味的擴(kuò)大工程成本。與此同時，建筑的綠色照明必須符合居民對光照強(qiáng)度的基本需求，不能影響居民的日常生活。同時，照明燈的布置應(yīng)當(dāng)符合一定的美學(xué)原則和科學(xué)原則，在照明燈數(shù)量不變的前提下，實現(xiàn)最好的光照效果。

1.2 經(jīng)濟(jì)適用原則

經(jīng)濟(jì)適用原則要求電氣照明設(shè)備的設(shè)計人員能夠合理的布局照明燈的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，在不增加照明燈數(shù)量的前提下，有效提高照明強(qiáng)度和照明效果。在電氣照明設(shè)備的布置和使用過程中有效的避免浪費、做好設(shè)備的日常管理和維護(hù)工作，盡量控制照明成本，最終實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性原則。

1.3 使用節(jié)能燈具的要求

實現(xiàn)建筑電氣照明的節(jié)能設(shè)計最有效的手段之一就是使用節(jié)能燈具。節(jié)能燈具不僅能夠起到節(jié)能的作用，在照明效果上也有一定的提高。為了減少電力的損耗，在建筑中一般可以采用功率較小的金屬鹵化物燈具。這種節(jié)能燈具與傳統(tǒng)的白熾燈相比，在能源消耗量上有了明顯的降低。普通的白熾燈只能將10%的電能轉(zhuǎn)化為光能，而節(jié)能燈則能夠?qū)⒔?0%電能有效的轉(zhuǎn)化為光能。此外，節(jié)能燈的使用壽命一般都比普通的白熾燈要長，符合了經(jīng)濟(jì)性的原則。因此，在一些高層建筑或室外建筑中，可以采用金屬鹵化物燈具來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈。

1.4 合理選擇照明標(biāo)準(zhǔn)

對建筑電氣照明進(jìn)行合理的布局將有利于減少能源消耗，一般可以減少總消耗量的4%左右。為減少輸電線路上的電能消耗，可以采用電阻率較低的導(dǎo)線，并且通過合理的布局線路來減小導(dǎo)線的總體長度。燈具的開關(guān)也會消耗一定的電能，做好開關(guān)的調(diào)節(jié)也有利于減少能源的消耗。例如，對于臥室的燈具就可以采用調(diào)節(jié)式的開關(guān)，而過道走廊的開關(guān)則可以采用聲控、燈控開關(guān)，有效減少能源的浪費。照明方式的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑的自然采光情況及照明的需求進(jìn)行選擇。常用的照明方式有一般照明、局部照明和混合照明這三種方式。此外，在建筑中還應(yīng)該有效利用自然光，可以通過現(xiàn)代的科技手段加大對自然光的利用程度，最終實現(xiàn)建筑采光的節(jié)能性。

2 建筑電氣照明設(shè)計節(jié)能的措施

2.1 合理制定照明設(shè)計方案

良好的方案是實現(xiàn)照明節(jié)能要求的前提。為實現(xiàn)照明設(shè)計方案的優(yōu)化，設(shè)計人員在進(jìn)行照明設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意兩點。首先是建筑的照明設(shè)計應(yīng)當(dāng)具備良好的實用性，不能只注重形式的新穎，而忽視了實際的照明需求。例如，在有空調(diào)的房間內(nèi)，照明方式就應(yīng)當(dāng)選擇一般照明、局部照明和混合照明相結(jié)合的方式。而對于一些采光效果較好、房間顏色較淺的房間，應(yīng)當(dāng)充分利用自然光，達(dá)到節(jié)能減排的目的。其次，建筑的照明設(shè)計必須符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家法規(guī)，其中最主要的參考標(biāo)準(zhǔn)為《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。所有的建筑照明設(shè)計都應(yīng)該在符合這一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際的建筑結(jié)構(gòu)和功能特點，制定出合理、可行的照明設(shè)計方案。

2.2 推廣高光效燈具的使用

合理的使用燈具是控制建筑照明能源消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。燈具的選擇也應(yīng)該根據(jù)建筑的照明需求和自然采光效果來選擇。燈具既要滿足良好的光照效果，同時還要具備節(jié)能減排的要求。此外，燈具的質(zhì)量、使用年限、操作性、實用性、經(jīng)濟(jì)性等也應(yīng)當(dāng)有較好的保障。在進(jìn)行燈具的選擇時，可以從以下幾個方面進(jìn)行考慮。在較低的建筑中，可以采用熒光燈，在充分利用自然光的基礎(chǔ)上，熒光燈就能充分滿足室內(nèi)的光照需求。對于高度較大的建筑則可以采用金屬鹵化物燈。這種燈具的照明效果好，使用壽命長，穩(wěn)定性高，在一些室外建筑中也有廣泛的應(yīng)用，例如我國2008年北京奧運會上主場館鳥巢的照明燈就采用了金屬鹵化燈。在場地范圍較大、高度較高的建筑中，金屬鹵化燈能夠起到良好的照明和節(jié)能減排效果。在一些高度大，且維護(hù)難度較高的建筑中一般采用無極熒光燈來進(jìn)行照明。我國的人民大會堂采用的就是這種燈具。特別要注意的是，熒光高壓燈和熱輻射燈的能源消耗量較大，在建筑照明中應(yīng)當(dāng)盡量避免使用。

