浅谈建筑电气照明节能

2014-04-16李浪LILang

价值工程 2014年34期

李浪LI Lang

（内江职业技术学院电气工程系，内江 641000）

（Electrical Engineering Department of Neijiang Vocational&Technical College，Neijiang 641000，China）

0 引言

照明用电在生活和生产中是不可缺少的。据估计，我国照明用电量约占总发电量的7%～8%，个别地区高达15%以上，且以低效照明为主，可见，节约照明用电的潜力是相当大的，因此，照明用电是终端节电的主要对象之一。在目前能源紧张的情况下，降低建筑电气照明能耗无疑能有效地缓解电能供应紧张的局面，具有良好的社会效益和经济效益，同时也能为广大的用户带来实惠。在“九五”期间，我国就启动了“绿色照明工程”，2013年国家新颁布了《建筑照明设计标准》（GB50034-2013），并于2014年6月1日起实施，该标准将常用场所的照明功率密度（LPD）限值作为强制性条文执行，以使照明达到高效、节能、舒适、有益环境和提高工作效率。

1 照明系统的耗能原因分析

建筑照明系统应提倡“绿色照明”。但绿色照明不仅仅是节约用电，而是要在满足人们的基本照明需要，即照度、色温、显色指数等照明质量指标的基础上，为人们提供一个温馨舒适的环境，提高人的工作、学习效率，调节人的心情，保证人身心健康的前提下，尽可能降低无谓的能源消耗，节约投资。

但在目前很多建筑照明系统中，由于传统设计理念及设计方案没有很好与现代建筑发展有效接轨，很多楼宇建筑电气系统中存在照明系统的光源、灯具类型、启动器、照明方式及控制方式选择不合理，线路设计不合理，导致了照明系统的匹配性能差、照度设计不达标、智能节能控制管理水平低、综合服务差、能耗较大等问题，从而导致建筑照明系统不能发挥出其应有的灯光效果，不仅造成巨大的电能资源浪费，同时还大大影响人们正常的工作、学习、以及休息质量水平。在早期楼宇建筑中，有很多地方依然使用高能耗的灯具及其附件，再加之人们的节能意识不强，这样会对建筑物长远的节能经济发展产生较大的影响。

2 建筑电气照明节能原则

国家建设部对照明节能设计的要求就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，利用电能、太阳能等能源，力求最大限度地减少照明系统中的能耗损失。

国际照明委员会（CIE）提出9条照明节能原则：①根据视觉工作需要，决定照明水平。②得到所需照度的节能照明设计。③在考虑显色性的基础上采用高光效光源。④采用不产生眩光的高效率灯具。⑤室内表面采用高反射比的材料。⑥照明和空调系统的热结合。⑦设置不需要时关灯的装置。⑧不产生眩光和差异的人工照明同天然采光的综合利用。⑨定期清洁照明器具和室内表面，建立换灯和维修制度。

3 建筑电气照明节能的评价标准

照明节能应采用一般照明的照明功率密度值（LPD）作为评价指标，LPD是指建筑的房间或场所，单位面积的照明安装功率（含镇流器，变压器的功耗）。

照明功率密度值计算公式见公式（1）：

以上各式中：

Eva——平均照度；

LPD——照明功率密度值，W/m2；

∑P——房间内装设光源（含镇流器）的功率和，W；

S——房间面积，m2；

∑φ——房间内装设光源发出的光通量之和，lm；

U——利用系数；

K——维护系数；

ηs——房间内光源（含镇流器）的平均光效，lm/W。

从式（4）可知：LPD和照度值Eav成正比，和U成反比。要降低实际LPD值，设计中应取合适的照度，应尽量选用光源、镇流器和灯具效率高的产品，并优化设计方案。

LPD限值是国家依据节能方针从宏观上作出的规定，不同种类的建筑及场所有不同的照明功率密度对应值，在《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）中规定了建筑的常用房间或场所的LPD最大限值（即最大允许值），我国现行照明设计标准规定了两种功率密度值——现行值和目标值。目标值比现行值低约10%～20%。LPD指标是对照明系统节能的整体评价，即对最终照明效果进行评价。

