建筑照明電氣節能設計研究

何利恩

摘 要：分析了建筑照明節能設計的基本要求，并在此基礎上探討了與建筑照明電氣節能設計相關的問題，包括照明配電系統的節能設計、鎮流器的合理選擇和照明光源的節能設計。

關鍵詞：節能設計；建筑照明；鎮流器；照明光源

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.090

建筑照明設計是電氣設計工作中的重要組成部分，完善建筑工程照明系統的節能設計工作，不僅能夠使照明系統的色溫、亮度等滿足要求，還能保證照明系統在低能耗的基礎上處于最佳的運行狀態，進而滿足建筑照明的低碳環保要求。本文著重分析了建筑照明電氣設計的相關問題，旨在提高建筑電氣的設計水平。

1 建筑照明節能設計的基本要求

為了使建筑中的照明系統符合節能要求，在電氣設計的過程中，應遵循以下要求：①在設計時，要高度重視照明質量，遵循節能的要求，不可因提倡節能而降低建筑照明質量。要嚴格遵守GB 50034—2004《建筑照明電氣設計標準》中的規定，保證電氣設計的安全性和節能性，進而實現電氣照明綠色化設計。要通過綠色化電氣設計提高建筑使用者的生活質量，并在此基礎上減少能源的消耗量。例如，在設計照明水平時，應將視覺工作的需要作為參考指標，在使用高光效建筑光源時，應考慮光源的顯色性要求，盡量避免使用可能會產生眩光效應的節能燈具。另外，在電氣設計中，要將人工照明與自然采光等有效結合起來。②要保證照明電氣設計的經濟性。建筑照明節能設計方案具有經濟適用、節約成本的特點，它能夠合理控制電氣照明系統的耗能情況，避免浪費。此外，在設計照明電氣系統時，應堅持“節約能源、保護環境、以人為本”的原則，不可因節能而過度追加投資，要保證在短時間內通過照明節能回收電氣設計中增加的投資。

2 建筑照明電氣節能設計分析

2.1 照明配電系統的節能設計

在設計建筑照明的配電系統時，可以從變壓器的節能設計和線路導體選擇2方面入手。

2.1.1 變壓器的參數設計

計算變壓器年有功損耗量的公式為：

△WT=△P（Sj/S）2?+△Pot. （1）

式（1）中：△WT為電能損耗，kW；△P為負載損耗，kW；Sj為變壓器計算負荷，kV·A；S為變壓器的實際容量，kV·A；?為最大負荷損耗時間，h；△Po為空載損耗，kW；t為投入運行的時間，h。

根據計算公式（1），在進行節能設計時，可以采用以下2種方法降低變壓器運行時的電能損耗量：①選擇節能式變壓器，減少空載損耗和負載損耗。②根據照明要求，適當加大變壓器的實際容量，減小負載率（Sj/S）。要將負載率控制在0.60～0.75之間，避免因為負載率太小而增加變壓器成本，或因負載率過大而增大電能損耗。此外，還應適當提高變壓器的功率因數，避免計算負荷變大和運行時間增加。一般情況下，應保證功率因數>0.9.

2.1.2 選擇照明電氣線路導體

電氣線路導體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實現照明節能，對于室內照明的電氣線路，可以選擇電阻率較低的銅導體。在導體截面方面，可以根據建筑電氣安全設計的要求，適當增大導體的截面。在此過程中，應保證電纜和導線載流量比照明線路計算電流大，各段線路的電壓損失總和應比允許值小，同時，要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規定值。此外，應適量提升線路功率因數，以便降低能耗，實現節能。

2.2 合理選擇鎮流器

在建筑照明系統中，鎮流器會影響到照明能效和照明質量，因此，合理選擇照明鎮流器也是照明電氣設計中的重要內容。

在選擇鎮流器時，盡量避免選用大功耗普通電感型鎮流器。對于金鹵燈和高壓鈉燈，可以采用節能電感型鎮流器實現照明控制，而對于直管型熒光燈，則應采用電子型鎮流器。在選擇照明鎮流器時，還應考慮到能效因數的具體情況，能效因數可采用BEF表達，即：

