照明电气节能设计在建筑工程中的作用

柴靖

(太原智博热电工程设计有限公司，山西 太原 030000)

随着能源消耗问题日益凸显和环境保护意识的增强，节能已经成为建筑工程设计中的重要课题。而照明电气作为建筑中不可或缺的一部分，其节能设计尤为重要。通过合理设计和选择照明设备，优化照明方案和控制系统，以及有效管理照明使用，在满足功能需求的同时，最大限度地减少能源消耗和对环境的影响。将详细阐述照明电气节能设计在不同类型建筑工程中的具体应用和效果，旨在为相关领域的研究和实践提供参考。

1 采用高效照明设备

照明电气节能设计在建筑工程中的作用是减少能源浪费、降低能源成本，并对环境保护产生积极影响。采用高效照明设备是其中的重要措施之一。某办公楼对照明电气进行节能改造，采用了高效照明设备，并结合智能照明控制系统。首先，他们将原有的白炽灯泡全部更换成LED灯泡和荧光灯管。比如，原本使用的60W白炽灯泡被8W的LED灯泡替代，节能幅度达到86%。同时，通过设置感应器和定时器，实现根据人员活动情况自动开关灯光，保障了办公区域的照明需求并降低了不必要的能源消耗。改造后，办公楼的能源消耗大幅下降，每年可节省数百度电，并且在提升工作环境舒适度的同时，降低了能源使用对环境造成的影响。下面将详细阐述采用高效照明设备的具体内容。

1.1 选择LED灯具

LED(Light Emitting Diode)灯具是一种高效的照明设备，具有较高的发光效率和较低的功耗。相比传统的白炽灯具，LED灯具能够产生更多的光亮而消耗更少的电能。1个8W的LED灯泡可以替代一个传统的60W白炽灯泡，能源消耗减少了很多。此外，LED灯具寿命较长，可达到数万小时，减少了更换灯具的频率和维护成本[1]。

1.2 应用荧光灯具

荧光灯具也是一种高效的照明设备。相比于白炽灯具，荧光灯具的能效更高，发光效率更好。荧光灯具可通过电流激发荧光粉来产生可见光，而不是通过加热金属丝来产生光线，因此功耗较低。1个18W的荧光灯管可以替代1个传统的75W白炽灯泡，能源消耗大大降低。

2 智能照明控制系统

智能照明控制系统是一种利用先进技术实现对建筑物照明设备智能化管理的系统。其主要目的是通过感应器、定时器、光感探测器等设备，对灯光进行精确控制，以实现节能和提高照明效果。某办公楼采用了智能照明控制系统来实现照明电气的节能设计。在办公区域安装了运动感应器和光感探测器，并配合定时控制功能。当有人进入办公区域时，运动感应器会自动检测并打开灯光；当所有人员离开一段时间后，运动感应器会关闭灯光以节约能源。同时，光感探测器会根据室内光线水平自动调整灯光亮度，避免过度照明或光线不足。智能照明控制系统的具体内容如下。

2.1 运动感应控制

智能照明控制系统可以通过安装运动感应器来检测人员活动情况。当感应器检测到有人进入或离开某个区域时，系统会自动调整照明设备的状态。在办公室中，当有人进入一段时间后，感应器会自动打开灯光；而在人员离开一段时间后，感应器会关闭灯光。这样可以避免因忘记关闭灯光而造成的能源浪费。

2.2 光线感应控制

通过光感探测器，智能照明控制系统可以感知周围环境的亮度水平。当光线充足时，系统会自动关闭灯光，利用自然光进行照明，从而节约能源。而在光线不足或需要增加照明亮度时，系统会自动打开或调整灯光的亮度。这样可以实现根据实际需要合理利用自然光和人工照明，提高照明效果。

2.3 定时控制

智能照明控制系统还可以设置定时器，实现按照预定时间自动开关灯光。在办公楼中，可以根据办公时间表设定定时器，自动在上班前打开灯光，并在下班后关闭灯光。这样可以确保在需要照明的时间段内，灯光始终有效，避免不必要的能源浪费[2]。

2.4 分区控制

通过智能照明控制系统，可以将建筑物划分为多个照明区域，并针对每个区域设置独立的控制方式。在大型商场中，不同楼层、不同区域的照明需求可能有所不同。通过智能照明控制系统，可以根据实际需要对每个区域的照明进行精确控制，避免因全局控制而导致某些区域过度照明或不足照明，提高照明效果的同时节约能源。

