建筑电气施工中照明节能技术的应用

2022-07-14米勇刚

魅力中国 2022年3期

米勇刚

（安庆供水集团公司，安徽安庆 246004）

引言

建筑照明量大面广，家庭照明工程中灯饰灯具、控制方式、线路、安装位置等方面都影响着用电能量，具有较大的节能潜力。在电路设计和线路敷设阶段，采取合理的措施，为构建一个绿色、环保、节能和温馨的居室打好基础，这不仅能避免投入使用后反复修改照明线路，更能有效缓解电力供需矛盾，具有显著的经济效益。

一、建筑电气安装技术概述分析

建筑电气设备安装是整个建筑工程施工中非常重要的组成部分，其安装的质量会影响到后期电气设备的使用性能以及整个建筑的应用效果。同时随着我国科学技术的不断创新和优化，电气设备的使用功能在不断地完善，其自身的使用性能也得到了很大的提升。这对于建筑电气安装技术提出了较高的要求，它不仅可以保证整个建筑工程的舒适性、便捷性，同时也可以为人们创造一个良好的居住和工作环境。在建筑电气安装的过程中，需要将安装工作质量放在首位。在具体的安装工作开展过程中还要结合现场的实际情况，对电气设备的安装进行科学的规划和设计，制定完善的工程施工方案，保证后续设备安装工作能够全面顺利地开展。进行设备安装的时候，施工的技术人员还要以质量和安全作为重要的施工理念，考虑到电气设备在安装之后能够满足人们的使用需求，还可以保证整个建筑用户的用电安全。

二、建筑电气施工中照明节能技术的应用现状

随着现代化建设速度的不断加快，建筑行业得到了快速的发展，但也带来非常巨大的能源消耗和损耗，并在生产作业开展的过程中，对周边的环境造成了一定的破坏。加强照明节能技术的优化和改进，对降低整个建筑行业的能源消耗有着非常重要的作用。我国现行的电气照明体系以及相关电子照明装置的使用制度还处于基础发展阶段，各项体系和制度都还不够完赵鹏举陕西建工第三建设集团有限公司工程师善，参与照明节能施工的工作人员专业素质水平较低，全民的节能环保意识有待提高，这些问题对能源消耗控制工作以及节能保护工作的开展带来了较大影响。

三、建筑电气照明节能技术的应用

（一）合理布置照明点位

（1）利用周边自然光源。分析家庭住宅的周边环境，尽可能借用外部有利环境充分利用自然光线，减少白天对人工照明的使用。灯具的排列尽可能与窗户平行，即使在阴雨天，也只需开启较暗部位的灯具。（2）合理安排居室空间。在装修设计时，根据内部空间使用情况，在尽可能保留原来结构的基础上，将房屋内部划分为公共空间、私密空间，尽量少做隔断，保证每个区域都有良好的采光和通风。如果设计效果和空间功能必须要通过隔断来实现，则尽可能不要影响采光和通风，否则增添人工照明，会额外增加能耗。（3）合理划分控制分区。对于照明控制回路，按照利用自然光的情况，划分为白天可利用自然光的区域和不可利用自然光的区域，将不同区域分开设置控制回路。而对于同一个区域内，可以按不同用途的照度需求，布置多组控制回路，也可以采取装用调光设备等措施。节能还在于控制回路的划分、单个回路服务范围的确定，回路划分越细、范围越小越有利于节能，但是控制设备的初始投入会增大。因此，设计与划分控制分区时，还需考虑初始投入、使用频率的情况。既要节能，也要控制好初始投入，不能顾此失彼。（4）选择浅色建筑材料。根据色彩视觉，浅色的材料对于光线反射较强，吸收较少，建筑材料采用浅色系更利于彰显光线，达到颜色与光线的融合。因此在室内的屋顶、地面或者墙壁上选择浅色的地砖、涂料、油漆、墙纸等，有利于减少照明能耗。

