建筑电气照明节能节电技术研究

郭纯瑜

（中外建工程设计与顾问有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

若要降低建筑能耗，照明系统的节能设计是不容忽视的一部分。节能节电技术的应用是可持续发展理念落到实处的表现，要想使节能节电技术发挥最大效用，需进行深入研究，为相关人员带来启发，实现节能节电技术的有效应用。

1 建筑照明系统中的光源

1.1 传统灯具

白炽灯作为历史悠久的灯具已经被人类使用了上百年，是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发光的光源。荧光灯是利用低气压的汞蒸气通电散发紫外线后使荧光粉发光的光源，这种灯具经常在教室、实验室等公共建筑内用作普通照明。在化工厂内，荧光灯一般用于控制室内的普通照明兼做备用照明。荧光灯具有成本低等优点，但同时也具有体积大、频闪等缺点。白炽灯电能光能转化效率太低，会导致能源的极大浪费，难以满足现代建筑照明的节能要求。而荧光灯及相似发光原理的光源都有频闪的缺点。因此，对照明的节能、舒适等要求促使了新型光源的研发。

1.2 LED 灯

在节能方面满足用户需求的前提下，选择LED 灯取代传统的白炽灯或荧光灯是发展的一大趋势。与传统的照明灯具相比，LED 灯具有光效高、环保、寿命长、光衰小、免维护等优点。以上为LED 灯相比于白炽灯、高压钠灯、荧光灯等传统灯具的优势，但同时LED 灯也有不容忽视的劣势。其缺点主要包括：显色性差、需散热、成本高。LED 灯虽然有上述缺点，但整体是利大于弊的，可有效满足“节能减排”的要求。尽管LED 灯的购置成本高于节省的用电成本，但这仍然是一种极具潜力且值得研究应用的节能光源。化工行业尤其注重环保，LED 灯的高光效优点在化工行业表现得极为明显。在爆炸危险环境中可选用防爆型LED 灯，在腐蚀环境中可选用防腐型LED 灯。不仅满足不同环境对灯具的要求，还能节约能源，减少照明部分的能耗。

1.3 自然光源

在隧道、地下室、地埋式污水厂等场所需合理利用自然光，人造光源仅在阴天等自然光源光照不足时进行补充照明。合理利用自然光更符合建筑的节能设计，因为采用自然光照明不消耗电能，能极大延长人工光源的使用寿命。例如，采用地埋式建设方案，合理利用自然光进行照明，极大地节约了电能。

2 建筑电气照明节能节电技术应用中存在的问题

2.1 建筑电气设计本身存在问题

建筑电气设计与节能节电有着密切联系，若设计存在问题，那么节能节点的落实就会受到影响。目前，多数设计人员不重视电气系统的节能设计，且建筑工程设计周期普遍较短，建筑电气设计存在较大问题，增加了能源消耗。

2.2 设计人员对建筑电气的运行特点和原理缺乏了解

要想做好建筑电气照明节能节电工作，就需深入了解建筑电气的运行特点和原理，并依据施工现场情况应用节能节电技术。设计人员在电气系统设计中存在照搬原先设计经验、盲目运用新技术等问题，不仅未达到节能节电的目的，还增加了能源损耗。

2.3 传统的照明控制方式存在不足

在城市化进程的不断推进下，建筑行业不断发展，能源消耗上升，用电水平增高。在这种情况下，以往的照明控制方式逐渐显现不足。此外，部分建筑在白天也处于照明状态，使得能源损耗较为严重。

3 建筑照明系统的控制方式

3.1 自然光源控制

自然光源是建筑采光的主要光源，合理利用并控制自然光，可满足工作人员对光品质的要求，也是降低能耗的重要途径。在建筑中若自然光照无法满足人们日常生活需求，则需对光进行合理的调配及控制。如若光照过强，可使用百叶窗、遮阳板、窗帘等进行遮光处理。对光线无法照射的地方可通过引导技术将自然光引入空间内。自然光利用情况需根据房间照明回路内外区来区分评判，近窗处的灯具在满足光线亮度要求后，能否手动/自动地关闭/降低亮度也是需要考量的问题。

