建筑电气设计中照明方案与光源选择及其照度和灯具控制问题研究

2014-09-02邱黎

科技视界 2014年12期

邱黎

（重庆市设计院，中国重庆 400015）

0 引言

目前，我国照明所消耗的电能约占电力总消耗量的1/6，显然提高照明系统的能效水平无疑将较大幅度降低照明能耗，有效缓解电力供应紧张的局面。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。建筑照明量大而面广，故照明节能的潜力很大。照度、色温、显色指数等相关技术参数是照明节能中应重点考虑的因素。

1 照明方案的选择

1.1 照度标准

GB50034-2004《建筑照明设计标准》等规范规定了不同的建筑类型和工作区域所应具有的照度标准值与照明功率密度值，不同房间或场所的照度标准值仅给出一个，设计人员可根据所设计的工程，参照标准值进行设计。

1.2 照明方式

（1）一般照明：即均匀照明，用于对照度无特殊要求的场所，如办公室、会议室等场所。

（2）分区一般照明：同一场所不同区域有不同照度的要求，如工艺用房、加工车间等场所。

（3）混合照明：用于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不合理的场所，如高大加工车间等场所。

（4）局部照明：采用一般照明不能满足照度要求的场所，应增设局部照明，如工艺用房、加工车间等场所。

工作场所为达到整个场所的照明要求，除旅馆客房外，通常均应设一般照明；同一场所的不同区域有不同的照度要求时，为节约能源，根据照度该高则高和该低则低的原则，应采用分区一般照明；对于部分作业面照明要求高，但作业面密度又不大的场所应采用混合照明，通过增加局部照明的方式来提高作业面照度。

1.3 灯具的选用

（1）灯具光强空间分布曲线宜采用空间、平面相对等的照度曲线。

（2）灯具分类宜按光通量分布、光束角、防护等级划分。

（3）灯具的能效应采用灯具的光输出比作为评价标准。

（4）灯具配光种类的选择应根据不同场所选用不同种类灯具的配光形式，直接配光灯具射出的光通量应最大限度地落实到工作面上，即有较高的利用系数。

2 照明光源的选择

2.1 选用高光效光源

按工作场所的条件，选用不同种类的高效光源，提高照明质量，保护实力，提高劳动生产率和能源的有效利用率，以达到节约能源的目的。

（1）灯具安装高度较低的场所选用荧光灯。荧光灯包括直管荧光灯和紧凑型荧光灯，它们都具有光效高、寿命长、显色性较好等优点，但前者比后者光效更高、寿命更长、光通维持效率高、性价比更优。因此，除有装饰性要求的场所外，一般情况下，都应选用直管荧光灯，并推荐采用T5、T8细管。

（2）灯具安装高度较高的场所宜用金卤灯，也可用中显色高压钠灯，对于显色性要求高的场所，可以采用陶瓷金卤灯；对于没有显色性要求的工业场所，可以用高效、寿命长的高压钠灯。

（3）安装高度高且不易维护的场所如高大厅堂等，宜选用高频无极荧光灯。其重要特点是使用寿命长（达5-6万小时），同时，光效高（60-701m/W），显色性好（Ra达 80），起点快捷、可靠。

（4）不应选用荧光高压汞灯。金卤灯是在汞灯的基础上发展起来的，其光效比汞灯约提高60%（400W为例），显色指数高，寿命更长。

（5）限制热辐射光源（普通照明用白炽灯、卤钨灯）的应用。热辐射光源的优点是显色性好、起点快速、便于调光。但由于光效低、寿命不长，所以要限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求外，不应使用。

2.2 选用高效率节能灯具及附件

除装饰需要外，应优先选用直射光通比例高、控光性能合理、反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。采用非对称光分布灯具。由于它具有减弱工作区反射眩光的特点，在一定的照度下，能够大大改善视觉条件，因此可获得较高的效能。灯具的效率对节能的影响很大。灯具选择不当、效率太低，将使能量损失高达30%-40%，这是用其他方法都无法补救的；反之，灯具效率高，可使单位面积耗电量下降，降低投资和运行费用，从而节能。

灯具附件：由于传统型电感镇流器存在着噪音大、有频闪、功率损耗高、功率因数低等缺点，普通型电感镇流器逐渐退出市场，被节能型电感镇流器所取代。

国标《建筑照明设计标准》GB50034规定：“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。这两种镇流器各有其优缺点。节能型电感镇流器通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗，一般可降低20%-50%，使灯的总输入功率（灯管和镇流器功率和）下降5%-10%。其主要优势是可靠性高、使用寿命长、谐波含量低、价格便宜，但自然功率因数低，工频点灯，仍存在频闪效应的固有缺点。节能型电感镇流器选用时，应考虑功率因数补偿，包括单灯补偿式或线路集中补偿等方式。

3 常见照度控制方法

3.1 手动方式

（1）标准安装的墙壁开关：最普通的控制方法，只有打开和关闭两种状态。

（2）按键控制按钮：包括无级调节（可以连续调节照度）和有级调节（设置照度调节档位）。

（3）遥控开关：通过无限发射和接受装置进行控制。

3.2 自动方式

（1）基于自然光的照度控制：通过照度传感器测量人工光照和自然光照来实现，将测量值与预先设定的照度值相比较，如预设值与实际值有任何差异，人工照明就会随之调整。

（2）基于人的照度控制：采用红外探测器，如果在预定的时期内房间没有检测到人的存在照明将自动关闭。预设一个可以选择的光照等级，到达这一等级光照装置自动变暗。

4 灯具控制方案的确定

在照明中，照明的控制方式对于照明节能起到了重要的作用。现有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼宇自控系统控制、智能控制（总线控制）、其他控制方式（采用探测器控制）等。《建筑照明设计标准》中列出了多条照明控制的条文，如第7.4.5条指出，每个照明开关所控光源数不宜太多；第7.4.6条指出，房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜分组控制；第8.3.7条中的后一句话：在有天然采光时，近窗和远窗处可分别开关。这告诉我们，照明设计要考虑当仅有少数人工作时，可按需要开一部分灯，而不必点亮更多灯，以免造成不必要的能源浪费。因此，民用建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施；体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制，并按需要采取调光或降低照度的控制措施；旅馆的每间（套）客房应设置节能控制型总开关；居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关；每个照明开关所控光源数不宜太多；房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜按有关规范要求分组控制。