3 自然采光设计

照明电气节能设计在建筑工程中的作用是通过合理的设计和控制手段，降低照明系统的能耗，提高能源利用效率。在这个过程中，自然采光设计是一项重要的策略，旨在最大限度地利用自然光源，减少对人工照明的依赖。某办公楼采用了自然采光设计，以减少对人工照明的依赖，并节约能源。首先，在建筑平面布局阶段，设计师根据朝向和周边环境，合理安排办公室、会议室等工作区域的位置，以最大限度地接受自然光。其次，在窗户设计方面，选择了大尺寸的窗户，并使用了高透光性的Low-E玻璃，能够将更多的自然光引入室内，并减少能源消耗。

3.1 建筑平面布局

照明电气节能设计在建筑工程中扮演着重要的角色。其中，自然采光设计是照明电气节能设计的关键方面。在自然采光设计中，建筑平面布局是至关重要的，它涉及建筑物内部空间的布置以最大程度地利用自然光源，并提供舒适、高效的照明环境。建筑平面布局在自然采光设计中的具体内容有：

(1)方位与朝向，建筑物的方位和朝向对自然光的利用至关重要。为了最大程度地利用自然光，建筑物应根据其所在地的经纬度和气候特点，选择合适的方位和朝向。通常情况下，南向和北向的立面设计能够获得更好的自然光照射条件。

(2)开口设计，建筑物的开口指建筑外围的窗户、门、天窗等。通过合理设计开口的位置、大小和数量，可以有效控制和引导自然光的进入。增加南向窗户的面积和数量，减少北向窗户的面积，以优化自然光的利用效果。

(3)空间布局，在建筑物的平面布局中，需要合理规划不同功能区域的位置，以确保自然光能够充分覆盖到各个区域。办公室、学习区域和公共空间等活动频繁的区域应尽可能靠近自然光源，并避免被其他建筑物或结构阻挡。

(4)光线传输与反射，在建筑物内部，采用透明或半透明材料可以增加自然光的传输，并且利用反射技术将自然光引导到深处。在通道和走廊上方使用透明或半透明材料的天窗，可以将自然光引入室内，使得远离外立面的区域也能够受益于自然采光。

3.2 光管设计

照明电气节能设计在建筑工程中的作用是通过优化照明系统，提高能源利用效率，降低能耗和运营成本。而在自然采光设计中，光管设计是一项关键内容，旨在将自然光引入建筑内部的深处，提供通风、照明和舒适的室内环境。光管设计基于光导原理，通过使用光导材料(如有机玻璃或光纤)制造出1个灵活的管道，并将其安装在建筑物内部。光管的作用是捕捉自然光，并将其传输到需要照明的区域。以下是光管设计的具体内容：

(1)光管位置选择，在建筑物的平面布局中，需要合理选择光管的位置。通常情况下，光管应位于建筑物的顶部或侧墙，并且应尽可能靠近自然光源，如窗户、天窗或采光井。选择合适的位置可以最大限度地捕捉到自然光，并确保光管的传输效果最佳[3]。

(2)光管尺寸和形状，光管的尺寸和形状应根据建筑物的需求和空间结构进行选择。较大的光管可以捕捉更多的自然光，并将其传输到更远的区域，适用于需要较高照度的区域。而较小的光管适用于空间有限的区域。另外，光管的形状也可以根据建筑物内部空间的布局进行设计，以确保自然光能够有效地传输到需要的区域。

(3)光管材料选择，光管的材料应具备良好的光导特性，并且具有较高的透光率和耐久性。常用的光导材料包括有机玻璃管和光纤。有机玻璃管常用于较短距离的光传输，而光纤则适用于较长距离和弯曲的光传输。材料的选择应根据具体情况进行权衡，并确保光线的传输损失尽可能小。

3.3 窗户设计

窗户是自然采光设计中的重要部分。在设计窗户时，需要考虑窗户的尺寸、位置和玻璃材质等因素。合理设置窗户的尺寸和数量，可以使更多的自然光进入室内，并能够满足建筑内部各区域的照明需求。选择高透光性的玻璃材质，如Low-E玻璃，可以降低室内温度和紫外线的进入，提高能源利用效率。

3.4 天窗设计

天窗是一种能够提供大量自然光的开口设计。通过合理设置天窗的数量和位置，可以将自然光引入建筑的深处，解决远离外墙的区域照明问题。天窗一般设置在楼顶或屋顶，并根据需要设计开启方式，如可自动调节角度或开合程度。