BEF=u/P×100. （2）

式（2）中：u為流明系數；P為配電線路的輸出功率，W。

對于建筑照明中常用的熒光燈，在選擇照明鎮流器時，應控制好能效值。電子型鎮流器在向燈管供給高頻電流時，高頻電流一般為幾十千赫，燈管光效比工頻高10%左右。同時，因為電子型鎮流器的自身功率較小，所以，在進行電氣節能設計的過程中，可以優先考慮選用電子型鎮流器。

在選擇照明鎮流器時，還要考慮功率因數、諧波和性能因素。電子型鎮流器所產生的電流諧波一般高于電感型鎮流器，對于諧波限值，在設計時，應嚴格遵守GBN 17625.1—2003中的規定。例如，對于建筑工程中的C類照明設備，其允許諧波限值如下：當諧波次數為2時，基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應為2%；如果諧波次數為5，則其相對應的百分比為10%；如果基波次數為9，則其相對應的百分比為5%；當諧波次數為11～39時，其相對應的百分比為3%.在功率因數方面，如果燈具的功率在25 W以上，則電子型鎮流器的功率因數>0.95；如果燈具功率<25 W，則電子型鎮流器功率因數一般僅為0.55～0.60. 在設計時，如果需采用電子型鎮流器，則應保證燈具功率>25 W。此外，在經濟性能和使用性能方面，電感型鎮流器價格相對較低，并且使用壽命長，但是，它無法調光，并且在高頻狀態下頻閃效應較大；而電子型鎮流器能夠調光，并且在高頻狀態下的頻閃效應較小。綜上所述，在進行電氣設計時，可以根據實際情況選擇照明鎮流器。

2.3 照明光源的節能設計

在建筑中，采用高效光源是實現節能設計的重要途徑之一，合理選擇燈具能夠有效地節省電能。

在選擇高效光源時，要嚴格按照工作場所對照明的具體要求執行。如果要將燈具安裝在較高的位置，就要優先選擇高壓鈉燈或金鹵燈；如果建筑照明系統對光源的顯色性無特殊要求，則要優先選擇高壓鈉燈；如果建筑照明系統有較高的顯色性要求，則可以選用陶瓷材料制作的金鹵燈；如果安裝燈具的高度較低時，則應將熒光燈作為光源，緊湊熒光燈和直管熒光燈均具有顯色性能優良、壽命長和光效高的特點。實踐證明，直管熒光燈具有較高的光通效率，并且光效更高、價格相對低廉，如果建筑工程中無特殊的裝飾要求，可以選用T5細管熒光燈。

對于安裝高度較高、無法經常維護的區域，比如廳堂等，可以選擇安裝顯色性優良、光效高和壽命長的無極高頻熒光燈。這類熒光燈的顯色Ra可達80左右，光效為60～70 lm/W，壽命可達5×104～6×104 h。如果建筑中需要使用強度較高的放電燈具，應避免使用汞燈，優先選擇高壓鈉燈或金鹵燈。除了特殊裝置、需要頻繁開關和調光的照明光源外，應控制建筑照明系統中鹵鎢燈、白熾燈等熱輻射型光源的數量。這是因為，此類光源的壽命比較短，光效相對較低。此外，還要選擇效率較高的照明燈具（燈具效率=燈具總光通量/光源總光通量），在設計時，應保證燈具效率符合GB 50034—2004中的要求。

3 結束語

綜上所述，建筑照明電氣設計是一項較為復雜的工作，在進行節能設計的過程中，要充分考慮多種影響因素，比如建筑照明要求、電氣設計的安全性等。此外，在開展電氣節能設計時，要考慮到經濟效益和環保要求，通過優化照明設計來節省電費，有效減少發電廠在發電過程中造成的二氧化硫污染和汞污染。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