2.3 選擇合適的電源啟動設(shè)備

一般使用的熒光燈的電感鎮(zhèn)流器的功率是熒光燈功率的20%，高強(qiáng)度氣體放電燈的鎮(zhèn)流感器額定的功率是15%，電子鎮(zhèn)流感器的耗能則只有10%。所以在進(jìn)行建筑電氣照明節(jié)能技術(shù)時應(yīng)該使用氣體放電光源和電子鎮(zhèn)流器相結(jié)合，從而達(dá)到最優(yōu)化組合，降低能耗。

2.4 采用智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)就是將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等與建筑照明技術(shù)有效的結(jié)合起來，從而形成一個智能管理的控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)相比，這種智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，智能控制系統(tǒng)能對系統(tǒng)中所有的照明燈進(jìn)行實時的監(jiān)控和管理，并且能夠?qū)φ彰鲝?qiáng)度、照明時間等進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效避免了電能的浪費。其次，智能控制系統(tǒng)能夠精確的感應(yīng)出自然采光的變化，并根據(jù)自然采光的強(qiáng)度來調(diào)節(jié)人工照明的強(qiáng)度，從而實現(xiàn)了自然光線的最大限度利用。最后，智能控制體系改變了傳統(tǒng)模式下人工控制照明設(shè)備的缺陷，實現(xiàn)了照明設(shè)備的自動化調(diào)節(jié)，并實現(xiàn)了程序化的管理。這極大的提高了設(shè)備管理的效率，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，還控制了人工成本的輸出，如中央電視新辦公地點“大褲衩”所采用的照明系統(tǒng)就是智能控制系統(tǒng)，以聲控和光控為手段，改變了燈光控制方式。

2.5 加大研發(fā)新產(chǎn)品力度

加大自然光線的利用是實現(xiàn)建筑照明節(jié)能要求的有效途徑，但在當(dāng)前的技術(shù)水平和設(shè)備條件下，建筑照明對于自然光的利用程度并不高。當(dāng)前建筑中對自然光線[1]的利用途徑主要是增加玻璃窗的數(shù)量或在建筑頂層設(shè)置一定的光能轉(zhuǎn)化設(shè)備。這些自然光利用手段只適用于建筑的高層，對于建筑低層自然光線難以照射到的用戶而言，照明效果仍然達(dá)不到要求。針對這一問題，相關(guān)設(shè)計開發(fā)人員就應(yīng)當(dāng)加大對照明設(shè)備的研發(fā)力度，例如光纖照明的方式就是一種有效的解決辦法。光纖照明就是通過室外設(shè)置的太陽光采集裝置將太陽光通過光纖出送到室內(nèi)照明燈具上，從而達(dá)到不消耗電能卻能發(fā)揮照明作用的效果。這些新型技術(shù)手段的應(yīng)用能夠有效的提高建筑照明的質(zhì)量，并且實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。研究人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研發(fā)和完善相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備，為建筑照明提供更好的技術(shù)支持。

2.6 科學(xué)的提升建筑照明系統(tǒng)的功率因數(shù)

在建筑的照明系統(tǒng)中會應(yīng)用到一定的用電設(shè)備，例如變壓器、發(fā)電機(jī)等。這些設(shè)備在使用的過程中往往會產(chǎn)生一定的無功功率，增加了不必要的能源消耗[2]。為了減少無功功率的產(chǎn)生，可以采用提高設(shè)備功率因素的方式。例如，在熒光燈具上可以增設(shè)一定的電子鎮(zhèn)流器，在變壓器上則可以增加電容器。這些手段的應(yīng)用都能起到較好的提升功率因素的作用，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。對于那些使用頻率不高但電容較大的設(shè)備則需要采用單獨的處理方法來進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。