（二）合理选择灯具

灯具作为电光源，其合理选择关乎电能的使用效率和电能损耗。合理选择灯具的样式、种类、功率、风格，不仅能够照亮居室、装饰居住环境，还能够有效节约照明能耗。若是照明灯具的功率太低，室内光线太暗会影响生活品质；而照明灯具的功率过高，则会导致电能使用增加，产生不必要的损耗。（1）满足照度标准。根据住宅的照度设计标准值，不同区域有着不同的照度的要求。对某些需要照度较高的区域，可以安装多个光源相互配合。对某些有一定光色要求的区域，可以采用混合照明。照明方式及功率依据实际需要进行选择，必须在满足照度标准的基础上，考虑经济实惠及效能好。（2）选用高效率灯饰灯具。在目前的家庭装修市场上，吊灯和射灯等受到了大量消费者的青睐。而事实上，吊灯与射灯属于高耗能产品，长时间工作，会大量消耗电能、释放热量。有些消费者心疼电费而长期关闭吊灯，灯饰变成了积灰的装饰，无形之中又是一种材料的浪费。因此应尽量不选择太繁杂的吊灯。常用的吊灯有敞开型和带保护罩型，保护罩分为透明式、格栅式、棱镜式、磨砂式等，它们的通光效率是不同的。敞开式的效率大于透明式，透明式的效率大于格栅式，格栅式的效率大于磨砂、棱镜式。（3）采用节能灯。在确保照度满足需求的前提下，采用高效节能照明灯可以提高电能利用率，达到节省电能的目的。虽然初始投入比普通灯多，但后续使用费用远远小于普通灯。其主要优点如下：①提高照明质量，相同功率照度可提高1—3 倍；②高效节能，在照度不变的情况下，可节约电能37.5%—50%；③使用寿命长，高效节能灯与传统灯比较，使用寿命长3—10 倍；④光污染低，紫光和紫外线的反射率是普通灯的1/8；⑤显色好，光衰减少，长期使用反射率仅降低3%—8%，眼睛舒适度高；⑥正常工作时温升低；⑦使用电压宽，100—265V 范围内均能瞬间启动并正常工作，对电网污染小。

（三）节能布置及智能控制设计

在照明系统的节能布置方面，需要对建筑内部的照明系统进行全局规划，确保照明系统的能源利用率达到最高，从而降低不必要的能源消耗。首先，针对建筑内部不同分区采用不同的分散、集中、手动、自动照明系统控制模式，在一些公共空间内加入声控技术、光控技术以及振动控制技术，当该分区有照明需求时照明系统会自动启动，当照明需求结束后会自动关闭照明点位，从而能够实现照明智能控制，能够有效避免照明灯常亮的问题。建筑方案设计时，可提前和建筑师沟通，部分区域顶部设置玻璃采光以充分利用自然光采光。此外，灯具整体发光效率也受制于其周围反射材料的影响，反射效率为49%～93%，选择高反射效率的材料能够大大提高灯具的发光能效。同时，照明配电箱应该尽量在设计时考虑靠近负荷中心，条件允许的情况下采用三相供电，这样线损相比单相可以减少40%以上。若工程预算充足，可考虑设置照明节电器，其可通过动态监测电压、电流、功率、输入/输出来维持总谐波含量恒定，从而延长照明设备的使用寿命。除此之外，随着智能控制技术的快速发展，智能照明的应用为建筑照明节能技术提供很大的发展空间，使其在自动开启和关闭的基础上，能够对亮度等进行调节，从而进一步优化照明系统的电力能源消耗结构，同时还能够选择不同的电力来源，例如在太阳能蓄电池电能储存丰富的情况下优先使用蓄电池中的电能，当太阳能蓄电池所存储电力能源不能满足实际照明时自动切换到电力系统中，进而实现能源消耗结构优化。

（四）自然光的节能技术

现阶段，我国建筑电气安装过程中对于绿色节能理念的应用还可以加强对自然光的使用。使用自然光不仅可以满足照明系统的要求，同时还可以节约电能有效地降低电力能源的消耗。目前我国使用比较多的自然光技术主要有以下几种：第一，导光技术。这种技术是通过利用光的传导方式，有效地弥补一些光照不稳定的情况，加强了这一技术的应用优势。利用这一技术还可以对光照角度和时间进行改变，实现对光照能源的应用，提高整个绿色节能技术的应用效果。第二，光照的效应理论。这一理论主要是借助农业种植业为出发点使用的一种新型技术，通过安装相似的采光棚，可以对太阳能进行回收和转换，合理地安装在相应的位置，就可以加强对能源的充分利用。

（五）使用合理地控制手段

在计算机技术以及互联网反馈技术的联合作用下，当前阶段的建筑电气照明节能技术的应用变得更加的成熟和完善。在计算机技术的灵活运用下，能够实现对建筑电气照明节能设施的智能化管理，在此过程中还要对电气照明装饰的亮度、颜色以及使用时段等指标进行精确地把控，在现阶段建筑照明设施控制系统应用的过程中，常用的系统包括计算机集成控制系统以及分离控制系统两种。