4 照明电气系统能效评估

照明电气系统能效评估是照明电气节能设计中的重要环节，它旨在评估和量化建筑物照明电气系统的能源利用效率，识别潜在的节能改进措施，并优化照明系统的设计和运行。某写字楼的照明电气系统经过能效评估后发现，大厅和走廊的照明设备经常在白天也保持开启状态，导致能源浪费。通过分析数据，发现建筑物使用需求和活动模式变化导致了照明系统的不合理使用。为解决这个问题，安装了光敏控制器和定时开关，实现根据自然光强度和时间自动调整照明设备的开闭。更换使用高效的LED灯具，降低功率密度并提高照明效果。改进后，照明电气系统能效得到显著提升。监测数据显示，能源消耗减少了30%，大厅和走廊的照明设备使用更加智能化，随着自然光的变化和时间的推移自动调节。通过这样的节能措施，写字楼节约了大量的能源开支，同时改善了室内照明环境，提升了工作人员的舒适感。以下是照明电气系统能效评估的一般步骤和具体内容。

4.1 数据收集与分析

照明电气系统能效评估是建筑工程中重要的节能设计环节之一。其中，数据收集与分析是能效评估过程中至关重要的一步。下面将详细介绍照明电气系统能效评估中数据收集与分析的具体内容。

(1)数据收集，收集建筑物内所有照明设备的基本信息，包括类型、数量、功率、使用时间等。获取照明设备所使用的光源的相关参数，如色温、光效等。这些参数将用于后续的能效计算和比较分析。通过专业的光照度测量仪器，对主要工作区域和公共区域的光照度进行测量，以了解当前照明状况，并为后续的能效分析提供基准数据。利用电能监测设备记录建筑物照明电路的用电量和用电时间，包括照明设备的瞬时功率、有功功率、无功功率等参数。

(2)数据分析，在完成数据收集后，进入数据分析阶段，通过对收集的数据进行详细的分析，以评估照明电气系统的能效情况。根据电能消耗监测数据，对不同照明设备的能耗进行统计和对比分析。比较不同区域或不同时间段的能耗差异，识别能效问题所在。根据光照度测量结果，对建筑物内各个区域的光照度进行评估。与国家或行业标准进行对比，确定是否存在过度照明或不足照明的问题。结合照明设备信息和光源参数，计算不同照明设备的照明负荷，并分析其合理性和效率。找出负荷过大或过小的照明设备，提出优化建议。基于收集的数据，计算能效指标，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦数等。通过指标计算，直观地评估照明电气系统的能源利用效率[4]。通过数据分析，识别照明电气系统中存在的能效问题，并提出相应的改进建议。替换高能耗的照明设备、优化照明布局、调整照明控制策略等。

4.2 照明设计评估

通过照明设计和评估，能够确保照明电气系统在功能满足的前提下，最大限度地提高能源利用效率，降低能耗。合理的照明设计和评估不仅可以保障建筑内部的照明质量，还有助于提升建筑的节能性能，进一步推动绿色建筑发展。照明电气系统能效评估中照明设计和评估的具体内容如下。

(1)照明设计，照明设计是基于建筑物的功能和使用需求，制定合理的照明方案。根据照明需求和节能要求，选择适合的光源类型。如LED灯具、荧光灯等。光源的选择应考虑其能效、寿命、光质等因素。通过合理的灯具布置和照明点位设置，保证建筑内各个区域的照明均匀度和舒适性。考虑到不同区域的功能差异，采用不同的照明设计策略。根据功能区域的不同要求，确定适当的光照度水平。光照度的设计应符合国家或行业规范，并考虑到能源利用效率。设计合理的照明控制系统，实现照明的智能化和自动化控制。通过感应器、调光器等设备，根据光照度和使用需求，调整灯光的亮度和开关状态，以实现节能效果。

(2)照明评估，照明评估是对照明设计方案进行评估，验证其能效性能和满足性能要求的程度。对照明设计方案进行能效分析，计算能效指标，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦数等。通过能效分析，评估照明设计的能源利用效率。利用专业的照明设计软件，进行光照度模拟。通过模拟结果，验证照明设计方案是否满足功能区域的光照度要求，并优化照明布局。根据功能需求和建筑风格，评估照明设计对建筑内部和外部环境的色彩表现。确保照明设计方案的色彩还原性和美观性。评估照明设计方案对人眼的舒适性影响，包括：抑制眩光、避免闪烁等。确保照明设计方案对人体健康和视觉舒适的影响符合相关标准和规范。

