建筑电气照明系统节能优化设计技术要点

殷小石

南京市建筑设计研究院有限责任公司

1 前言

如今，能源紧张已升级为全球性问题。建筑行业发展中，建筑电气照明系统节能的水平关乎我国能源利用率。照明系统功率因数低、电压波动大会引起较大的电能损耗。所以，务必认真研究建筑电气照明系统的节能设计。

2 建筑电气照明节能设计的作用

当前，我国建筑能耗的总量在总能耗的30%左右，为同纬度国家的三倍。技术人员也采取多种措施严格把控建筑能耗，以促进建筑行业的稳定、可持续发展。二次能源电能中的照明系统的能耗仅次于空调系统的用电负荷。因此设计者要在工作中不断优化建筑电气照明节能设计。

3 建筑电气照明系统节能设计中的问题

我国传统建筑照明系统中，主要采用白炽灯、荧光灯、金属卤化物等多种气体放电光源，而上述光源会引发严重地电能资源浪费问题。

3.1 系统运行功率因数较低

荧光灯和金属卤化物灯具会降低照明系统的功率因数，使线路上产生较大的损耗。设计人员为有效解决该类问题，需要在系统中合理设置无功补偿功率，但是该处理方式也会增大建筑照明系统的建设和使用成本。

3.2 电压波动导致较大损耗

如系统的平均电压升压超过4%，则荧光灯的寿命就会缩短一半左右。所以，建筑照明系统如产生明显的电压波动，则会缩短系统寿命，且电压波动还会增加供电线路运行中的电能损耗。若想解决上述问题，就需合理选择灯具。

4 建筑电气照明系统节能优化设计技术要点

建筑电气照明系统节能优化设计是当前建筑照明系统设计中的重要内容，为改善系统设计水平，设计人员应准确把握设计的主要原则和技术要点，推动建筑电气节能设计的稳定发展。

4.1 电气照明节能设计的主要原则

（1）电气照明需满足建筑功能要求。以办公室设计为例，以下房间应满足《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）的照度要求，同时，不应超过规定的功率密度值。

表1

（2）顺应经济布局。在建筑设计中，要求设计者深度考量工程的成本投入，以增大工程的经济效益。

4.2 电气照明节能设计的技术要点

4.2.1 照明光源与灯具

根据《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）规定，有频繁开关灯要求和需要调光的室内场所，宜优先选用发光二极管灯（LED）作为主要照明光源。现阶段，LED光源被广泛使用，在商场、汽车4S店、礼堂、大型会议室等的设计中，使用大功率的LED 光源，灯具能效能达到97.5lm/W，远远大于《建筑照明设计标准》（GB50034—2013）的基本要求--70lm/W。表2 是常用灯具数据对比。

表2

LED光源数据参数。

图1

在家居、商场、办公、酒店等，使用嵌入式筒灯，LED光源，灯具效能达88lm/W。对比原T8 荧光灯，一般效能67.5lm/W,LED的效能明显优于荧光灯。立足性价比和光通量，设计人员需以LED光源为首选。根据《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）第3.2.2条规定，照明设计不应采用普通照明白炽灯，对电磁干扰有严格要求的，且其他光源无法满足的特殊场所除外。可见，白炽灯已被大时代抛弃，也是被节能所抛弃。

4.2.2 照明供电

对于照明节能而言，从源头节能就是照明供电节能。由《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）规定，影响供电节能的主要因素如表3。

表3

三相不平衡对线路产生的危害，会产生附加损耗，增大线路损耗，还会增大对通信系统的干扰，影响正常通信质量。对计算机等电子设备，在低压三相四线制系统中，三相不平衡会在中性导体上产生不平衡电流，产生零电位飘移，进而产生影响计算机的电噪声干扰。

因此，设计人员在进行照明配电设计时，应将不对称负荷合理分布在三相中，使各相负荷尽可能平衡。对于低压配电系统，有地区公共低压电网供电的220V 负荷，线路电流不大于60A时，可采用220V单相供电；大于60A时，宜采用220/380V三相四线制供电。

4.2.3 照明的控制

（1）为有效加强对照明系统节能的效果，设计人员要在设计中秉承合理地控制方式，以下列举几项常用的方式供参考。

表4

另外，合理利用智能照明，智能照明控制系统能够监控和管理照明设备运行的时间和利用概况，也可结合实际调整照明强度，可更为精准及时地感应光线变化，从而有效增大自然光线的利用率。

（2）设计实例。①在多媒体教室、会议室、多功能厅、报告厅等场所，按照靠近或远离讲台分组控制灯具。②楼梯、走道、地下车库等场所，设置红外或微波传感器实现照明自动点亮、延时关闭或降低照度的控制。③门厅、大堂、电梯厅等场所，宜采用夜间定时降低照度的自动控制装置。④大型图书阅览室、大空间办公室的工作区域，按座位使用需求自动开关灯或调光。

5 结束语

综上所述，在建筑电气照明系统设计中，设计人员必须结合技术规程、执行标准以及工程建设和施工的要求概况，采取多种措施完善建筑电气照明设计方案。在设计中要首选高效节能灯，设置合理地照明控制系统，以满足节能设计的需求，依据绿色建筑节能的标准和规范，开展建筑照明系统节能设计，推动绿色生态建筑理念的发展与应用，加快环保型城市的前进步伐。