照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中的作用

柴靖

(太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030000)

隨著能源消耗問題日益凸顯和環(huán)境保護意識的增強，節(jié)能已經(jīng)成為建筑工程設計中的重要課題。而照明電氣作為建筑中不可或缺的一部分，其節(jié)能設計尤為重要。通過合理設計和選擇照明設備，優(yōu)化照明方案和控制系統(tǒng)，以及有效管理照明使用，在滿足功能需求的同時，最大限度地減少能源消耗和對環(huán)境的影響。將詳細闡述照明電氣節(jié)能設計在不同類型建筑工程中的具體應用和效果，旨在為相關領域的研究和實踐提供參考。

1 采用高效照明設備

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中的作用是減少能源浪費、降低能源成本，并對環(huán)境保護產(chǎn)生積極影響。采用高效照明設備是其中的重要措施之一。某辦公樓對照明電氣進行節(jié)能改造，采用了高效照明設備，并結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)。首先，他們將原有的白熾燈泡全部更換成LED燈泡和熒光燈管。比如，原本使用的60W白熾燈泡被8W的LED燈泡替代，節(jié)能幅度達到86%。同時，通過設置感應器和定時器，實現(xiàn)根據(jù)人員活動情況自動開關燈光，保障了辦公區(qū)域的照明需求并降低了不必要的能源消耗。改造后，辦公樓的能源消耗大幅下降，每年可節(jié)省數(shù)百度電，并且在提升工作環(huán)境舒適度的同時，降低了能源使用對環(huán)境造成的影響。下面將詳細闡述采用高效照明設備的具體內(nèi)容。

1.1 選擇LED燈具

LED(Light Emitting Diode)燈具是一種高效的照明設備，具有較高的發(fā)光效率和較低的功耗。相比傳統(tǒng)的白熾燈具，LED燈具能夠產(chǎn)生更多的光亮而消耗更少的電能。1個8W的LED燈泡可以替代一個傳統(tǒng)的60W白熾燈泡，能源消耗減少了很多。此外，LED燈具壽命較長，可達到數(shù)萬小時，減少了更換燈具的頻率和維護成本[1]。

1.2 應用熒光燈具

熒光燈具也是一種高效的照明設備。相比于白熾燈具，熒光燈具的能效更高，發(fā)光效率更好。熒光燈具可通過電流激發(fā)熒光粉來產(chǎn)生可見光，而不是通過加熱金屬絲來產(chǎn)生光線，因此功耗較低。1個18W的熒光燈管可以替代1個傳統(tǒng)的75W白熾燈泡，能源消耗大大降低。

2 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)是一種利用先進技術實現(xiàn)對建筑物照明設備智能化管理的系統(tǒng)。其主要目的是通過感應器、定時器、光感探測器等設備，對燈光進行精確控制，以實現(xiàn)節(jié)能和提高照明效果。某辦公樓采用了智能照明控制系統(tǒng)來實現(xiàn)照明電氣的節(jié)能設計。在辦公區(qū)域安裝了運動感應器和光感探測器，并配合定時控制功能。當有人進入辦公區(qū)域時，運動感應器會自動檢測并打開燈光；當所有人員離開一段時間后，運動感應器會關閉燈光以節(jié)約能源。同時，光感探測器會根據(jù)室內(nèi)光線水平自動調(diào)整燈光亮度，避免過度照明或光線不足。智能照明控制系統(tǒng)的具體內(nèi)容如下。

2.1 運動感應控制

智能照明控制系統(tǒng)可以通過安裝運動感應器來檢測人員活動情況。當感應器檢測到有人進入或離開某個區(qū)域時，系統(tǒng)會自動調(diào)整照明設備的狀態(tài)。在辦公室中，當有人進入一段時間后，感應器會自動打開燈光；而在人員離開一段時間后，感應器會關閉燈光。這樣可以避免因忘記關閉燈光而造成的能源浪費。

2.2 光線感應控制

通過光感探測器，智能照明控制系統(tǒng)可以感知周圍環(huán)境的亮度水平。當光線充足時，系統(tǒng)會自動關閉燈光，利用自然光進行照明，從而節(jié)約能源。而在光線不足或需要增加照明亮度時，系統(tǒng)會自動打開或調(diào)整燈光的亮度。這樣可以實現(xiàn)根據(jù)實際需要合理利用自然光和人工照明，提高照明效果。

