民用建筑电气照明系统节能技术分析

金禄

【摘要】根据相关部门的调查，民用建筑电气照明系统所消耗的电量占整个建筑耗电量的1/5到1/3左右。我们国家的电气照明装置大多是低效照明，所以我国的电气照明系统在节能上有很大的潜力。本文将从照明系统的材料与设计等方面展开论述，讨论我国民用建筑电气照明系统节能的可能性。

【关键词】民用建筑;电气照明系统;节能技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

一、照明装置的选择

1.选用高能效的电光源

在民用建筑电气照明系统中，要想节能，选择高能效的电光源是最直接最简单的方法。高能效的电光源能够有效的使照明系统节能。表1是各种常见的电光源[1]。

从表1中，可以看出普通的白炽灯的综合能效平均值为28.65×103·1mh/m，卤钨灯的综合能效平均值为40.5×103·1mh/m，它们俩均在50×103·1mh/m以下。而三基色荧光灯的综合能效平均值为1275×103·1mh/m，其他的荧光灯的综合能效要比它低一些，比白炽灯和卤钨灯要高，其他的荧光灯综合能效适中。白光LED灯的综合能效和三基色荧光灯接近，最高的是高压钠灯和高频无极灯，它们两的综合能效均超过2000×103·1mh/m，电光源的光效越高，它的寿命越长，综合能效也更高，它的节能效果会更好。

表2是在50000h的时间里，白光LED灯，白炽灯，优质紧凑荧光灯的实验数据列表，其中电费按0.5元/度计算的。

从上表中，可以看出，普通白炽灯耗能大，综合能效低。在民用建筑电气照明系统中不建议使用它，而应该使用优质紧凑型的荧光灯或者是白光LED灯。这两种灯耗电能较少。白光LED虽然费用较高，但是它寿命长，消耗电能较少。民用建筑要想更加的节能，电气照明系统首选白光LED灯。

管径不同的荧光灯在光效上也不同，在节能上也一样不同。下表是细管径的荧光灯代替粗管径荧光灯的实验数据[2]。

由上表可以看出，T8替换成T12后节电率达到25.4%，T5替换成T12后节电率达到31.4，细管径的荧光灯代替粗管径的荧光灯，节能更优。

高频无极灯的节能效果是最好的，民用建筑电气照明系统在电光源的选择上要根据实际的情况，而不是任何的地点都选择高频无极灯。在实际的生活中选择照明装置的时候，还要看周围的环境，要让灯具在照度、显色性以及色温上都能满足人们的需求。要在不同的场合选择合适的高能效的电光源。

○1商场里的应急照明，它需要瞬时启动，它的开关，在这种环境下，就需要采用白炽灯卤钨灯等。

○2在日常的办公室，学校的教室以及低于4.5m的工厂车间里，可以选择白光LED，或者是优质的直管荧光灯。尤其是在高度较低的场所，这种环境更适合采用高能效的三基色荧光灯。细管荧光灯比粗管荧光灯节能效率高，在民用建筑的电气照明系统中，应采用T5和T8这两种细管径高效荧光灯，尽量不使用T12的荧光灯。

○3火车站、足球场以及工业的锻工车间这些场合对辨色没有太高的要求，这种环境下可以采用高压钠灯。它是气体放电光源，光效大，寿命长，综合能效高，但是它显色性差，所以它适合商场存放货品的仓库、广场、道路等。

○4金属卤化物等显色性较好，综合能效也适中，它很适合高大建筑物的照明。

2.选用高效率的灯具

（1）选用直接型、开敞式灯具

灯具的效率越高，它发出的光能就越大，光能越大，灯具的节能效果就会更好[3]。表4是荧光灯灯具和高强气体放电灯灯具的效率表。

由表4和表5可以看出，开敞式灯具的灯具效率高，发出的光能较多。在民用建筑电气照明系统中，使用开敞式的灯具，节能效果较好。

（2）选用节能镇流器

镇流器是灯具上的附件，节能的镇流器能够让灯具更加的节省电能。

由上面的图表可以看出，普通电感镇流器消耗能量较大，在价钱上节能型的电感镇流器虽然比普通电感镇流器贵，但是它消耗能量要比普通的电感镇流器要小。而电子镇流器它消耗的能量最小，同时它的能效高，噪声还小，在民用建筑电气系统中，应积极的使用带子镇流器的灯具，这对节约能源有很大的帮助。

（3）使用带有优质反射罩的灯具

想要节能除了在电光源和镇流器上选择更节能的，对于灯具的灯罩也要选择优质反射率的。这种灯罩能够加强它对光的反射，从而降低了它对光的吸收，同时它又能将光束限定在自身之内，这样能减少光在空气中的损耗，优质的反射罩能提高灯具的光通量，能使得灯具照亮的地方更加的明亮。这种优质的反射罩一般都进行镀膜或者是涂膜处理。在民用建筑的电气照明系统中选择的灯具要有镀膜的优质灯罩，这能更加的节能。

