綠色照明工程的探討

黃廣國, 張衛(wèi)芳

(大衛(wèi)國際建筑設計有限公司, 山東 濟南 250100)

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綠色照明工程的探討

黃廣國, 張衛(wèi)芳

(大衛(wèi)國際建筑設計有限公司, 山東 濟南 250100)

結合實際照明工程項目,從照明器材的合理選擇、智能照明控制系統(tǒng)、自然光的應用等方面探討了綠色照明工程設計。提出綠色照明工程設計時要選擇高效節(jié)能的光源、照明燈具及燈用電器附件,采用智能照明控制系統(tǒng),實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及自動控制,并合理地利用自然光。

綠色照明; 公共建筑; 智能照明控制系統(tǒng); 自然采光

黃廣國(1981—),男,工程師,從事建筑能耗監(jiān)測與節(jié)能控制方面的工作。

0 引 言

國家發(fā)展改革委于2004年底發(fā)布了我國第一個《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》,其中綠色照明工程被列為重點工程,指出重點是在公用設施、賓館、商廈、寫字樓、體育場館、居民樓中推廣高效節(jié)電照明系統(tǒng)[1]。

綠色照明設計中的一項重要內(nèi)容是照明設計節(jié)能,即在遵循照明設計標準,保證人們工作、學習、生活環(huán)境要求的前提下,最科學、有效地利用照明用電。我國公共建筑中照明能耗約占建筑總能耗的1/3,因此推行綠色照明勢在必行。本文結合綠色建筑龍奧金座項目,對綠色照明工程設計進行了探討。

1 工程概況

龍奧金座項目為高層辦公建筑,工程投資3.23億元,總建筑面積為100 576.8 m2,建筑高度為92.10 m。該工程主樓采用框架核心筒結構,裙房框架結構,均采用筏板基礎,建筑主樓19層,裙房3層,地下3層;主樓距離北側規(guī)劃路29.20 m,距離經(jīng)十東路75 m,距離西側規(guī)劃路18.90 m,距離奧體東路106.5 m;主樓分為三個塔樓,呈品字形布置,兩側塔樓在下,中間塔樓在上;北向入口為主入口,南向入口為次入口。該項目為山東省第一批通過國家評審的綠色三星級公共建筑。

龍奧金座總平面圖如圖1所示。

圖1 龍奧金座總平面圖

2 照明器材的合理選擇

該工程中辦公照明采用高效LED照明光源,燈具利用效率高,光通量損失小,其照明單位功率密度值遠低于GB 50034—2013《建筑照明設計標準》中的目標值。

2.1 高效節(jié)能的光源

白熾燈價格便宜,安裝維護簡單,缺點是發(fā)光率太低,因此目前常被各種發(fā)光率高、光色好、顯色性能優(yōu)異的新光源取代。用鹵鎢燈取代普通照明白熾燈,節(jié)電50%～60%;用自鎮(zhèn)流單端熒光燈取代白熾燈,節(jié)電70%～80%;用直管型熒光燈取代白熾燈和直管型熒光燈的升級換代,節(jié)電70%～90%。因此,應大力推廣高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、低壓鈉燈、LED的應用。

LED性能與傳統(tǒng)光源比較如表1所示。

表1 LED的性能與傳統(tǒng)光源比較

由表1可以看出,LED的壽命遠高于傳統(tǒng)燈具,光效高于白熾燈和熒光燈,且LED多為面光源,其燈具效率遠高于傳統(tǒng)光源,色溫、顯色指數(shù)較高,滿足控制室的要求。辦公環(huán)境LED照明實景如圖2所示。

圖2 辦公環(huán)境LED照明實景

與傳統(tǒng)光源相比,LED更符合高效光源的要求,而且在節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適方面都有突出的表現(xiàn),更有利于實現(xiàn)綠色照明。隨著照明技術的發(fā)展,LED光效可大大提高,照明二次配光的日益成熟也能彌補其照明效果上的不足,因此具有很好的應用前景[2]。

2.2 采用高效節(jié)能照明燈具

選用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式燈具;選用與光源、電器附件協(xié)調(diào)配套的燈具。

2.3 采用高效節(jié)能的燈用電器附件

T8型36 W直管熒光燈鎮(zhèn)流器性能比較如表2所示。

表2 T8型36 W直管熒光燈鎮(zhèn)流器性能比較

由表2可知,應按不同條件選用電子式或節(jié)能電感型鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器以更好的能效、無頻閃、無噪聲、功率因數(shù)高等優(yōu)勢而得到更廣泛的應用,但電子鎮(zhèn)流器宜選用諧波含量低的L級產(chǎn)品,并且對諧波含量,特別是三次諧波含量提出具體限值。

