建筑照明电气节能设计研究

何利恩

摘 要：分析了建筑照明节能设计的基本要求，并在此基础上探讨了与建筑照明电气节能设计相关的问题，包括照明配电系统的节能设计、镇流器的合理选择和照明光源的节能设计。

关键词：节能设计；建筑照明；镇流器；照明光源

中图分类号：TU855 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.090

建筑照明设计是电气设计工作中的重要组成部分，完善建筑工程照明系统的节能设计工作，不仅能够使照明系统的色温、亮度等满足要求，还能保证照明系统在低能耗的基础上处于最佳的运行状态，进而满足建筑照明的低碳环保要求。本文着重分析了建筑照明电气设计的相关问题，旨在提高建筑电气的设计水平。

1 建筑照明节能设计的基本要求

为了使建筑中的照明系统符合节能要求，在电气设计的过程中，应遵循以下要求：①在设计时，要高度重视照明质量，遵循节能的要求，不可因提倡节能而降低建筑照明质量。要严格遵守GB 50034—2004《建筑照明电气设计标准》中的规定，保证电气设计的安全性和节能性，进而实现电气照明绿色化设计。要通过绿色化电气设计提高建筑使用者的生活质量，并在此基础上减少能源的消耗量。例如，在设计照明水平时，应将视觉工作的需要作为参考指标，在使用高光效建筑光源时，应考虑光源的显色性要求，尽量避免使用可能会产生眩光效应的节能灯具。另外，在电气设计中，要将人工照明与自然采光等有效结合起来。②要保证照明电气设计的经济性。建筑照明节能设计方案具有经济适用、节约成本的特点，它能够合理控制电气照明系统的耗能情况，避免浪费。此外，在设计照明电气系统时，应坚持“节约能源、保护环境、以人为本”的原则，不可因节能而过度追加投资，要保证在短时间内通过照明节能回收电气设计中增加的投资。

2 建筑照明电气节能设计分析

2.1 照明配电系统的节能设计

在设计建筑照明的配电系统时，可以从变压器的节能设计和线路导体选择2方面入手。

2.1.1 变压器的参数设计

计算变压器年有功损耗量的公式为：

△WT=△P（Sj/S）2?+△Pot. （1）

式（1）中：△WT为电能损耗，kW；△P为负载损耗，kW；Sj为变压器计算负荷，kV·A；S为变压器的实际容量，kV·A；?为最大负荷损耗时间，h；△Po为空载损耗，kW；t为投入运行的时间，h。

根据计算公式（1），在进行节能设计时，可以采用以下2种方法降低变压器运行时的电能损耗量：①选择节能式变压器，减少空载损耗和负载损耗。②根据照明要求，适当加大变压器的实际容量，减小负载率（Sj/S）。要将负载率控制在0.60～0.75之间，避免因为负载率太小而增加变压器成本，或因负载率过大而增大电能损耗。此外，还应适当提高变压器的功率因数，避免计算负荷变大和运行时间增加。一般情况下，应保证功率因数>0.9.

2.1.2 选择照明电气线路导体

电气线路导体材料和截面是影响电能损耗的重要因素。为了实现照明节能，对于室内照明的电气线路，可以选择电阻率较低的铜导体。在导体截面方面，可以根据建筑电气安全设计的要求，适当增大导体的截面。在此过程中，应保证电缆和导线载流量比照明线路计算电流大，各段线路的电压损失总和应比允许值小，同时，要确保照明灯具端的电压符合建筑照明规定值。此外，应适量提升线路功率因数，以便降低能耗，实现节能。

2.2 合理选择镇流器

在建筑照明系统中，镇流器会影响到照明能效和照明质量，因此，合理选择照明镇流器也是照明电气设计中的重要内容。

在选择镇流器时，尽量避免选用大功耗普通电感型镇流器。对于金卤灯和高压钠灯，可以采用节能电感型镇流器实现照明控制，而对于直管型荧光灯，则应采用电子型镇流器。在选择照明镇流器时，还应考虑到能效因数的具体情况，能效因数可采用BEF表达，即：

