谈建筑照明系统中的节能优化设计

郭思宇 张敏慧 罗宇德

(1.河南科技大学，河南 洛阳 471023； 2.河南讯飞智元信息科技有限公司，河南 洛阳 471000)



谈建筑照明系统中的节能优化设计

郭思宇1张敏慧1罗宇德2

(1.河南科技大学，河南 洛阳 471023； 2.河南讯飞智元信息科技有限公司，河南 洛阳 471000)

将建筑照明系统作为降低建筑能耗的切入点，分析了现有照明系统存在的问题，从利用自然采光、使用高效光源、完善自动控制系统等方面，阐述了建筑照明系统的节能优化措施，从而达到降低能耗的目标。

建筑电气系统，照明系统，节能设计

0 引言

建筑照明系统是建筑物内满足采光要求的重要部分。随着建筑物体积的增大，建筑物内功能分区的复杂性增加，自然采光已经不能满足室内人员的工作生活要求，需要照明系统提供稳定的光源。特别是近20年来，随着建筑业的快速发展，人们在大型建筑内的活动时间日趋增长，很多建筑照明系统不论白天黑夜连续工作，建筑照明系统对于电力的需求是巨大的。有资料统计，建筑运行能耗中应用于照明系统的能耗大约占40%～60%。此外由于照明系统的散热效应，其废热所造成建筑冷负荷增加，导致空调能耗增加3%～5%，因此从建筑照明系统入手寻求降低建筑能耗的方法是很有意义的。

1 建筑电气系统与照明设备

建筑电气系统也是建筑能耗的主要消耗者，其中空调能耗占据了建筑能耗的一半以上，其次为照明设备。由于照明设备提供了建筑中的光环境，是一幢建筑物正常运行的必要保障。一般来说建筑照明系统的供电方式是单独供电，即在某些突发状况下也需要有应急的灯光，照明系统多为24 h不间断供电，即使在夜晚某些楼道灯或是应急灯依然处于工作状态。

建筑照明系统在设计初期就需要满足节能要求。GB 50034—2004建筑照明电气设计标准中规定：在建筑照明设计中，贯彻国家的法律、法规和技术经济政策，符合建筑功能，有利于生产、工作、学习、生活和身心健康，做到技术先进、经济合理、使用安全、维护管理方便，实施绿色照明。选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。建筑设计中对照明系统的要求需要考虑到节能的方面，由于建筑物的实际使用状况复杂不定，因此有些问题是只有在使用过程中才会逐步暴露出来的，这就需要对这些问题进行归纳总结，为以后的设计提供指导[1]。

2 现有照明系统存在的问题

前已述及建筑物的使用功能对照明系统有着对应的要求。如电影院等需要无光的环境，而展览馆等则需要有明亮的环境，然而现有建筑很多情况下在建筑初期的设计与其投入使用之后的功能存在差异，因而导致其结构设计方面对于采用的需求发生偏差，从而导致后期需要用人工照明系统来弥补。此外，建筑照明系统多采用人工控制，例如，在一幢写字楼中有人办公的房间开灯，无人办公的房间熄灯。但是这种控制方式一来不够方便，二来会出现人员离开时忘记关灯等现象，导致彻夜开灯，造成浪费。

3 节能优化设计措施

在对电气进行节能设计上，其根本的目的就是减少一些没有必要的能源消耗。

3.1 充分利用自然采光

自然采光从生物学的角度上对用户更有益，也可以很大程度上降低建筑物的用电负荷。尽可能的使建筑物内照入更多的自然光是建筑设计阶段所需要解决的一大难题，建筑物从自身结构形式上应该考虑到实现对光线的最大利用。从自然采光的角度而言可采取以下两种方式：

1)根据建筑所在地点合理的设计建筑朝向。为了保证建筑物及户外活动的场地不受相邻建筑的遮挡而影响自然采光，建筑群应具有合理的密度，建筑物的间距、朝向均要根据建筑的使用要求和当地的气象条件决定，此外，地势的变化和建筑物体量的削切也可以补偿实际间距。