GB 50034—2013第6.2.7條規(guī)定:“一些場所宜選用感應式自動控制的發(fā)光二極管燈:① 旅館、居住建筑及其他公共建筑的走廊、樓梯間、廁所等場所;② 地下車庫的行車道、停車位;③ 無人長時間逗留,只進行檢查、巡視和短時操作等的工作場所”。因此工程設計中,燈具宜采用各種照明節(jié)能的控制設備或器件,如光傳感器、熱輻射傳感器、超聲傳感器等。

3 智能照明控制系統(tǒng)

為確保照明燈具正常、可靠工作,應對有關的照明系統(tǒng)進行合理的設計。當照明功率不大時,可以與其他電力設備共用變壓器,但照明最好由獨立饋電線供電,以保持相對穩(wěn)定的電壓。當照明安裝功率較大時,采用專用變壓器,有利于電壓穩(wěn)定,以保證照度的穩(wěn)定和光源的使用壽命。照明配電系統(tǒng)的接線應保證三相負荷均衡,減小各相電壓偏差。另外,還應重視線路的連接,減少分支線路的長度,從而減少線路的接觸電阻,進一步降低線路損耗和連接不良引起的能耗和起火危險。

目前,國內(nèi)一些智能大廈大多采用樓宇自控系統(tǒng)來監(jiān)控照明,以電氣觸點來實現(xiàn)區(qū)域控制、定時通斷、中央監(jiān)控等功能。由于照明控制系統(tǒng)在BA系統(tǒng)中并非獨立,在樓宇自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時照明系統(tǒng)受到影響,同時其控制功能簡單,現(xiàn)場無法干預照明狀態(tài),故使用有一定的局限性。

隨著微電子技術與數(shù)字化技術的發(fā)展,智能化照明系統(tǒng)應運而生,其有一套獨立的控制協(xié)議,相對BA系統(tǒng)較簡單,完全能滿足對照明控制的要求,價格也更有競爭力。因此,采用智能照明控制系統(tǒng)會使設計更簡單,安裝更快捷,使用更靈活,管理更方便[3]。

該工程中公共空間及大會議室采用智能照明控制系統(tǒng)。公共空間主機設置在物業(yè)管理辦公室,會議室主機設置在設備間。各種具備獨立控制功能的模塊連接在計算機數(shù)據(jù)線上,組成獨立的照明控制系統(tǒng),實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及自動控制。大會議室的智能照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制,可有多路照明回路。對每一回路的亮度調(diào)整后,達到某種燈光氣氛(稱為場景),可預先設置不同的場景(營造出不同的燈光環(huán)境),切換場景時使燈光柔和變化[4]。

智能照明控制系統(tǒng)由調(diào)光模塊、開關模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、PC接口、監(jiān)控計算機(大型網(wǎng)絡需要線路耦合器連接)、時鐘管理器等部件組成。所有單元器件(除電源外)均內(nèi)置微處理器和儲存單元,由信號線(雙絞線或光纖等)連接到網(wǎng)絡。每個單元均設置唯一的單元地址,并使用軟件設定其功能,通過輸出單元控制各照明回路的負載。

3.1 系統(tǒng)特點

智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點:

(1) 系統(tǒng)是全數(shù)字、模塊化、分布式總線型控制系統(tǒng),將控制功能分散給各功能模塊。中央處理器、模塊之間通過網(wǎng)絡總線直接通信,可靠性高,控制靈活。

(2) 系統(tǒng)根據(jù)某區(qū)域的功能,每天不同時間根據(jù)室外光亮度自動調(diào)節(jié)照明,進行場景預設,由樓宇自控系統(tǒng)或分控制器通過調(diào)光模塊自動調(diào)節(jié)。

(3) 照明控制系統(tǒng)分為獨立子網(wǎng)式系統(tǒng),特定于房間或大型的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

(4) 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有標準的串行端口,可以較容易地集成到樓宇自控系統(tǒng)的中央控制器,或與其他控制系統(tǒng)組網(wǎng)。

(5) 可對白熾燈、熒光燈等多種光源進行調(diào)光,對各種場合的燈光進行控制,滿足各種環(huán)境對照明控制得要求。

(6) 數(shù)據(jù)傳輸方式在國際上尚無統(tǒng)一的標準,目前主要有光纖傳輸方式、雙絞線傳輸方式、電力載波傳輸方式和無線射頻傳輸方式等。

3.2 系統(tǒng)控制方式

智能照明控制系統(tǒng)常用的控制方式有場景控制、群組組合控制、定時控制、天文時鐘、光感探頭控制、就地控制、遠程控制、圖示化監(jiān)控、應急處理、日程計劃安排等。