二、优化照明供电设计

1.减少输电线中的电能消耗

母线、电缆、低压绝缘导线是电气照明系统中常用的。现实生活中，输电线有铜芯和铝芯。铜芯虽然比铝芯的价格贵，但是以它为芯的导线在输电的过程中要比以铝为芯的导线消耗的电能要小。比如在电气照明系统中的母线中，铜芯能承受140Mpa，而铝芯只是它的一半，是70Mpa。同时由于铜比率的阻燃性更大，在电气照明系统中使用它更安全。在电阻率上，铜是0.0188Ω·mm2/m，铝的则为0.0317·mm2/m，铝的电阻更大，在输电线中，铝芯消耗的電能更多。在民用建筑的电气照明系统中，输电线上的电能消耗也不能忽视，在实际的设计施工中，要尽量缩短输电线路的长度，这既减少了对电能的消耗，也减少了对有色金属的能源消耗。

2.电源设在负荷的中心

在民用建筑电气照明系统的施工中，要将其中的配电箱设置在系统的负荷中心，这样才能减少电能的损失[4]。

P=I2R

R=R0L

I——电流

R——电阻

R0——单位长度电阻

L——导线长度

由上边的两个公式可以看出，输电线路电能的损耗和I、R0、L相关。

S是电源中心，以它为中心，计算出A、B等各个终端负荷产生的由于线路输送导致的损失的电能。当S处在系统负荷中心的时候，损耗的能量最小。

三、合理配光

在不同的环境和建筑物内，人们对光的要求不是越亮越好。所以在根据现实的施工环境和用户的需求，运用材料反射出的光和灯具的光相结合，打造出用户需求的光照环境。这对于民用建筑的电气照明系统也能很好的节能。下表是建设工程施工中，常用的饰面材料的反射系数表。

通过上表，在民用建筑电气照明系统的设计中，根据用户的需求，将灯具的光照度和各种饰面材料的反射的光照度相结合，根据建筑物内的实际功能环境需求，合理的进行配光，达到节约能源的目的。

四、智能照明系统

智能照明系统能有效的降低民用建筑电气照明系统的能源消耗。智能照明系统可以自动对光源开关和调光。现代社会是智能化的社会。随着它的发展，智能照明系统在民用建筑的应用中越来越广泛。下表是某办公室使用智能照明系统的耗电量和传统上班模式的耗电量对比。

传统上班模式，早上员工七点来到办公室后，打开灯，灯一直在消耗电能直到晚上最后走的员工将灯关掉。一整天的照明程度都是最大，都一直在保持。而使用智能化照明的电气系统，从表中可以看出，当早上最早的一名员工来到办公室，智能照明系统是准备模式，耗电量为传统模式下的50%，等到八点员工都到办公室开始工作时，照明系统进入上班模式，为员工提供正常的光照度。到中午休息的时候，智能照明系统又将光照度调为午休模式，又节约了50%的电量。晚上加班也是同样。所以通过上面的表，不难看出在民用建筑的电气系统中加入智能化的照明设备能有效的节约能源。

五、自然光的利用

1.采光口

自然光，无污染，纯天然。民用建筑电气照明系统中，想要节能，除了选择合理的灯具，还可以利用自然光。让自然光和室内的照明装置有效的结合，能最大限度的节能。生活中的民用建筑物开侧窗是很常见的，有些建筑物还开了天窗或者是混合采光，利用大自然无偿供给的光能，自然节能效果良好，下图是西安市大明宫万达广场的采光顶设计。

图5是万达集团在西安市大明宫万达广场的采光顶。从图中可以看出这个光顶的材质是玻璃，以钢结构为支撑骨架。玻璃的透光性较好，对自然光充分的利用。所以在民用建筑的电气照明系统中首先要利用自然光。

2.选用ETFE膜结构

膜结构的建筑物有独特的设计感和艺术感，在建筑工程中使用它既符合了人们对建筑物美观的需求，又因其有高透光性，能够使建筑物达到节能的效果。我们国家在2008年建立的鸟巢以及水立方就使用了ETFE膜结构。虽然ETFE膜结构在民用建筑里应用的少，但它是一个方向，将ETFE膜结构应用于民用建筑中，能帮助电气照明系统节约不少能源。

结论：

在民用建筑电气照明系统的设计中，要根据相关的规范，选择高效的电光源，采用具有优质的灯面罩和有节能的镇流器的灯具。同时灯具的选择还要符合建筑所在的环境和用途。在设计中还要根据常用的饰面板的反射率以及开采光口等进入的自然光，利用智能化的照明控制系统，对这些光进行合理的配光，同时还要采用铜芯的导线，尽量缩短导线到终端照明装置的长度，减少电能在导线上的损耗。通过各种措施，使得民用建筑电气照明系统更加的节能。

参考文献：

[1]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-电气节能专篇[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2]劉木清，等.照明自动控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]崔冰浅谈民用建筑节能[J].科技情报开发与经济，2001（5）

[4]郭厚健智能照明系统在民用建筑的节能应用[J].科技资讯，2010（34）