4 建筑电气照明节能的主要措施

4.1 采用高效电光源，提高光源效率。常见的光源节能技术参数见表1。光源的效率与电力消耗最为密切，在室内照明中尽量采用荧光灯和卤钨灯取代普通的白炽灯。比如，目前推广的紧凑型节能荧光灯与普通白炽灯比较，如果用一只13W节能灯取代60W的白炽灯，每天按4h工作时间算，年节电68.62kW·h，而寿命是白炽灯的6倍，经济效益可观。在光色要求较高的场所，可采用三基色荧光灯（T8，T5），以节约电能，获得更好的照明效果。在室外照明中，应逐步以光效高、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯取代高压汞灯。在需要避免维护的场合，可采用LED光源和QL灯。

表1 光源节能技术参数

4.2 采用高能节能灯具。灯具的效率对节能的影响很大，光源要配备合适的灯具才能体现其使用价值，灯具选择不当，将使能量损失高达30%～40%。反之，灯具效率高，可达到最大限度节能。因此建筑电气照明系统中，应在满足眩光限制和配光要求的条件下，选择控光效果好，效率高的灯具，一般不应选用效率低于70%的灯具。现以荧光灯和高强度气体放电灯的灯具效率为例，荧光灯灯具的最低效率值应符合表2的规定。

表2 荧光灯灯具的最低效率值（%）

高强度气体放电灯的灯具的最低效率值应符合表3的规定。

表3 高强度气体放电灯的灯具的最低效率值（%）

在实际照明工程中还应根据实际情况考虑到室空比（RCR），根据室空比选择照明灯具（见表4），以达到节能效果。

表4 灯具配光的选择

4.3 选用高功率因数的启动设备。镇流器的合理使用对照明节能降耗具有明显的影响。由于普通镇流器功耗大，光闪烁严重，因此它已逐渐被电子镇流器和节能型电感镇流器所取代，以T8荧光灯（36W）为例，若用电子镇流器和普通的电感镇流器相比，照明安装功率可降低20%，实际LPD可下降20%；若用超低损耗电感镇流器和普通电感镇流器相比，照明安装功率可降低89%，即：实际LPD可下降89%，节电效果显著。

《建筑照明设计标准》GBSOO34-2004规定：“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。电子镇流器与电感镇流器相比较，具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，但在使用电子镇流器时要注意高次谐波对电网的影响，而且电子镇流器的可靠性和稳定性不甚理想，其使用寿命也相对较短，难以控制。因此在实际工程中应综合考虑环境因素，择优选取高效能的启动设备。比如在医院，图书馆等要求安静的场所以及对视觉条件要求较高的场所就应选用电子镇流器。

4.4 选用合理的节电照明系统。首先选择合理的照度值，根据照度要求选择合理的照明方式，比如在较大面积的照明场所、照度要求较高的场所、均匀照度要求不高的场所可以选用一般照明和局部照明组成的混合照明系统，实践证明，这样既可提高照明质量又可节电。第二，应采用科学的管理系统对照明进行科学合理地管理，以减少电能损耗，比如，在照明系统中采用日光控制、时间控制、照度控制等。

4.5 选择先进合理的照明控制方式。建筑内照明系统的电能消耗大，仅靠控制各场所照明功率密度值、采用高性能光源等措施，还达不到充分节能。因此，在“绿色照明工程”的推动下，现在已经开发了多种形式的照明节能控制器，比如适用于控制光源功率的光控调光控制器，当自然光增强时光源功率和光输出自动调小，而工作面上的照度保持不变，从而在保证照明质量的前提下，达到了良好的节能效果。另一种为红外线开关和声波控制开关组合的节能装置，该装置利用红外线和声波传感器感应工作场所是否有人，而发出开关自动开、关灯的信号。目前这些节能装置已经逐步应用于建筑照明系统中，并取得了很好的节能效果。

4.6 充分利用天然光。在建筑电气照明系统的设计中，电气设计人员应与土建设计人员配合，从建筑设计上优化照明条件，充分利用建筑结构获取天然光，以缩短电气的照明时间，达到节能目的。比如开大面积的顶部天窗，利用屋顶采光，有条件的还可以采用棱镜组反射、光导纤维照明等新技术进行采光。

4.7 选用合理的节电照明方案。合理的照明方案是照明节能的关键，在做照明节能的方案选择时，必须对其做技术经济分析比较。从节能的角度来说，仅考虑初始投资的费用，而不是以最低能耗费用为基础的照明设计方案是不合理的，在选择方案时，应充分考虑整个照明系统在长期运行中的运行能耗费用，在保证照明质量的前提下，优先选用照明用电指标较低的设计方案。