浅析建筑电气工程中照明节能设计

高泽健

【摘 要】随着城市建设迅速发展，照明用电水平也逐年提高，用电量日趋增大，特别是商业楼宇和营业性餐厅，照明负荷有的甚至超过了空调负荷而跃居各种用电之首。目前，我国照明所消耗的电能约占电力总消耗量的1/6。提高照明系统的能效水平无疑将较大幅度降低照明能耗，有效缓解电力供应紧张的局面。鉴于此，本文对建筑电气工程中照明节能设计进行了探讨。

【关键词】建筑；照明；节能设计

一、前言

目前，我国建筑照明能耗已成为一个国家总能耗的重要组成部分，我国照明能耗约占全国总能耗的 12%—20%。人们已经认识到照明节电不仅节约资源、减少污染、保护环境，而且成为人类社会可持续发展的重要途径。国家建设部对照明节能设计的要求就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，利用电能、太阳能等能源，力求最大限度地减少照明系统中的能耗损失。建筑照明量大而面广，故照明节能的潜力很大。

二、建筑照明节能设计的方法

1、照明灯具的选用

合理选择节能灯具是建筑照明实现节能的重要措施，荧光灯是应用广泛，用量最大的气体放电光源，它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长、无频闪和无电磁辐射等优良性能，把它应用到建筑物照明中会取得良好的照明和节电效果。荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍，寿命是白炽灯的7-8倍，是高效节能光源。荧光灯按其外形又可分为双端和单端荧光灯。双端荧光灯绝大多数是直管形，根据灯管的直径不同，预热式直管荧光灯有多种类型。例如单端荧光灯外形众多，如H形、U形、环U、环形、球形、螺旋形等，灯头均在一端。带有镇流器和标准灯头，并使之为一体的荧光灯称为自镇流荧光灯。这种灯在不损坏其结构时是不可拆卸的。自镇流荧光灯集白炽灯和荧光灯的优点，具有光效高、寿命长、显色性好、使用方便等优点，它与各种类型的灯具配套，可制成台灯、壁灯、吊灯、装饰灯等，适用于家庭、商店、宾馆等照明。高强气体放电灯包括高压汞灯、高压钠灯、高显钠灯、金属卤化物灯等。这些光源各有优势，把它们有选择地应用到照明中也一定会取得很好的节能效果。

2、照明光源的选择

按工作场所的条件，选用不同种类的高效光源，提高照明质量，保护实力，提高劳动生产率和能源的有效利用率，以达到节约能源的目的。（1）灯具安装高度较低的场所选用荧光灯。荧光灯包括直管荧光灯和紧凑型荧光灯，它们都具有光效高、寿命长、显色性较好等优点，但前者比后者光效更高、寿命更长、性价比更优。因此，除有装饰性要求的场所外，一般情况下，都应选用直管荧光灯。 （2）灯具安装高度较高的场所宜用金卤灯，也可用中显色高压钠灯，对于显色性要求高的场所，可以采用陶瓷金卤灯；对于没有显色性要求的工业场所，可以用高效、寿命长的高压钠灯。（3）安装高度高且不易维护的场所如高大厅堂等，宜选用高频无极荧光灯。其重要特点是使用寿命长，同时，光效高，显色性好，起点快捷、可靠。 （4限制热辐射光源（普通照明用白炽灯、卤钨灯）的应用。热辐射光源的优点是显色性好、起点快速、便于调光。但由于光效低、寿命不长，所以要限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求外，不应使用。

3、灯具控制方案的确定

在照明中，照明的控制方式对于照明节能起到了重要的作用。现有的照明控制方式很多，照明设计要考虑当仅有少数人工作时，可按需要开一部分灯，而不必点亮更多灯，以免造成不必要的能源浪费。因此，民用建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施；体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制，并按需要采取调光或降低照度的控制措施；旅馆的每间（套）客房应设置节能控制型总开关；居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关；每个照明开关所控光源数不宜太多；房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜按有关规范要求分组控制。

4、合理选择电线和电缆

照明线路的损耗占输入电能的4%左右，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和各导线截面积。由于线路存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗和无功功率损耗。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：（1）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长度；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10000平方米左右时，至少要设2两个变配电所，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。（2）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平方厘米，线路长度超过100米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。

5、选择合适电动机

在建筑工程中应选用高效率的电动机。选择电动机类型时，必须正确掌握负荷特性，弄清楚负荷是连续的还是断续的。若为连续负荷，要了解电动机的输出功率是否与各种负荷相匹配，如果是风机和泵等平方递减负荷特性，在轻载时打开风门和阀门，采用调速电动机在低速运行，可以节约电能。断续负荷时，要了解轻负荷时能否停止电动机的运行，或运行中能否把多余的能量释放出来。如果即使轻负荷时也不能停止电动机的工作，则应考虑采用交流变频调速装置。在民用建筑中，动力负荷主要是风机和水泵电动机类，一般水泵电动机的容量是根据可能出现的最大负荷来选择的。而水泵在运行过程根据需求情况水流量是变化的。水泵的工作特性是流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。当流量减少一半时采用调速的方法将电动机的转速降低一半，则这时电动机的轴功率只是额定功率的1/8，对于需要变流量运行的水泵采用调速技术可大幅度的降低能耗。目前变频调速是一种高效能的调速方式，可以在保持正常转差率下运转实现无级调速，可以在低速运行时使电动机输出最大转矩不变，起到了节能降耗的目的。比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软起动器。软起动器设备是按起动时间逐步调节晶闸管的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。软起动器通常用在电动机容量较大、又需要频繁起动的水泵设备中，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。

6、照度控制方法

（1）手动方式。1）标准安装的墙壁开关：最普通的控制方法，只有打开和关闭两种状态。2）按键控制按钮：包括无级调节（可以连续调节照度）和有级调节（设置照度调节档位）。 3）遥控开关：通过无限发射和接受装置进行控制。（2）自动方式。1）基于自然光的照度控制：通过照度传感器测量人工光照和自然光照来实现，将测量值与预先设定的照度值相比较，如预设值与实际值有任何差异，人工照明就会随之调整。2）基于人的照度控制：采用红外探测器，如果在预定的时期内房间没有检测到人的存在照明将自动关闭。预设一个可以选择的光照等级，到达这一等级光照装置自动变暗。

三、结语

建筑照明节能设计具有重要意义。作为设计人员，为了使建筑照明真正达到节能的效果，应在设计中熟悉照明节能的应用，比较各节能方案，找到合适的照明节能方案， 改善人们生活质量、提高工作效率、保护人民身心健康的照明环境。

参考文献：

[1]民用建筑电气设计手册[M].中国建筑工业出版社，2007.

[2]张弋.浅谈建筑照明的设计与节能.中国西部科技，2009，8（35）.

[3]葛银红.论建筑照明节能.江苏电器，2005，（6）.

[4]吴继业.浅谈建筑照明节能设计要点.科技创新导报，2007（30）.