建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)要點

殷小石

南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司

1 前言

如今，能源緊張已升級為全球性問題。建筑行業(yè)發(fā)展中，建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能的水平關(guān)乎我國能源利用率。照明系統(tǒng)功率因數(shù)低、電壓波動大會引起較大的電能損耗。所以，務(wù)必認真研究建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。

2 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計的作用

當(dāng)前，我國建筑能耗的總量在總能耗的30%左右，為同緯度國家的三倍。技術(shù)人員也采取多種措施嚴格把控建筑能耗，以促進建筑行業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。二次能源電能中的照明系統(tǒng)的能耗僅次于空調(diào)系統(tǒng)的用電負荷。因此設(shè)計者要在工作中不斷優(yōu)化建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計。

3 建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中的問題

我國傳統(tǒng)建筑照明系統(tǒng)中，主要采用白熾燈、熒光燈、金屬鹵化物等多種氣體放電光源，而上述光源會引發(fā)嚴重地電能資源浪費問題。

3.1 系統(tǒng)運行功率因數(shù)較低

熒光燈和金屬鹵化物燈具會降低照明系統(tǒng)的功率因數(shù)，使線路上產(chǎn)生較大的損耗。設(shè)計人員為有效解決該類問題，需要在系統(tǒng)中合理設(shè)置無功補償功率，但是該處理方式也會增大建筑照明系統(tǒng)的建設(shè)和使用成本。

3.2 電壓波動導(dǎo)致較大損耗

如系統(tǒng)的平均電壓升壓超過4%，則熒光燈的壽命就會縮短一半左右。所以，建筑照明系統(tǒng)如產(chǎn)生明顯的電壓波動，則會縮短系統(tǒng)壽命，且電壓波動還會增加供電線路運行中的電能損耗。若想解決上述問題，就需合理選擇燈具。

4 建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)要點

建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計是當(dāng)前建筑照明系統(tǒng)設(shè)計中的重要內(nèi)容，為改善系統(tǒng)設(shè)計水平，設(shè)計人員應(yīng)準確把握設(shè)計的主要原則和技術(shù)要點，推動建筑電氣節(jié)能設(shè)計的穩(wěn)定發(fā)展。

4.1 電氣照明節(jié)能設(shè)計的主要原則

（1）電氣照明需滿足建筑功能要求。以辦公室設(shè)計為例，以下房間應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計標準》（GB 50034—2013）的照度要求，同時，不應(yīng)超過規(guī)定的功率密度值。

表1

（2）順應(yīng)經(jīng)濟布局。在建筑設(shè)計中，要求設(shè)計者深度考量工程的成本投入，以增大工程的經(jīng)濟效益。

4.2 電氣照明節(jié)能設(shè)計的技術(shù)要點

4.2.1 照明光源與燈具

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計標準》（GB 51348—2019）規(guī)定，有頻繁開關(guān)燈要求和需要調(diào)光的室內(nèi)場所，宜優(yōu)先選用發(fā)光二極管燈（LED）作為主要照明光源?，F(xiàn)階段，LED光源被廣泛使用，在商場、汽車4S店、禮堂、大型會議室等的設(shè)計中，使用大功率的LED 光源，燈具能效能達到97.5lm/W，遠遠大于《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034—2013）的基本要求--70lm/W。表2 是常用燈具數(shù)據(jù)對比。

表2

LED光源數(shù)據(jù)參數(shù)。

圖1

在家居、商場、辦公、酒店等，使用嵌入式筒燈，LED光源，燈具效能達88lm/W。對比原T8 熒光燈，一般效能67.5lm/W,LED的效能明顯優(yōu)于熒光燈。立足性價比和光通量，設(shè)計人員需以LED光源為首選。根據(jù)《建筑照明設(shè)計標準》（GB 50034—2013）第3.2.2條規(guī)定，照明設(shè)計不應(yīng)采用普通照明白熾燈，對電磁干擾有嚴格要求的，且其他光源無法滿足的特殊場所除外。可見，白熾燈已被大時代拋棄，也是被節(jié)能所拋棄。

4.2.2 照明供電

對于照明節(jié)能而言，從源頭節(jié)能就是照明供電節(jié)能。由《民用建筑電氣設(shè)計標準》（GB 51348—2019）規(guī)定，影響供電節(jié)能的主要因素如表3。

表3

三相不平衡對線路產(chǎn)生的危害，會產(chǎn)生附加損耗，增大線路損耗，還會增大對通信系統(tǒng)的干擾，影響正常通信質(zhì)量。對計算機等電子設(shè)備，在低壓三相四線制系統(tǒng)中，三相不平衡會在中性導(dǎo)體上產(chǎn)生不平衡電流，產(chǎn)生零電位飄移，進而產(chǎn)生影響計算機的電噪聲干擾。

因此，設(shè)計人員在進行照明配電設(shè)計時，應(yīng)將不對稱負荷合理分布在三相中，使各相負荷盡可能平衡。對于低壓配電系統(tǒng)，有地區(qū)公共低壓電網(wǎng)供電的220V 負荷，線路電流不大于60A時，可采用220V單相供電；大于60A時，宜采用220/380V三相四線制供電。

4.2.3 照明的控制

（1）為有效加強對照明系統(tǒng)節(jié)能的效果，設(shè)計人員要在設(shè)計中秉承合理地控制方式，以下列舉幾項常用的方式供參考。

表4

另外，合理利用智能照明，智能照明控制系統(tǒng)能夠監(jiān)控和管理照明設(shè)備運行的時間和利用概況，也可結(jié)合實際調(diào)整照明強度，可更為精準及時地感應(yīng)光線變化，從而有效增大自然光線的利用率。

（2）設(shè)計實例。①在多媒體教室、會議室、多功能廳、報告廳等場所，按照靠近或遠離講臺分組控制燈具。②樓梯、走道、地下車庫等場所，設(shè)置紅外或微波傳感器實現(xiàn)照明自動點亮、延時關(guān)閉或降低照度的控制。③門廳、大堂、電梯廳等場所，宜采用夜間定時降低照度的自動控制裝置。④大型圖書閱覽室、大空間辦公室的工作區(qū)域，按座位使用需求自動開關(guān)燈或調(diào)光。

5 結(jié)束語

綜上所述，在建筑電氣照明系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員必須結(jié)合技術(shù)規(guī)程、執(zhí)行標準以及工程建設(shè)和施工的要求概況，采取多種措施完善建筑電氣照明設(shè)計方案。在設(shè)計中要首選高效節(jié)能燈，設(shè)置合理地照明控制系統(tǒng)，以滿足節(jié)能設(shè)計的需求，依據(jù)綠色建筑節(jié)能的標準和規(guī)范，開展建筑照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，推動綠色生態(tài)建筑理念的發(fā)展與應(yīng)用，加快環(huán)保型城市的前進步伐。