2)建筑物自身应能够透射更多的自然光。窗户是建筑室内采光的最直接和最主要的通道，开窗的大小位置甚至窗户的材质等直接影响到自然采光的效果。建筑层高的大小同样对采光有很大影响，层高过低房间的采光面积就有限，因而会耗用更多的人工光源来进行照明，层高过高虽然对房间整体采光有利但是却增加了建造成本，合理的层高设置也是优化室内采光的重要方式，所以建筑专业人士对于电气照明的学习非常有必要。对于大型建筑，例如美术馆、火车站等，可以采用中庭来采光。室内装饰构件也会影响到采光的效果，在进行装修时应尽量少的遮挡光路。

3.2 使用高效光源

随着照明产业的发展，人工光源的质量日益提高，节能灯具也逐步占据市场。灯具反射面的反射比越高，反射面设计越合理，照明的效率也就越高，一般可提高灯具效率10%～50%。选择的开启式照明器具效率应在0.75以上。荧光灯、高强度气体放电灯灯具效率应满足GB 50034—2004建筑照明设计标准第3-3-2条要求[2]。

照明方式的改变同样可以实现能源的高效利用。需要注意的照明方式有：

1)办公室、会议室等采用一般照明，这些场所对照度无特殊要求，但需要均匀照明；

2)工艺用房和加工车间等场所需要分区照明，不同的区域对照度的要求有一定的差异；

3)高大加工车间等场所可采用混合照明，因其对于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不能满足要求；

4)工艺用房和加工车间等场所还可以采用局部照明，增设局部光源以满足某些生产工艺对亮度的特殊要求，但不必对整体采用高亮度的照明。

3.3 完善自动控制系统

楼宇集中控制是近年来建筑发展的一大热点，其主要目的就是实现对建筑设备的集中管理与维护。建筑物的不同功能分区的使用时间和强度是不同的，就照明系统而言，采用传统的人工开关式控制方式无疑会增减人工成本[3]，集中的电脑控制系统可以有效解决该问题。通过预先设置的各个功能区的使用时间自动开关照明设备，将浪费减少到最低。此外，集中的控制系统还可以与空调、电子设备等联网，形成一套完善监控系统，将建筑物内的用电负荷统一管理，科学规划，减少不必要的浪费。

3.4 引入太阳能系统

太阳能因其储存量大、绿色清洁[4]而为人们所称道，对太阳能的利用也是当今能源应用类学科所研究的热点，目前对太阳能的利用还存在诸多不便，如光电转化能力低、无法实现无间断使用、建筑屋顶可铺设太阳能板面积与建筑用电需求差别过大等等。但是，引入太阳能系统可以在一定程度上缓解建筑的用电压力，对于一些长明灯可以采用太阳能供电，而重要用电设备依然采用电网供电。

4 结语

建筑照明系统占据了较大的建筑用电负荷，从建筑照明系统角度入手是降低建筑能耗的一个很好的切入点，建筑照明系统的合理设计可以在很大程度上降低不必要的浪费，建筑本身的结构优化也可以减少对人工光源的依赖。国家在加大城市建设进程的同时，也应该同步改善建筑能源结构，实现建筑的绿色化。同样，作为建筑行业的从业者，也应该树立绿色意识，积极推广节约能源的理念，调动全民节约的热情。

[1] 任 红.绿色照明与建筑照明节能设计[J].电气应用,2009(7):22-25.

[2] 徐群英.建筑照明节能设计[J].低压电器,2007(12):45-48.

[3] 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(6):218-221.

[4] 王立雄.建筑照明节能的新途径[J].照明工程学报,2004(4):20-22.

Preliminary discussion on energy saving optimizing design of building lighting system

Guo Siyu1Zhang Minhui1Luo Yude2

(1.HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471023,China; 2.IFLYTEKCo.,Ltd，Luoyang471000,China)

Taking building lighting system as the entry point of reducing building energy consumption, the paper analyzes current lighting system problems, describes energy-saving optimization measures of building lighting system from aspects of using natural lighting, using high-efficiency light source, and improving automatic control system, so as to achieve the goal of reducing energy consumption.

building electrical system, lighting system, energy-saving design

1009-6825(2016)11-0216-02

2016-02-02

郭思宇(1988- )，女，硕士，助教

TU201.5

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