(1) 場景控制,用戶預設多種場景,按動按鍵即可調(diào)用需要的場景。多功能廳、會議室、體育場館、博物館、美術館、高級住宅等場所采用該控制方式。

(2) 群組組合控制,可設定按鍵對多個配電箱(跨區(qū))中的照明回路進行開關控制。

(3) 定時控制,根據(jù)預先設定的時間,觸發(fā)相應的場景,使燈光打開或關閉,適用于地下車庫等大型面積場所。

(4) 天文時鐘,輸入當?shù)氐慕?jīng)緯度,根據(jù)系統(tǒng)自動推算的當天日出、日落時間,控制照明場景的開關,特別適用于夜景照明、道路照明。

(5) 光感探頭控制,根據(jù)光感探頭探測到的照度來控制照明場所相關燈具的打開或關閉,常應用在寫字樓、圖書館等場所。靠近外窗的燈具可采用光感探頭,根據(jù)自然光的亮度進行開/關操作。

(6) 就地控制,一般情況下,控制過程自動進行;在某些情況下,可使用控制面板來強制調(diào)用需要的照明場景模式。

(7) 遠程控制,通過互聯(lián)網(wǎng)對照明控制系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控?？蓪ο到y(tǒng)的各個照明控制箱的照明參數(shù)進行設定、修改,對照明狀態(tài)進行監(jiān)視、控制。

(8) 圖示化監(jiān)控,用戶可以使用電子地圖對整個控制區(qū)域的照明進行控制,將整個建筑的平面圖輸入系統(tǒng)中,用各種不同的顏色來表示該區(qū)域當前的狀態(tài)。

(9) 應急處理,在接收到安保系統(tǒng)、消防系統(tǒng)的警報后,自動將指定區(qū)域照明全部打開。

(10) 日程計劃安排,可設定每天不同時間的照明場景狀態(tài),并對場景調(diào)用情況進行記錄、打印輸出,方便管理。

4 自然光的應用

GB 50034—2013第3.1.1條規(guī)定:在滿足標準照度的前提下應恰當?shù)剡x用一般照明、局部照明、混合照明三種方式,充分發(fā)揮照明效果。

在技術經(jīng)濟條件允許的情況下,宜采用各種導光裝置,如導光管、光導纖維等,或采用各種反光裝置,如利用安裝在窗戶上的反光板和棱鏡等使光折向房間,以提高房間照度,節(jié)約電能。

該項目地下室、裙房采用光導照明技術,通過采光罩采集室外自然光線,并導入系統(tǒng)內(nèi)重新分配,再經(jīng)過特殊制作的光導管,由系統(tǒng)底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到任何需要光線的地方。管道式日光照明裝置如圖3所示。該項目設計將光導照明納入建筑設備監(jiān)控系統(tǒng),采用光導照明和電光源相結合的控制理念,有效地減少電能消耗,顯著改善室內(nèi)環(huán)境。

圖3 管道式日光照明裝置

5 結 語

龍奧金座項目運營表明,綠色照明設計方案中采用照明控制技術可實現(xiàn)12%～15%的節(jié)能量,照明管理技術可實現(xiàn)5%～7%的節(jié)能量,共計20%左右。因此,在設計中考慮各種可行的措施,獲得經(jīng)濟、技術指標良好的照明節(jié)能方案,并選用高效節(jié)能設備,達到節(jié)能的目的。

[1] 清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2010[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[2] 郭邵卿.LED燈具在民用建筑綠色設計中的應用[J].山西建筑,2015,41(6):129-131.

[3] 李霞.公共建筑綠色照明設計策略分析[J].中國高新技術企業(yè),2015(16):78-80.

[4] 尤嘉莉.建筑電氣綠色照明設計初探[J].規(guī)劃與設計,2014(3):34-36.

[5] 謝秀穎,郭宏祥.電氣照明技術[M].北京:中國電力出版社,2008.

Discussion on Green Lighting Engineering

HUANG Guangguo,ZHANG Weifang

(Dawei International Architectural Design Co., Ltd., Ji’nan 250101, China)

Combining by an actural lighting project,this paper discussed the design of green lighting engineering including reasonable choice of lighting equipment,intelligent lighting control system and use of natural light.It is pointed out that the high efficiency and energy-saving light source,lighting lamps and electrical accessories of lighting lamp should be selected in the design of green lighting engineering,and the intelligent lighting control system which achieves the all kinds of intelligent managements and automatic control is adopted.The natural light should be utilized reasonably.

green lighting; public building; intelligent lighting control system; natural lighting

TU 201.5

B

1674-8417(2016)09-0055-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.09.013

2016-05-06

張衛(wèi)芳(1989—),男,工程師,從事建筑電氣設計工作。