建筑电气照明系统节能设计探讨

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  [摘 要]建筑节能是保证国家经济可持续发展的重要举措,建筑电气照明的节能更是电气设计人员必须重视的问题。文中从合理确定照明设计方案和照度、采用高效节能的灯具、合理灯具控制方案、减少变压器损耗、减少照明线路上的能量损耗等方面提出了具体节能措施,为建设绿色节能建筑提供参考。
  [关键词]建筑;电气照明;节能;措施
  中图分类号:TS253 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)32-0150-01
  前言
  随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,建筑物需要更完善的功能,建筑电气决定了建筑物的现代化程度。人们对能源的需求经常供不应求,其中建筑的照明能耗已经上升到一个很高的地位,约占国家总能耗的12%~20%,但随着城市不断的建设,这个数字每年都在高速增长,用电量日益增加,特别是在商场和酒店中,照明的负荷甚至超过了总电量的71%以上,针对这种情况,在建筑电气工程设计过程中,既要满足电负荷日益增长的需要,又要满足电的可靠性和安全性,更要注重采取相应的措施来降低能耗,与此同时,人们也提出了绿色照明,可见照明方面的节能已成为节能的一个重要方面。
  1 建筑电气照明节能设计原则
  建筑照明节能设计应提倡绿色照明。绿色照明并不只是照明节能,而是在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,保护身心健康的基础上,在保证民用建筑照明功能,即照度、色温、显色指数等照明质量指标的前提下,尽可能节约无谓消耗的能源。不能因为节能而过高地增加投资,而是應该让增加的部分投资,能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。为此,在照明设计时,应最大程度地满足建筑的功能,既要注重光的物理特性,也要考虑照度水平、灯具布置,考虑视觉环境及照明效果。因此,建筑电气照明节能设计要贯彻以人为本、舒适实用、经济合理、技术先进、节约能源和保护环境的原则。
  2 合理确定照明设计方案和照度
  首先,建筑在确定照明方案的时候应该先考虑实际效果,不应该只注重形式和外观。其次,在不同的区域采用混合照明的方式,这种方式还适用于对颜色分辨有高要求的场所。最后,根据国家的相关规范,所确定的方案要有严格按照规范的照明系数,并且在室内用比较浅的颜色来装饰墙,使照明达到最佳效果。在有些有特殊要求的场合,我们为了达到预定的效果,宜使用两种以上的大光源组成的混合照明。其次,在建筑内部照度的确定上,在严格遵守相关规范和标准的同时还要具体参照建筑物内实际的需求结合实际的工程经验来确定建筑照度。合理选择照明方式对建筑物的照明效果有直接的影响,在实际工程中,我们应该根据建筑物内的照明需求来选择合理的照明方式,以此达到降低能耗的目的。很多建筑物内某些时间需要较高的亮度,我们可以采用高低搭配的照明方式,只在需要的时候开启高亮度的灯,平时采用低亮度照明,这样可以达到节能效果。
  3 建筑电气照明设计节能的主要措施
  3.1 合理确定照明方式
  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。节约照明用电不能单靠减少灯具数量或降低功率来实现,要充分利用自然光。靠近室外部分的建筑面积,可考虑采用透光率较好的玻璃门窗,白天少开灯,以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分照明,可按照度标准检测现场照度,进行灯光自动调节。对于建筑物夜景照明的设计,要服从城市景观规划的要求,体现建筑的总体风格,表现其文化底蕴。应将照明与美学、艺术结合起来,营造出一个优美、舒适的夜景环境,而不应只强调高亮度,要控制和避免光污染,注意对人文和生态环境的保护。
  3.2 采用高效节能的灯具
  在照明设计中,应选择控制光线效果好、高效率的灯具,还应注意灯具的配光曲线。如果灯具选择的效率高,可以使能量损失降到最低,并且还能降低投资和运行的费用,从而节能。灯具附件的选择对于节能也起到很大的作用。由于传统的镇流器存在这噪音大、功率损耗高、功率因数低等缺点。而新兴的节能型镇流器很大程度上丢掉了这些缺点,所以节能型镇流器在市场上逐步取代了普通型的。国家规定了直管荧光灯应该配用电子镇流器或节能型电感镇流器。对于这两种镇流器,它们有各自的特点,节能型电感镇流器通过优化其内部的铁芯材料等措施降低它的使用能耗,一般可降低到50%~80%,使灯的总功率下降到90%~95%。电子镇流器的主要优点是节能,它用于荧光灯时给灯管提供的频率多为20~60kHz,这与工频相比提高了10%,且自身的功耗降低,使灯的总功率下降至80%。
  3.3 合理灯具控制方案
  现有的照明控制方式很多,如何在照明设计中做到切合实际,是每位设计人员应十分注意的问题,既要做到方便,又要达到节能的目的。
  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。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。既要满足夜景照明所要营造的最佳光环境,又要注重节能。在建设标准较高、规模较大、功能较复杂的工程中,电气设计人员要建议建设方采用智能照明控制系统,该系统能有效地使照明在节能状态下运行,对照明节能起着十分重要的作用。
  3.4 减少变压器损耗
  变压器的损耗主要包含铁损和铜损。铁损主要由变压器铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成,损耗大小随铁芯矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。因而变压器应选用节能型的变压器,以减少铁损。变压器的铜损,决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,因而应选用阻值较小的绕组,尽量采用铜芯变压器。另外,为减小变压器损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。
  3.5 减少照明线路上的能量损耗
  由于照明线路上存在电阻,电流流过时会产生损耗。应选用电阻率较小的材质做导线,铜芯最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。减少线路的损耗应从以下几方面入手:
  (1)减小导线长度。第一,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度;第二,低压线路应不走或少走回头线,以减少来回线路上的电能损失;第三,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离;第四,在高层建筑中,低压配电室应靠近竖井,而且由低压配电室提供给每个竖井的干线,不至于产生支线沿着干线倒送的现象。
  (2)增大导线截面。首先,对于比较长的线路,除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面,再加大一级导线截面;其次,利用某些季节性负荷的线路,这些用户不用时,可提供给常期用户作供电线路使用,以减少线路和电阻。
  4 结束语
  我国的照明用电量占总用电量比重较大,照明节能潜力巨大。在满足人们需求和建筑功能的前提下,电气设计人员要把先进的技术和最有效的节能措施注入自己的设计中,结合标准和实际经验反复考虑,仔细推敲,使之设计出的方案真正到达提高照明的效率,节约能源,保护环境的目的。随着照明技术的不断进步,照明不仅给人们带来了光明,而且也带来了很多的麻烦。所以在今后的发展中,我们要创造更加舒服,更加人性化,更加节能、环保的光环境。
  参考文献
  [1] 廖述龙.高层楼宇建筑电气节能技术研究[D].上海交通大学,2011.
  [2] 任红.绿色照明与建筑照明节能设计[J].电气应用,2009,07:22-25.
  作者简介
  王贯,单位:大庆高新技术产业开发区规划建筑设计院,研究方向:电气设计。
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