談建筑照明系統(tǒng)中的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

郭思宇 張敏慧 羅宇德

(1.河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471023； 2.河南訊飛智元信息科技有限公司，河南 洛陽 471000)

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談建筑照明系統(tǒng)中的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

郭思宇1張敏慧1羅宇德2

(1.河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471023； 2.河南訊飛智元信息科技有限公司，河南 洛陽 471000)

將建筑照明系統(tǒng)作為降低建筑能耗的切入點(diǎn)，分析了現(xiàn)有照明系統(tǒng)存在的問題，從利用自然采光、使用高效光源、完善自動控制系統(tǒng)等方面，闡述了建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施，從而達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。

建筑電氣系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，節(jié)能設(shè)計

0 引言

建筑照明系統(tǒng)是建筑物內(nèi)滿足采光要求的重要部分。隨著建筑物體積的增大，建筑物內(nèi)功能分區(qū)的復(fù)雜性增加，自然采光已經(jīng)不能滿足室內(nèi)人員的工作生活要求，需要照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定的光源。特別是近20年來，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，人們在大型建筑內(nèi)的活動時間日趨增長，很多建筑照明系統(tǒng)不論白天黑夜連續(xù)工作，建筑照明系統(tǒng)對于電力的需求是巨大的。有資料統(tǒng)計，建筑運(yùn)行能耗中應(yīng)用于照明系統(tǒng)的能耗大約占40%～60%。此外由于照明系統(tǒng)的散熱效應(yīng)，其廢熱所造成建筑冷負(fù)荷增加，導(dǎo)致空調(diào)能耗增加3%～5%，因此從建筑照明系統(tǒng)入手尋求降低建筑能耗的方法是很有意義的。

1 建筑電氣系統(tǒng)與照明設(shè)備

建筑電氣系統(tǒng)也是建筑能耗的主要消耗者，其中空調(diào)能耗占據(jù)了建筑能耗的一半以上，其次為照明設(shè)備。由于照明設(shè)備提供了建筑中的光環(huán)境，是一幢建筑物正常運(yùn)行的必要保障。一般來說建筑照明系統(tǒng)的供電方式是單獨(dú)供電，即在某些突發(fā)狀況下也需要有應(yīng)急的燈光，照明系統(tǒng)多為24 h不間斷供電，即使在夜晚某些樓道燈或是應(yīng)急燈依然處于工作狀態(tài)。

建筑照明系統(tǒng)在設(shè)計初期就需要滿足節(jié)能要求。GB 50034—2004建筑照明電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：在建筑照明設(shè)計中，貫徹國家的法律、法規(guī)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，符合建筑功能，有利于生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)、生活和身心健康，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全、維護(hù)管理方便，實施綠色照明。選擇光源時，應(yīng)在滿足顯色性、啟動時間等要求條件下，根據(jù)光源、燈具及鎮(zhèn)流器等的效率、壽命和價格在進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。建筑設(shè)計中對照明系統(tǒng)的要求需要考慮到節(jié)能的方面，由于建筑物的實際使用狀況復(fù)雜不定，因此有些問題是只有在使用過程中才會逐步暴露出來的，這就需要對這些問題進(jìn)行歸納總結(jié)，為以后的設(shè)計提供指導(dǎo)[1]。

2 現(xiàn)有照明系統(tǒng)存在的問題

前已述及建筑物的使用功能對照明系統(tǒng)有著對應(yīng)的要求。如電影院等需要無光的環(huán)境，而展覽館等則需要有明亮的環(huán)境，然而現(xiàn)有建筑很多情況下在建筑初期的設(shè)計與其投入使用之后的功能存在差異，因而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)設(shè)計方面對于采用的需求發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致后期需要用人工照明系統(tǒng)來彌補(bǔ)。此外，建筑照明系統(tǒng)多采用人工控制，例如，在一幢寫字樓中有人辦公的房間開燈，無人辦公的房間熄燈。但是這種控制方式一來不夠方便，二來會出現(xiàn)人員離開時忘記關(guān)燈等現(xiàn)象，導(dǎo)致徹夜開燈，造成浪費(fèi)。

3 節(jié)能優(yōu)化設(shè)計措施

在對電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計上，其根本的目的就是減少一些沒有必要的能源消耗。

3.1 充分利用自然采光

自然采光從生物學(xué)的角度上對用戶更有益，也可以很大程度上降低建筑物的用電負(fù)荷。盡可能的使建筑物內(nèi)照入更多的自然光是建筑設(shè)計階段所需要解決的一大難題，建筑物從自身結(jié)構(gòu)形式上應(yīng)該考慮到實現(xiàn)對光線的最大利用。從自然采光的角度而言可采取以下兩種方式：

1)根據(jù)建筑所在地點(diǎn)合理的設(shè)計建筑朝向。為了保證建筑物及戶外活動的場地不受相鄰建筑的遮擋而影響自然采光，建筑群應(yīng)具有合理的密度，建筑物的間距、朝向均要根據(jù)建筑的使用要求和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件決定，此外，地勢的變化和建筑物體量的削切也可以補(bǔ)償實際間距。