2.3 定時控制

智能照明控制系統(tǒng)還可以設置定時器，實現(xiàn)按照預定時間自動開關燈光。在辦公樓中，可以根據(jù)辦公時間表設定定時器，自動在上班前打開燈光，并在下班后關閉燈光。這樣可以確保在需要照明的時間段內(nèi)，燈光始終有效，避免不必要的能源浪費[2]。

2.4 分區(qū)控制

通過智能照明控制系統(tǒng)，可以將建筑物劃分為多個照明區(qū)域，并針對每個區(qū)域設置獨立的控制方式。在大型商場中，不同樓層、不同區(qū)域的照明需求可能有所不同。通過智能照明控制系統(tǒng)，可以根據(jù)實際需要對每個區(qū)域的照明進行精確控制，避免因全局控制而導致某些區(qū)域過度照明或不足照明，提高照明效果的同時節(jié)約能源。

3 自然采光設計

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中的作用是通過合理的設計和控制手段，降低照明系統(tǒng)的能耗，提高能源利用效率。在這個過程中，自然采光設計是一項重要的策略，旨在最大限度地利用自然光源，減少對人工照明的依賴。某辦公樓采用了自然采光設計，以減少對人工照明的依賴，并節(jié)約能源。首先，在建筑平面布局階段，設計師根據(jù)朝向和周邊環(huán)境，合理安排辦公室、會議室等工作區(qū)域的位置，以最大限度地接受自然光。其次，在窗戶設計方面，選擇了大尺寸的窗戶，并使用了高透光性的Low-E玻璃，能夠?qū)⒏嗟淖匀还庖胧覂?nèi)，并減少能源消耗。

3.1 建筑平面布局

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中扮演著重要的角色。其中，自然采光設計是照明電氣節(jié)能設計的關鍵方面。在自然采光設計中，建筑平面布局是至關重要的，它涉及建筑物內(nèi)部空間的布置以最大程度地利用自然光源，并提供舒適、高效的照明環(huán)境。建筑平面布局在自然采光設計中的具體內(nèi)容有：

(1)方位與朝向，建筑物的方位和朝向?qū)ψ匀还獾睦弥陵P重要。為了最大程度地利用自然光，建筑物應根據(jù)其所在地的經(jīng)緯度和氣候特點，選擇合適的方位和朝向。通常情況下，南向和北向的立面設計能夠獲得更好的自然光照射條件。

(2)開口設計，建筑物的開口指建筑外圍的窗戶、門、天窗等。通過合理設計開口的位置、大小和數(shù)量，可以有效控制和引導自然光的進入。增加南向窗戶的面積和數(shù)量，減少北向窗戶的面積，以優(yōu)化自然光的利用效果。

(3)空間布局，在建筑物的平面布局中，需要合理規(guī)劃不同功能區(qū)域的位置，以確保自然光能夠充分覆蓋到各個區(qū)域。辦公室、學習區(qū)域和公共空間等活動頻繁的區(qū)域應盡可能靠近自然光源，并避免被其他建筑物或結(jié)構(gòu)阻擋。

(4)光線傳輸與反射，在建筑物內(nèi)部，采用透明或半透明材料可以增加自然光的傳輸，并且利用反射技術將自然光引導到深處。在通道和走廊上方使用透明或半透明材料的天窗，可以將自然光引入室內(nèi)，使得遠離外立面的區(qū)域也能夠受益于自然采光。

3.2 光管設計

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中的作用是通過優(yōu)化照明系統(tǒng)，提高能源利用效率，降低能耗和運營成本。而在自然采光設計中，光管設計是一項關鍵內(nèi)容，旨在將自然光引入建筑內(nèi)部的深處，提供通風、照明和舒適的室內(nèi)環(huán)境。光管設計基于光導原理，通過使用光導材料(如有機玻璃或光纖)制造出1個靈活的管道，并將其安裝在建筑物內(nèi)部。光管的作用是捕捉自然光，并將其傳輸?shù)叫枰彰鞯膮^(qū)域。以下是光管設計的具體內(nèi)容：

(1)光管位置選擇，在建筑物的平面布局中，需要合理選擇光管的位置。通常情況下，光管應位于建筑物的頂部或側(cè)墻，并且應盡可能靠近自然光源，如窗戶、天窗或采光井。選擇合適的位置可以最大限度地捕捉到自然光，并確保光管的傳輸效果最佳[3]。

