建筑电气照明系统的节能设计研究

马 欣

中北大学,山西 太原 030051

0 引言

在节能减排的政策号召下，建筑行业的设计人员在建筑的节能方面不断地进行研究创新，绿色建筑的理念已深入人心[1]。其中，建筑电气照明系统的节能设计经过研究创新也取得了一定的成绩，但研究人员仍需要在实践中不断地进行技术改革与创新，在不影响照明效果的前提下，更好地响应节能环保的政策号召。

1 建筑电气节能设计的原则

科学合理地应用能源是实现建筑电气节能的关键，优质的建筑电气节能系统不仅能够给人们提供舒适的照明环境与生活空间，也应具有科学的能源管理系统，达到能源效率最大化[2]。因此，在建筑电气节能系统的设计中，不能一味追求节能效果，也应注重建筑的实用性与经济性。

1.1 建筑电气节能的适用性

在建筑电气节能系统的设计与优化改造中，需保证建筑的使用效果不受影响。以适用性为原则，确保建筑内拥有合理的照明环境与生活空间。在此基础下，优化改造建筑供电系统与配电设施，实现建筑电气能源的高效使用，达到节能环保的效果。

1.2 建筑电气节能的经济性

设计过程中也应注意电气系统的实际经济效益。若一味追求节能效果，不考虑经济性，会导致电气系统的投资过多，增加后期维护成本与运营成本，与节能的理念背道而驰。因此在电气系统的节能设计中，应选取科学合理的方法与材料，以经济性为原则，用较少的消耗实现较好的节能效果。

1.3 建筑电气设计的节能性

节能的本质是避免不必要的能源损耗，在设计中应区分能源消耗与能源损耗的区别，在不影响建筑使用功能的前提下，采取经济适用、科学合理的节能措施[3]。

2 建筑电气照明系统的能耗影响因素

2.1 照明光源

在电气照明系统的能耗中，光源是最主要的能耗部件。目前市场上的光源种类繁多，不同类型的光源的能耗及照明效果均有不同。在选取光源时，应该根据建筑空间及光源功能选取合理的光源来满足照明效果，避免因光源选取不合理而造成能源消耗增大，可以实现能源的合理利用，达到节约能源的效果。

2.2 电气控制系统

随着科学的发展，电气照明的控制方式也越来越多。根据应用场景选择合理的电气控制方式，能够科学地控制照明时间，避免无效照明导致的电气能源损耗。

2.3 光源的分布

在电气照明系统的设计中，除了需要选择合理的光源，也需要合理地分布光源。综合考虑墙面反射、室型等多方面因素，根据光源的实际应用效果，充分利用环境因素，合理地布置光源。这样不仅能够保障良好的照明条件，也能够在降低能耗的同时节约成本。

综上所述，在电气照明系统的设计中，应根据应用场地与照明需求合理地选取光源；在此基础上采用合理的电气控制方式；根据实际情况，科学合理地设计光源位置，在满足照明需求的同时，降低能源消耗，达到节能环保的目的。具体改善方案可从采用节能光源、降低无效照明时间、合理利用局部照明等方面入手，但需在满足建筑照明需求的前提下采取节能措施。

3 建筑电气照明系统节能措施

若要提升建筑电气照明系统的节能效果，需要根据实际情况研究建筑的能耗区域，针对不同区域采取不同的节能措施，综合提升能源利用率，从而提升建筑的节能效果。

3.1 采用节能光源

随着科技的进步与发展，市场上的节能光源种类越来越多，不同节能光源的节能原理也不尽相同。在选取光源时，首先要确保光源的照明效果与建筑的照明需求相匹配；再根据实际情况，尽可能地选取节能光源。高效的节能灯具不仅能够提供理想的照明效果，也能够减少能源的消耗。文章选取了部分应用效果良好的节能灯具做简单介绍。

3.1.1 节能荧光灯

该灯具内含有稀土类荧光物质，发光颜色由红、绿、蓝三种颜色组合而成，较接近自然光。具有发光柔和、照明效果好、能耗低、无电热灾害等应用优势，可代替传统白炽灯用于室内照明，不仅照明效果更佳，还能够提升能源利用率，达到节能环保的效果[4]。稀土（三基色）节能荧光灯实物如图1 所示。