2)建筑物自身應(yīng)能夠透射更多的自然光。窗戶是建筑室內(nèi)采光的最直接和最主要的通道，開窗的大小位置甚至窗戶的材質(zhì)等直接影響到自然采光的效果。建筑層高的大小同樣對采光有很大影響，層高過低房間的采光面積就有限，因而會耗用更多的人工光源來進(jìn)行照明，層高過高雖然對房間整體采光有利但是卻增加了建造成本，合理的層高設(shè)置也是優(yōu)化室內(nèi)采光的重要方式，所以建筑專業(yè)人士對于電氣照明的學(xué)習(xí)非常有必要。對于大型建筑，例如美術(shù)館、火車站等，可以采用中庭來采光。室內(nèi)裝飾構(gòu)件也會影響到采光的效果，在進(jìn)行裝修時應(yīng)盡量少的遮擋光路。

3.2 使用高效光源

隨著照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人工光源的質(zhì)量日益提高，節(jié)能燈具也逐步占據(jù)市場。燈具反射面的反射比越高，反射面設(shè)計越合理，照明的效率也就越高，一般可提高燈具效率10%～50%。選擇的開啟式照明器具效率應(yīng)在0.75以上。熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈燈具效率應(yīng)滿足GB 50034—2004建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)第3-3-2條要求[2]。

照明方式的改變同樣可以實現(xiàn)能源的高效利用。需要注意的照明方式有：

1)辦公室、會議室等采用一般照明，這些場所對照度無特殊要求，但需要均勻照明；

2)工藝用房和加工車間等場所需要分區(qū)照明，不同的區(qū)域?qū)φ斩鹊囊笥幸欢ǖ牟町悾?/p>

3)高大加工車間等場所可采用混合照明，因其對于部分作業(yè)面照度要求較高，只采用一般照明不能滿足要求；

4)工藝用房和加工車間等場所還可以采用局部照明，增設(shè)局部光源以滿足某些生產(chǎn)工藝對亮度的特殊要求，但不必對整體采用高亮度的照明。

3.3 完善自動控制系統(tǒng)

樓宇集中控制是近年來建筑發(fā)展的一大熱點(diǎn)，其主要目的就是實現(xiàn)對建筑設(shè)備的集中管理與維護(hù)。建筑物的不同功能分區(qū)的使用時間和強(qiáng)度是不同的，就照明系統(tǒng)而言，采用傳統(tǒng)的人工開關(guān)式控制方式無疑會增減人工成本[3]，集中的電腦控制系統(tǒng)可以有效解決該問題。通過預(yù)先設(shè)置的各個功能區(qū)的使用時間自動開關(guān)照明設(shè)備，將浪費(fèi)減少到最低。此外，集中的控制系統(tǒng)還可以與空調(diào)、電子設(shè)備等聯(lián)網(wǎng)，形成一套完善監(jiān)控系統(tǒng)，將建筑物內(nèi)的用電負(fù)荷統(tǒng)一管理，科學(xué)規(guī)劃，減少不必要的浪費(fèi)。

3.4 引入太陽能系統(tǒng)

太陽能因其儲存量大、綠色清潔[4]而為人們所稱道，對太陽能的利用也是當(dāng)今能源應(yīng)用類學(xué)科所研究的熱點(diǎn)，目前對太陽能的利用還存在諸多不便，如光電轉(zhuǎn)化能力低、無法實現(xiàn)無間斷使用、建筑屋頂可鋪設(shè)太陽能板面積與建筑用電需求差別過大等等。但是，引入太陽能系統(tǒng)可以在一定程度上緩解建筑的用電壓力，對于一些長明燈可以采用太陽能供電，而重要用電設(shè)備依然采用電網(wǎng)供電。

4 結(jié)語

建筑照明系統(tǒng)占據(jù)了較大的建筑用電負(fù)荷，從建筑照明系統(tǒng)角度入手是降低建筑能耗的一個很好的切入點(diǎn)，建筑照明系統(tǒng)的合理設(shè)計可以在很大程度上降低不必要的浪費(fèi)，建筑本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化也可以減少對人工光源的依賴。國家在加大城市建設(shè)進(jìn)程的同時，也應(yīng)該同步改善建筑能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)建筑的綠色化。同樣，作為建筑行業(yè)的從業(yè)者，也應(yīng)該樹立綠色意識，積極推廣節(jié)約能源的理念，調(diào)動全民節(jié)約的熱情。

[1] 任 紅.綠色照明與建筑照明節(jié)能設(shè)計[J].電氣應(yīng)用,2009(7):22-25.

[2] 徐群英.建筑照明節(jié)能設(shè)計[J].低壓電器,2007(12):45-48.

[3] 文桂萍.建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的探討[J].四川建筑科學(xué)研究,2007(6):218-221.

[4] 王立雄.建筑照明節(jié)能的新途徑[J].照明工程學(xué)報,2004(4):20-22.

Preliminary discussion on energy saving optimizing design of building lighting system

Guo Siyu1Zhang Minhui1Luo Yude2

(1.HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471023,China; 2.IFLYTEKCo.,Ltd，Luoyang471000,China)

Taking building lighting system as the entry point of reducing building energy consumption, the paper analyzes current lighting system problems, describes energy-saving optimization measures of building lighting system from aspects of using natural lighting, using high-efficiency light source, and improving automatic control system, so as to achieve the goal of reducing energy consumption.

building electrical system, lighting system, energy-saving design

1009-6825(2016)11-0216-02

2016-02-02

郭思宇(1988- )，女，碩士，助教

TU201.5

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