3.2 人工光源控制

3.2.1 定时分区控制

该种控制方法的优势在于可减少不必要照明开启所消耗的能量，降低建筑内部能耗。然而，其弊端也难以忽视，灯光开闭由控制器控制，而控制器的执行标准是输入的程序。因此，照明系统的优良与否极大地依赖于程序设计。如若只是根据时间的照明调整进行简单设计，则难以满足各种突发状况下工作人员对于光照的需求。

3.2.2 场景控制

场景控制，顾名思义就是根据场景的变化来控制灯光的变化。用户可以提前预设好需要的场景，在事件进行到不同阶段时，通过后台控制生成不同的灯光效果。如影院分为入场、电影放映、散场；学校分为上课期间和下课期间；学生食堂分为餐食准备、学生用餐、餐厅清扫、餐厅关闭等场景。依据场景变化开启、关闭灯光，以达到节约能耗、降低碳排放的目的。

3.2.3 混合照度控制

混合照度控制是在照明区域设置传感器，传感器采集照明信息后将所需参数传递给控制器，控制器根据接收到的数据及该区域所需光照调整该区域灯具的开闭和照度。该控制方法可以保证控制区域具有稳定的光照。混合照度控制可充分利用自然光的光照节约能源。

3.2.4 人员活动控制

人员活动控制即根据场景中人员的行为活动进行灯光照明的控制，该系统的实现也需传感器的参与。

4 优化建筑电气照明节能节电技术应用的策略

4.1 设计科学合理的建筑电气照明方案

4.1.1 提高设计人员综合素质

针对设计人员不重视电气系统的节能设计的问题，可通过制定科学可行的建筑电气设计制度、做好节能节电宣传等方式，使设计人员明确节能节电技术运用的重要性，逐渐树立节能节电的意识，并在工作中以实际情况为依据，选择合适的节能节电技术。针对建筑工程设计周期普遍较短的问题，可通过模拟演练、定期开展设计比赛的方式使设计人员具备较强的设计能力，在较短的设计周期内进行较高质量的建筑电气设计。设计人员的综合素质与建筑电气设计的工作质量有着密切联系，可决定建筑电气照明节能节电技术的应用效果，要想在建筑电气照明中灵活运用节能节电技术，就需提高设计人员的综合素质[1]。首先，企业可成立培训部门，聘请建筑电气照明节能节电技术应用方面的专家学者或有着丰富经验的工作人员作为培训师，定期对建筑电气照明设计人员进行培训。在培训过程中，需从建筑电气照明原理、运行特点等方面入手，并适当讲解一些节能节电技术，为设计人员结合实际情况进行建筑电气设计提供保障。同时，可结合实际情况开展实践操作活动，使设计人员灵活运用培训过程中获得的知识，为其快速解决问题提供保障。其次，企业可开展有关建筑电气照明节能节电技术的讲座活动，鼓励全体员工参与讲座活动，学习先进理念及相关知识，从而做到对建筑电气照明节能节电技术的有效应用。最后，可提高引入技术熟练、经验丰富的设计人员，为建筑电气照明设计工作的开展提供保障。

4.1.2 重视照明控制方式的改革创新

针对照明控制方式存在不足的问题，可通过改革、创新照明控制方式为建筑电气照明节能节电提供保障。首先，可进行节能节电技术应用的宣传，利用多媒体技术使相关人员明确传统照明控制方式与先进照明控制方式的能源损耗情况，明确改变照明控制方式对于节能节电的意义，从而使相关人员树立改革创新照明控制方式的意识，主动积极地进行照明控制方式的改革创新[2]。其次，需建立交流沟通平台。照明控制方式的改革创新涉及较多内容，一个人的知识有限，看待事物时会有一定的局限性，可借助交流沟通平台，促使相关人员进行思维碰撞，从而为照明控制方式的改革创新提供帮助。

4.1.3 强化建筑电气照明节能节电技术的应用管理

加强管理可对建筑电气照明节能节电技术的应用起到一定作用，管理人员需明确其应用意义，在日常工作中强化对该技术的应用管理。基于此，可营造节能节电氛围，提高建筑电气照明节能节电技术的应用效果。