(2)光管尺寸和形狀，光管的尺寸和形狀應根據(jù)建筑物的需求和空間結(jié)構(gòu)進行選擇。較大的光管可以捕捉更多的自然光，并將其傳輸?shù)礁h的區(qū)域，適用于需要較高照度的區(qū)域。而較小的光管適用于空間有限的區(qū)域。另外，光管的形狀也可以根據(jù)建筑物內(nèi)部空間的布局進行設計，以確保自然光能夠有效地傳輸?shù)叫枰膮^(qū)域。

(3)光管材料選擇，光管的材料應具備良好的光導特性，并且具有較高的透光率和耐久性。常用的光導材料包括有機玻璃管和光纖。有機玻璃管常用于較短距離的光傳輸，而光纖則適用于較長距離和彎曲的光傳輸。材料的選擇應根據(jù)具體情況進行權(quán)衡，并確保光線的傳輸損失盡可能小。

3.3 窗戶設計

窗戶是自然采光設計中的重要部分。在設計窗戶時，需要考慮窗戶的尺寸、位置和玻璃材質(zhì)等因素。合理設置窗戶的尺寸和數(shù)量，可以使更多的自然光進入室內(nèi)，并能夠滿足建筑內(nèi)部各區(qū)域的照明需求。選擇高透光性的玻璃材質(zhì)，如Low-E玻璃，可以降低室內(nèi)溫度和紫外線的進入，提高能源利用效率。

3.4 天窗設計

天窗是一種能夠提供大量自然光的開口設計。通過合理設置天窗的數(shù)量和位置，可以將自然光引入建筑的深處，解決遠離外墻的區(qū)域照明問題。天窗一般設置在樓頂或屋頂，并根據(jù)需要設計開啟方式，如可自動調(diào)節(jié)角度或開合程度。

4 照明電氣系統(tǒng)能效評估

照明電氣系統(tǒng)能效評估是照明電氣節(jié)能設計中的重要環(huán)節(jié)，它旨在評估和量化建筑物照明電氣系統(tǒng)的能源利用效率，識別潛在的節(jié)能改進措施，并優(yōu)化照明系統(tǒng)的設計和運行。某寫字樓的照明電氣系統(tǒng)經(jīng)過能效評估后發(fā)現(xiàn)，大廳和走廊的照明設備經(jīng)常在白天也保持開啟狀態(tài)，導致能源浪費。通過分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)建筑物使用需求和活動模式變化導致了照明系統(tǒng)的不合理使用。為解決這個問題，安裝了光敏控制器和定時開關，實現(xiàn)根據(jù)自然光強度和時間自動調(diào)整照明設備的開閉。更換使用高效的LED燈具，降低功率密度并提高照明效果。改進后，照明電氣系統(tǒng)能效得到顯著提升。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，能源消耗減少了30%，大廳和走廊的照明設備使用更加智能化，隨著自然光的變化和時間的推移自動調(diào)節(jié)。通過這樣的節(jié)能措施，寫字樓節(jié)約了大量的能源開支，同時改善了室內(nèi)照明環(huán)境，提升了工作人員的舒適感。以下是照明電氣系統(tǒng)能效評估的一般步驟和具體內(nèi)容。

4.1 數(shù)據(jù)收集與分析

照明電氣系統(tǒng)能效評估是建筑工程中重要的節(jié)能設計環(huán)節(jié)之一。其中，數(shù)據(jù)收集與分析是能效評估過程中至關重要的一步。下面將詳細介紹照明電氣系統(tǒng)能效評估中數(shù)據(jù)收集與分析的具體內(nèi)容。

(1)數(shù)據(jù)收集，收集建筑物內(nèi)所有照明設備的基本信息，包括類型、數(shù)量、功率、使用時間等。獲取照明設備所使用的光源的相關參數(shù)，如色溫、光效等。這些參數(shù)將用于后續(xù)的能效計算和比較分析。通過專業(yè)的光照度測量儀器，對主要工作區(qū)域和公共區(qū)域的光照度進行測量，以了解當前照明狀況，并為后續(xù)的能效分析提供基準數(shù)據(jù)。利用電能監(jiān)測設備記錄建筑物照明電路的用電量和用電時間，包括照明設備的瞬時功率、有功功率、無功功率等參數(shù)。