4.3 能效评估和分析

照明电气节能设计在建筑工程中的作用十分重要，其中照明电气系统能效评估是确保节能目标实现的关键环节。能效评估和分析是照明电气系统能效评估的具体内容，下面将详细介绍。

(1)综合数据收集，能效评估和分析的第一步是进行综合数据收集。收集建筑内所有照明设备的相关信息，包括型号、功率、使用时间等。这些信息是计算照明电气系统能效的基础数据。获取照明设备所使用的光源的参数，如色温、光效等。这些参数对于能效计算和比较分析非常重要。了解照明系统的控制方式，包括开关、调光、感应等，以及各种控制设备的参数和配置情况。收集关于建筑物不同区域的照明布局和灯具安装位置的信息。

(2)能效评估，在能效评估和分析阶段，根据综合数据收集的信息，对照明电气系统的能效进行评估。根据照明设备信息和使用时间，计算照明电路的能耗。通过对能耗数据的评估，可以了解照明系统的能源消耗情况。通过测量室内外不同区域的光照度，评估照明的质量和合理性。比较实际光照度与相关标准的要求，确定是否存在过度照明或照明不足现象。分析照明设备所使用的光源的参数和特性，如色温、光效等。评估使用的光源是否符合节能要求，并探索更具能效的替代方案。评估照明系统的控制方式和策略是否合理。是否采用了自动感应开关、定时开关等控制设备，以及其灵敏度和调光范围等参数是否适宜。

(3)能效分析，能效分析是能效评估的进一步深化，通过对评估结果的分析，确定照明电气系统的能效状况。基于能耗分析和照度分析的结果，计算能效指标，如每平方米照明能耗、每路照明功耗等。这些指标可以直观地反映照明电气系统的能效表现。将评估结果与行业标准或类似建筑物的数据进行对比分析，发现能效上的差距，并识别出节能潜力较大的区域和设备。通过能效评估和分析，找出照明电气系统中存在的能效问题，如能耗过高、光照不均匀等。根据问题的性质和原因，提出相应的改进措施和优化建议。

4.4 监测和验证

照明电气节能设计在建筑工程中扮演着重要的角色，其中照明电气系统能效评估是确保节能目标实现的关键环节之一。而在能效评估中，监测和验证是非常重要的步骤，可以帮助我们了解照明电气系统的实际运行情况，并验证节能措施的有效性。照明电气系统能效评估中的监测和验证的具体内容有以下几点。

(1)数据收集和记录，进行照明电气系统能效评估时，首先需要进行数据收集和记录。这包括照明设备的能耗数据、使用时间、光照度等信息。可以利用传感器、电表等设备实时采集数据，或者通过定期抄录和记录方式获取数据。

(2)监测照明电气系统能耗，通过安装能耗监测设备，实时监测照明电气系统的能耗情况。这些设备可以记录每个照明设备或电路的能耗数据，并将其转化为图表或报告，方便后续分析。监测照明电气系统的能耗有助于发现潜在的能源浪费问题，识别需要改进的区域。

(3)测试照明亮度和光照度，通过使用专业仪器进行照明亮度和光照度测试，可以验证照明电气系统的实际亮度和光照度是否符合设计要求。测试结果可以与相关标准或规范进行对比，判断照明系统是否过照明或不足照明，并识别需要改进的地方。

(4)照明控制系统验证，对安装了照明控制系统的建筑，进行控制系统验证非常重要。通过检查控制设备的工作状态和设置参数，确保其正常运行。同时，进行控制场景和模式的测试，验证控制系统能否按照预期进行调光、开关和感应等操作。

(5)节能措施效果验证，在实施节能改进措施后，需要对其效果进行评估和验证。通过再次监测能耗和光照度等数据，对比改进前后的差异，确定节能措施的实际效果。如果发现节能效果不理想，可以进一步优化和调整措施以提高能效。

(6)培训和意识提升，在监测和验证过程中，还可以进行员工培训和意识提升。通过向工作人员介绍节能目标、措施的实施情况和能效数据，提高他们对节能重要性的认知，并指导他们正确使用照明设备和控制系统，尽量减少不必要的能耗。

5 结语

综上所述，照明电气节能设计在建筑工程中发挥着重要作用。通过合理选择设备、智能控制、自然采光设计和能效评估等手段，可以降低照明电气系统的能源消耗，实现能源的节约和环境的保护。建筑业应当在工程实践中积极推广和应用照明电气节能设计，为可持续发展贡献力量。