建筑电气照明节能设计分析

2014-12-25吴双

城市建设理论研究 2014年37期

关键词：灯具光源配电线路

吴双

摘要

建筑电气照明作为建筑的重要组成部分，其节能设计对降低建筑耗能具有重要意义。本文通过对建筑电气照明能量传输的各个环节进行研究，分析如何选择配电变压器、配电线路参数，如何进行照明方案设计、光源和灯具选择。

关键词：节能；配电线路；照明方案；光源；灯具

中图分类号：TE08文献标识码： A

1引言

建筑电气照明在整个建筑耗能中占25%左右，其节能设计对整个建筑的节能十分重要。今年刚颁布的GB50034 - 2013《建筑照明设计标准》调整了各场所功率密度限值，足见国家对建筑照明节能设计的重视，同时也对建筑电气照明节能设计提出了更高的要求。因此如何在设计中，在满足照明要求的同时，最大限度节能，是每位电气设计师必须重视的问题。

2建筑电气照明节能因素分析

从小区进线到末端照明会经过配电变压器、开关设备、配电线路，末端照明设备获得电能后通过电能到光能转换进而达到所需要的照明效果。

该过程可用式（1）来概括，如式(1)所示:

P = T ( Pr + Pl + Ps ) (1)

式中P—电气照明耗电量;T—照明设备使用时间;Pr —配套照明设备的损耗;Pl —配电线路与开关设备的损耗;Ps —产生可见光所需消耗的电能。

从式(1)可知,照明设备的耗电量与T,Pr , Pl , Ps等有关,只要在照明设计尽量减少各个环节耗能，就可以节约大量电能。照明设备使用时间可通过选择合理的照明方案，在充分满足功能需求的同时，减少照明设备使用时间和数量。照明负荷会在配电变压器、配电线路和开关设备中产生损耗，可通过合理选择配电变压器、线路和开关设备参数来减少该损耗。末端照明设备获得电能，并将其转换为光能，而从光源发出的光能到达到工作面，还会经过灯具等的消耗，因此可尽量使用高光效光源和高效率节能灯具，使相同电能转换成更多的光能。

3建筑电气照明主要节能措施

3.1 减少配电变压器损耗

1）选用节能型变压器，减少铁损，同时采用铜芯变压器，减少变压器绕组阻值。

2）提高功率因数，变压器功率因素宜保持在0.9以上。功率因数过低，将大大增加无功功率，使变压器的计算负荷增大，进而增加负载损耗。

3）合理分配负荷，尽量选用大容量的变压器，减少变压器台数。

3.2合理选择照明配电线路参数

电流流经线路会产生损耗，除采用电阻率较低的铜芯线，平衡各单相照明负荷外，还可从以下几方面来减少损耗。

1）减小导线长度。

变压器尽量接近负荷中心以减少供电距离，且根据建筑物面积合理安排变配电所数量，以减少干线长度；低压线路应不走或少走回头线，避免电能返供；末端照明布线尽可能走直线，少走弯路。

2）增大导线截面。

一般情况下，会根据线路计算电流、保护要求及电压损失选择导线截面，对于导线截面小于70 mm2、长度超过100 m的线路可通过增加一级导线截面达到节能的目的。

3.3 选择合理的照明方案

为同时达到场所照明要求和节能的目的，可从照明方式、照明控制等方面努力。

1）照明方式的选择

在照明设计中，首先要充分利用自然光，如某些建筑顶部或侧面有大量的玻璃，可利用顶部或侧面采光，在白天替代人工照明，通过检测室内相关区域照度进行灯光自动调节。而对于一些室外光线投射不进来的地方，如地下室等则可采用光纤照明，通过在室外设置阳光采集装置，将太阳光通过光纤传至室内照明端口。

此外，根据不同场所要求，采用不同的照明方式，如办公室、会议室等对照度无特殊要求的场所，应均匀照明，即设一般照明；对工艺用房和加工车间等不同区域有不同照度的要求的场所设分区一般照明；对高大加工车间等对于部分作业面照度要求较高的场所设混合照明；对工艺用房和加工车间等采用一般照明不能满足照度要求的场所，应增设局部照明。需要注意的是，新标准中规定的照度值是作业面或参考面上的维持平均照度，并不是整个房间或场所的照度，作业面周围和作为背景区的照度可相应递减，但同时要保持整个房间照明的均匀度。

2）照明控制方式的选择

照明控制方式分自动控制和手动控制，自动控制又分时钟控制、光控、红外线控制和智能控制。如何在众多的控制方式中选择合适的照明控制方式，既切合实际又方便节能十分重要。一般来说，手动控制一般用于较小功能房间和住宅公共区域照明控制，且每个开关控制的光源数量不宜过多，灯具按与侧窗平行分别控制，住宅楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关。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。对观众厅和会议室等宜采用智能照明控制系统控制。旅馆的每间客房应设置节能控制型总开关。对于建筑物的夜景照明，尤其是重点建筑，要设计平时、节假日、庆典等多种模式的控制方式。

3.4 正确选择光源

光源需要根据场所使用特点和建筑面积，根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和价格等确定，一般有以下原则：

1）光效高，办公室、教室和车间等不宜低于80lm/W，目前三基色荧光灯、金卤灯、LED灯一般都满足此要求。

2）显色性好，Ra≥80，高压汞灯和高压钠灯显色性都低于80。

3）休息场所一般采用暖光，即色温低Tcp小于3300，办公室等工作场所色温在3300~5300之间，体育场馆等高照度场所一般采用冷光，色温大于5300。

4）寿命长，一般要求超过8000h，光通维持率高。

5）起点快捷、可靠，调光性能好，性价比高。

根据以上原则和建筑物高度，可大致确定不同类型光源的使用场所。

1）灯具安装高度较低的场所选用三基色荧光灯，一般来说工作场所都采用T5直管荧光灯，设备机房等较多采用T8直管荧光灯，一般出于限制谐波的目的，较少采用小于25W的直管荧光灯。

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，宜选用寿命较长的高频无极荧光灯。

随着LED灯的发展，其调色、调光、光效、寿命等越来越有优势，但由于频闪、谐波、功率因素和眩光等因素，在视觉工作场所还较少应用，但公共区域如地下车库、公共走道等场所，达到同样的照度，LED灯功率密度值大大小于节能型荧光灯，可在权衡节能效果和价格后选择使用。