BEF=u/P×100. （2）

式（2）中：u为流明系数；P为配电线路的输出功率，W。

对于建筑照明中常用的荧光灯，在选择照明镇流器时，应控制好能效值。电子型镇流器在向灯管供给高频电流时，高频电流一般为几十千赫，灯管光效比工频高10%左右。同时，因为电子型镇流器的自身功率较小，所以，在进行电气节能设计的过程中，可以优先考虑选用电子型镇流器。

在选择照明镇流器时，还要考虑功率因数、谐波和性能因素。电子型镇流器所产生的电流谐波一般高于电感型镇流器，对于谐波限值，在设计时，应严格遵守GBN 17625.1—2003中的规定。例如，对于建筑工程中的C类照明设备，其允许谐波限值如下：当谐波次数为2时，基波频率允许的最大谐波电流源与输入电流的百分比应为2%；如果谐波次数为5，则其相对应的百分比为10%；如果基波次数为9，则其相对应的百分比为5%；当谐波次数为11～39时，其相对应的百分比为3%.在功率因数方面，如果灯具的功率在25 W以上，则电子型镇流器的功率因数>0.95；如果灯具功率<25 W，则电子型镇流器功率因数一般仅为0.55～0.60. 在设计时，如果需采用电子型镇流器，则应保证灯具功率>25 W。此外，在经济性能和使用性能方面，电感型镇流器价格相对较低，并且使用寿命长，但是，它无法调光，并且在高频状态下频闪效应较大；而电子型镇流器能够调光，并且在高频状态下的频闪效应较小。综上所述，在进行电气设计时，可以根据实际情况选择照明镇流器。

2.3 照明光源的节能设计

在建筑中，采用高效光源是实现节能设计的重要途径之一，合理选择灯具能够有效地节省电能。

在选择高效光源时，要严格按照工作场所对照明的具体要求执行。如果要将灯具安装在较高的位置，就要优先选择高压钠灯或金卤灯；如果建筑照明系统对光源的显色性无特殊要求，则要优先选择高压钠灯；如果建筑照明系统有较高的显色性要求，则可以选用陶瓷材料制作的金卤灯；如果安装灯具的高度较低时，则应将荧光灯作为光源，紧凑荧光灯和直管荧光灯均具有显色性能优良、寿命长和光效高的特点。实践证明，直管荧光灯具有较高的光通效率，并且光效更高、价格相对低廉，如果建筑工程中无特殊的装饰要求，可以选用T5细管荧光灯。

对于安装高度较高、无法经常维护的区域，比如厅堂等，可以选择安装显色性优良、光效高和寿命长的无极高频荧光灯。这类荧光灯的显色Ra可达80左右，光效为60～70 lm/W，寿命可达5×104～6×104 h。如果建筑中需要使用强度较高的放电灯具，应避免使用汞灯，优先选择高压钠灯或金卤灯。除了特殊装置、需要频繁开关和调光的照明光源外，应控制建筑照明系统中卤钨灯、白炽灯等热辐射型光源的数量。这是因为，此类光源的寿命比较短，光效相对较低。此外，还要选择效率较高的照明灯具（灯具效率=灯具总光通量/光源总光通量），在设计时，应保证灯具效率符合GB 50034—2004中的要求。

3 结束语

综上所述，建筑照明电气设计是一项较为复杂的工作，在进行节能设计的过程中，要充分考虑多种影响因素，比如建筑照明要求、电气设计的安全性等。此外，在开展电气节能设计时，要考虑到经济效益和环保要求，通过优化照明设计来节省电费，有效减少发电厂在发电过程中造成的二氧化硫污染和汞污染。

参考文献

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[2]程军飞.建筑装饰工程施工中电气施工的重要性与质量控制[J].中国房地产业，2012（6）：552.

〔编辑：白洁〕