2.7 加大太陽能等新能源在建筑照明中的應(yīng)用

新能源具有高效、清潔的作用，用新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可再生能源能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源，減少排放的作用，同時還能提高能源利用和轉(zhuǎn)化的效率。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的新型能源包括太陽能、風(fēng)能、核能等，而在照明系統(tǒng)中，太陽能又具有增強(qiáng)自然光照的作用，是一種理念的新型能源，因此在建筑照明的市場中具有廣泛的應(yīng)用和開發(fā)前景。我國的許多城市和農(nóng)村都已經(jīng)將太陽能應(yīng)用到了建筑的照明系統(tǒng)中[3]，相關(guān)技術(shù)開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善和開發(fā)太陽能轉(zhuǎn)化技術(shù)，將太陽能的利用效率進(jìn)一步提高，為建筑照明提高更好的服務(wù)。

2.8 優(yōu)選氣體放電光源啟動設(shè)備

熒光燈用電感鎮(zhèn)流器一般功耗為熒光燈額定功率的20%，高強(qiáng)度氣體放電燈的鎮(zhèn)流器功耗為額定功率的15%～16%。而電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器相比較，節(jié)電10%，其本身功耗也比電感鎮(zhèn)流器降低50%～75%，節(jié)電效益顯著建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計照明標(biāo)準(zhǔn)的選擇。因此，我們要采取相應(yīng)的措施來防范和抑制高次諧波，使得諧波含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。主要采取的措施有：選用符合國家電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；減少3次及其倍數(shù)的諧波對電源的干擾；對諧波源設(shè)置隔離變壓器[4]；采用無源和有源電力濾波器；適當(dāng)增加導(dǎo)體截面等措施。

3 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計照明標(biāo)準(zhǔn)的選擇

3.1 方案選擇

在進(jìn)行建筑照明方案選擇的過程中，首先應(yīng)當(dāng)遵照相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并針對實際情況對方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。此外，在不同的建筑和不同的場合中，照明的選擇標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。例如，對于一些公共場合而言，如體育館、廣場等，可以采用集中照明的方式。而對于一些智能性建筑則可以采用調(diào)壓照明和調(diào)光照明的方式。

3.2 照明線路

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的顯示，照明線路上電能的損耗占總能耗的4%左右，若能有效降低這一部分能耗，將提高建筑照明的節(jié)能性。因此，在建筑照明線路的選擇上必須要慎重。首先在線路的長度上必須盡量控制在最小。隨著線路長度的增加，導(dǎo)線上消耗的電能也會有所增加。此外，在導(dǎo)線材料的選擇上應(yīng)當(dāng)選擇電阻率較小的材料。在供電方式的選擇上則應(yīng)該采用三相供電方式[5]，這樣更有利于保持電荷的平衡，減少電能的損失，提高照明效果。

3.3 照度值選擇

所謂的照度值就是指對建筑平面的平均光照強(qiáng)度。在建筑照明中選用合理的照度值將有利于控制能源的消耗量，提高照明質(zhì)量。照度值的選擇是有一定標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)的，必須根據(jù)建筑的性質(zhì)和特點來進(jìn)行選擇，照度值過高或過低都會影響建筑的照明質(zhì)量和節(jié)能效果。照度值的選擇依據(jù)是人眼的視覺效果[6]，只有符合人眼舒適的視覺效果才能確保光照強(qiáng)度不會對人的視力產(chǎn)生影響。因此，我國制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對照度值進(jìn)行了明確的規(guī)定，這些標(biāo)準(zhǔn)在《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》這一文件中也有所涉及。

3.4 照明方式

對照明方式的選擇也要考慮到合理性。照明方式的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑的實際用途進(jìn)行考慮。例如對于實驗室而言，對光照的強(qiáng)度和顏色等都有明確的要求，只有符合這些要求才能確保實驗室有良好的環(huán)境，減少環(huán)境因素對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。而對于一些對光照強(qiáng)度要求較高的建筑，采用一般的照明方式可以無法滿足光照的要求，為此可以在實際光照的基礎(chǔ)上增加局部光照來確保建筑的光照強(qiáng)度[7]。這樣，不僅可以達(dá)到高效的照明度，減少電能的使用，而且還要可以提高檢驗工作的效率。

4 結(jié)語

節(jié)能是一個非常復(fù)雜的問題，我國的建筑節(jié)能工作還處于發(fā)展初期，有關(guān)建筑節(jié)能工作的政策、法律、法規(guī)不斷頒布和出臺，說明國家對于建筑節(jié)能十分關(guān)注重視。建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計應(yīng)充分考慮選擇高效率的節(jié)能設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動空間。同時在建筑的全生命周期中實現(xiàn)高效率地利用能源，最低限度地影響環(huán)境，使建筑成為生態(tài)的、可持續(xù)的綠色建筑。此外，還要加強(qiáng)對現(xiàn)代科技手段的運用，合理的利用天然光，改善人們的生活工作的環(huán)境，提高節(jié)能效果，增強(qiáng)人們的舒適感，加強(qiáng)對人們視覺的保護(hù)，確保人們身體健康，并且達(dá)到節(jié)能作用。

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