（六）减少照明线路能耗

(1）提高照明功率因数。目前建筑电气设计中，一般采用变压器低压侧集中补偿的方式提高功率因数，这种做法提高了用户侧的功率因数，但是对末端线路的无功传输并没有减少，并不能达到照明节能的目的。因此，对负荷集中的大功率照明负荷，照明设备宜选用高功率因数型，并在镇流器上加补偿电容，使灯具cos ≥0.95，从而减少无功损耗，达到节能目的。(2）减少供电线路长度。一是设计中保证线路路径最短，减少导线长度就是减少导线电阻和有功损耗；二是低压线路不要出现来回往复供电的现象；三是变压器要尽量位于负荷中心，照明分配电箱供电线路不宜过长，一般不超过50m，对于面积比较大的供电区域，应分区设置竖井，分区域供电。(3）合理选择导线截面。导线截面的选择对于长供电线路，应满足载流量、热稳定、保护灵敏度、电压损失的要求。可以合理增大导线截面，比如对1kW 单相照明负荷，导线截面2.5mm2 的照明线路在50m 供电距离的情况下，若换为4mm2 导线，所节省的线路损耗，经简单计算，在2 个月的情况下就可以收回成本。(4）优化配电方式。合理分配用电负荷，比如将一个房间的风机盘管接入照明负荷回路中，在季节性负荷（风机盘管）不用的情况下可以用较大的干线截面传输较小的电流，相当于仍是减小了线路损耗。

（七）变频调控设计

变频节能技术是指在建筑内部空间的空调系统负荷需求出现变化时，通过变频节能技术能够对空调系统的冷水机组、风机组以及水泵机组等进行调节，根据外部温度变化选择最为合适的功率，使空调系统的运行功率能够与外部环境相匹配，从而使空调系统能够在最优运行功率下运行。以建筑中央空调系统为例，中央空调的运行热负载一般会低于设计参数一定数值，一般情况下冷冻水的设计温度会在5℃左右，水泵在全功率运行的状态会产生不必要的能量消耗，从而使水泵所输送的能量高于当前所需要的能量。将变频调节技术加入到冷冻水泵系统中，冷冻水泵所输送的能量能够根据当前环境所需温度进行变频调节，从而使其不会长期处于最大运行功率状态，而是根据所需能量对冷冻水泵的能量输送进行调节，使水泵在低功率状态下运行，能够降低电力能源的消耗，还能够根据室内实际温度将制冷调节为当前所需的最佳温度，从而为居住者创造一个良好的温度环境，提高居住者的舒适度，有利于建筑长远可持续发展。

（八）合理控制设备

1.照明设备的控制。在照明设备的用电过程中，合理使用与管理，也是节能的关键环节，也要进行相关设计考虑。对于楼梯间、走廊等位置的照明灯，安装感应照明开关，采用感应人流自动开启、关闭相应区域照明的控制方式。此外，照明灯具还应尽量能够独立控制，单开单关。2.合理安装插座。家庭电气节能还可从插座入手，为节能管理提供基础。合理安排墙面插座的位置，尽量减少插线板，而且也可选择有控制开关的插座。

（九）消防应急照明问题

GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》自2019 年3 月1 日实施。该规范以前没有出现过，以前安全特低电压供电使用的场景也不多，很多设计师不知道应重点关注什么，以至于出现了不少问题：a.应急照明蓄电池供电时的持续时间，没有考虑非火灾状态下的工作时间。GB51309-2018 第3.2.4 条规定：本条第1～4 款规定的场所中，当按照本标准第3.6.6 条的规定设计时，持续工作时间应分别增加设计文件规定的灯具持续应急点亮时间。笔者认为，当按3.6.6 条的规定设计（即非火灾状态下系统主电源断电后，集中电源或应急照明配电箱应连锁控制其配接的非持续型照明灯的光源应急点亮、持续型灯具的光源由节电点亮模式转入应急点亮模式；灯具持续应急点亮时间nmin 应符合设计文件的规定，且不应超过30min），则蓄电池的累计持续工作时间应相应增加nmin。还有一点容易被忽视，民用建筑中大于2 万m2 的车库应急照明蓄电池供电时的持续时间不应小于1h，当按3.6.6 条的规定设计时，应为60+nmin。b.人员密集场所设计的照度不足。GB50016-2014（2018 年版）第10.3.2 条规定：人员密集场所，楼梯间、前室或合用前室等地面最低水平照度不应低于10.0lx，疏散走道不应低于3.0lx。中小学和幼儿园疏散走道地面的最低水平照度不应低于5.0lx，见JGJ310-2013《教育建筑电气设计规范》第8.6.2 条。很多设计师不了解哪些场所属于人员密集场所，以至于仅按一般场所设计照度值。人员密集场所定义见《中华人民共和国消防法》第七十三条或19D702-7《应急照明设计与安装》第10 页。c.应急照明疏散灯具的间距也容易出现问题，因为与GB50016-2014（2018 年版）要求略有不同。GB51309-2018 第3.2.9条规定：有围护结构的疏散走道，方向标志灯的标志面与疏散方向平行（垂直）时，灯具的间距不应大于10m（20m）。走道转角区间距不应大于1m，见GB50016-2014（2018 年版）第10.3.5 条。d.应急照明集中电源供电时，设计的蓄电池容量略有不足。规范并没有给出应急照明实际功率与蓄电池额定容量的对应关系，这是设计师在设计中容易迷惑的地方。