图1 稀土（三基色）节能荧光灯

3.1.2 金属卤化物灯（HID）

该灯具能够提供色温较高、聚集度高的照明，目前多用于汽车照明或体育馆、广场等悬挂高度较高的照明场所，具有节能、光色好、发光效率高等应用优势。但该类灯具的使用寿命略低于其他节能灯具，实际应用中应根据照明需求合理选用。氙气灯实物如图2所示。

图2 车用型氙气大灯

3.1.3 发光二极管

发光二极管即LED，由数个可将电能转化为光能的半导体芯片组成，是目前节能灯具中节能效果最好的灯具，具有发光效率高、使用寿命长、使用安全、适用性强等应用优势[5]。因其良好的性能，应用范围也极为广泛，应用在室内照明、汽车尾灯、广告牌等各种区域。但该灯具造价成本略高于其他灯具，且灯光穿透性较差，选取时应根据实际照明需求合理选取。LED 灯具实物如图3 所示。

图3 LED 灯具

3.1.4 太阳能照明设备

该设备一般由照明灯具、小型太阳能电池板和控制系统组成，主要应用于夜间室外照明。白天利用太阳光充电，夜间通过太阳能电池板放电实现照明。该设备不用铺设电路，调整光源布局极为方便，且太阳能照明设备一般选用LED 灯具作为照明灯具，不仅使用寿命长、安全性高，且冷光源不易发生电热危险，后期维护成本也较低，是环保性较强的一种节能照明方式。但该设备受环境因素影响，需要较长的日照时间来进行充电，不适用于多阴雨的地区。太阳能照明路灯实物如图4 所示。

图4 太阳能照明路灯

3.2 分区域进行灯光控制

若一个房间内存在多台灯具，需要根据场所的采光及照明需求合理安装控制系统。使用中仅开启有照明需求区域的灯光，其他自然光充足或无照明需求的区域，可保持灯具关闭。通过合理的区域划分与光源分布管理灯具，能够减少能源的消耗[6]。随着科学技术的不断发展，灯具的控制系统也将更加丰富多彩，更加智能化。人体感应控制系统、语音控制系统等新型控制方式也已逐步融入人们的生活，建筑电气照明系统可通过合理的区域划分及采用合理的控制方式来进一步提升建筑的节能效果。

3.3 优化配电系统和供电线路

3.3.1 合理选择变压器

变压器是配电系统的重要组成部分，绝大部分变压器中存在小的电感元零件，在非使用状态下也会消耗电能，造成能源损耗。因此，在建筑电气照明系统的节能设计与改造过程中，应根据建筑内的实际用电负荷选择合适的变压器规格和安装数量[7]。

3.3.2 减少线路损耗

电能的输送过程中会产生线路损耗，可通过选取输送损耗较小、性价比较高的输送材料来减少这部分能源损耗。供电线路设计应在不影响建筑供电的前提下，尽可能地简化线路，使线路简单可靠，进一步降低线路损耗。

3.4 优化照明系统的节能模式

在实践过程中，应结合建筑的实际照明需求及使用环境等因素，改进优化节能方案，以确保节能方案的适用性与实用性。例如，家庭住宅等小型室内照明场所，可采用“一灯一控”的方式来避免无效照明；自然采光较好的场所，应充分利用其优势，通过分组控制的方式管理光源，切实有效地降低照明能耗，提升节能水平[8]。

4 结束语

在全民节能的大背景下，为满足人们的照明需求与节能要求，应加强建筑电气照明系统的节能研究。照明系统的设计人员应根据实际情况，综合考虑建筑的耗能因素，在不影响建筑使用效果的前提下，优化改善照明系统的节能效果。可通过采用节能光源、分区域灯光控制、优化配电系统等措施来进行节能优化，以此建立安全可靠、节能高效的建筑电气照明系统。在为建筑使用者提供健康舒适的照明环境同时，进一步降低照明系统对环境的影响，构建绿色环保、节能高效的建筑电气照明系统。