4.2 减少供配电线路损耗

为了减少供配电线路损耗，需要减少导线电阻，从而实现节能节电，具体可采用如下方法。

（1）尽量选择电阻率较小的导线，如铜芯导线、铝线。

（2）遵循“尽量走直路、不走或少走回头路”的原则，以此减少导线长度。同时，需尽可能使变电所靠近负荷中心，以此减少供电半径。

（3）以实际情况为依据增大导线截面积。如果线路较长，可在满足相关要求的基础上选择大一级的截面。虽然该方法增加了线路费用，但可降低年运行费用，综合成本较低。

4.3 合理选用照明灯具

为了保证照明质量，要以行业标准为依据，使用高光效光源和灯具。在设计过程中，要尽量使用满足节能标准的光源。除了在特殊场所，不可以使用光效较低的一般白炽灯，而需要使用高效的节能灯。光源的能效值和镇流器的能效因数应高于相关标准中的节能评价数值，照明系统的功率因数要超过0.9，楼梯间、走道等场所需要使用节能自熄开关[3]。如果想要提升照明效果，就需要立足于灯具效率，选取适当的灯具和配光措施。

（1）当场所没有特定要求时，应当选择直接型的灯具，而不应当选择漫射型的灯具，后者的透射比较低。酒店等公共场所对敞亮度的要求较高，可以选择漫射型的灯具，也可以选择半间接型的灯具。

（2）为了避免使用过程中灯具的透光度不断削弱，应当选择光通维持率较高的灯具。

（3）通常情况下，灯具的效率和利用系数之间呈正相关的关系，灯具的配光曲线与房间的室形指数匹配时，灯具的利用系数高，灯具的利用系数还取决于房间各表面装饰材料的颜色，即放射比。在照明设计过程中需要结合灯具所处的位置和室形指数（RI）挑选灯具。

（4）优先使用高光效、长寿命的LED 灯具。LED 灯具的内在特征决定其具有节能、体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量、无频闪、环保等优点。

4.4 采用新型电子镇流器

在节能灯具中，镇流器发挥着至关重要的作用。传统的镇流器也可以镇流，但其消耗的能量较多。新型电子镇流器在传统镇流器的基础上发展而来，可大大降低能源消耗、改善噪声污染与频闪污染、降低线损率、提高电网质量等。因此，在应用建筑电气照明节能节电技术时，需重视电子镇流器的运用、设计，以提高节能降耗效果。

4.5 充分利用天然采光

天然光比人工光健康，可使人更加舒服、自在，应用天然光可达到节能节电的目的。在各个场所需基于实际情况提高天然光的利用率，尽量减少人工照明。随着时代的发展，多样化的导光方法和材料得到发展，可在建筑中利用这些方法和材料，以此充分利用天然采光。如果天然光亮度无法满足生活与生产的要求，要设计天然光亮度的调节系统，基于实际情况调节照明系统的亮度，从而满足人们对照明光线的要求[4]。

4.6 采用智能化照明控制系统

在民用建筑中，通过使用智能照明控制系统，可以实现建筑照明系统的自动化运行，使照明系统保持在预设运行状态，这种状态能够根据提前设定的时间进行自动转换。例如，在照明系统运行24h 后，智能照明控制系统可以自动调整为夜间运行模式，智能调节建筑中各个位置照明系统的光照强度。同时，智能照明控制系统具备移动探测功能，可以对建筑电气进行智能控制；尤其是无人区域内的照明系统，在声控技术的作用下可实现自动关闭，将有人生活区域的照明系统亮度调至最佳状态[5]。此外，通过使用编程技术自动调节建筑各个区域照明系统的光照强度，能够更好地满足不同区域内的照明需求。通过建立智能照明控制系统，凭借系统中的自动化编程功能，自动调节民用建筑内部各个区域的光照，满足不同位置的照明要求。例如，建筑内部靠窗位置由于自然采光比较好，在建筑电气设计中应灵活使用自然光，并利用智能照明控制系统自动调节建筑内部其他位置的照明强度，保证室内光照保持在最佳状态。如果是阴雨天气，建筑内部应用智能照明控制系统时应结合各个区域的情况调节内部照明，使内部光照更加理想，满足人们的实际要求。

5 结语

要想提高建筑电气照明节能节电技术应用效果，就需做好建筑电气设计工作、提高设计人员综合素质、重视照明控制方式的改革创新、强化建筑电气照明节能节电技术的应用管理等。基于此，便可实现节能节电技术的有效应用，降低能源损耗。