(2)數(shù)據(jù)分析，在完成數(shù)據(jù)收集后，進入數(shù)據(jù)分析階段，通過對收集的數(shù)據(jù)進行詳細的分析，以評估照明電氣系統(tǒng)的能效情況。根據(jù)電能消耗監(jiān)測數(shù)據(jù)，對不同照明設備的能耗進行統(tǒng)計和對比分析。比較不同區(qū)域或不同時間段的能耗差異，識別能效問題所在。根據(jù)光照度測量結(jié)果，對建筑物內(nèi)各個區(qū)域的光照度進行評估。與國家或行業(yè)標準進行對比，確定是否存在過度照明或不足照明的問題。結(jié)合照明設備信息和光源參數(shù)，計算不同照明設備的照明負荷，并分析其合理性和效率。找出負荷過大或過小的照明設備，提出優(yōu)化建議?；谑占臄?shù)據(jù)，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦數(shù)等。通過指標計算，直觀地評估照明電氣系統(tǒng)的能源利用效率[4]。通過數(shù)據(jù)分析，識別照明電氣系統(tǒng)中存在的能效問題，并提出相應的改進建議。替換高能耗的照明設備、優(yōu)化照明布局、調(diào)整照明控制策略等。

4.2 照明設計評估

通過照明設計和評估，能夠確保照明電氣系統(tǒng)在功能滿足的前提下，最大限度地提高能源利用效率，降低能耗。合理的照明設計和評估不僅可以保障建筑內(nèi)部的照明質(zhì)量，還有助于提升建筑的節(jié)能性能，進一步推動綠色建筑發(fā)展。照明電氣系統(tǒng)能效評估中照明設計和評估的具體內(nèi)容如下。

(1)照明設計，照明設計是基于建筑物的功能和使用需求，制定合理的照明方案。根據(jù)照明需求和節(jié)能要求，選擇適合的光源類型。如LED燈具、熒光燈等。光源的選擇應考慮其能效、壽命、光質(zhì)等因素。通過合理的燈具布置和照明點位設置，保證建筑內(nèi)各個區(qū)域的照明均勻度和舒適性?？紤]到不同區(qū)域的功能差異，采用不同的照明設計策略。根據(jù)功能區(qū)域的不同要求，確定適當?shù)墓庹斩人?。光照度的設計應符合國家或行業(yè)規(guī)范，并考慮到能源利用效率。設計合理的照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)照明的智能化和自動化控制。通過感應器、調(diào)光器等設備，根據(jù)光照度和使用需求，調(diào)整燈光的亮度和開關狀態(tài)，以實現(xiàn)節(jié)能效果。

(2)照明評估，照明評估是對照明設計方案進行評估，驗證其能效性能和滿足性能要求的程度。對照明設計方案進行能效分析，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦數(shù)等。通過能效分析，評估照明設計的能源利用效率。利用專業(yè)的照明設計軟件，進行光照度模擬。通過模擬結(jié)果，驗證照明設計方案是否滿足功能區(qū)域的光照度要求，并優(yōu)化照明布局。根據(jù)功能需求和建筑風格，評估照明設計對建筑內(nèi)部和外部環(huán)境的色彩表現(xiàn)。確保照明設計方案的色彩還原性和美觀性。評估照明設計方案對人眼的舒適性影響，包括：抑制眩光、避免閃爍等。確保照明設計方案對人體健康和視覺舒適的影響符合相關標準和規(guī)范。

4.3 能效評估和分析

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中的作用十分重要，其中照明電氣系統(tǒng)能效評估是確保節(jié)能目標實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)。能效評估和分析是照明電氣系統(tǒng)能效評估的具體內(nèi)容，下面將詳細介紹。

(1)綜合數(shù)據(jù)收集，能效評估和分析的第一步是進行綜合數(shù)據(jù)收集。收集建筑內(nèi)所有照明設備的相關信息，包括型號、功率、使用時間等。這些信息是計算照明電氣系統(tǒng)能效的基礎數(shù)據(jù)。獲取照明設備所使用的光源的參數(shù)，如色溫、光效等。這些參數(shù)對于能效計算和比較分析非常重要。了解照明系統(tǒng)的控制方式，包括開關、調(diào)光、感應等，以及各種控制設備的參數(shù)和配置情況。收集關于建筑物不同區(qū)域的照明布局和燈具安裝位置的信息。

(2)能效評估，在能效評估和分析階段，根據(jù)綜合數(shù)據(jù)收集的信息，對照明電氣系統(tǒng)的能效進行評估。根據(jù)照明設備信息和使用時間，計算照明電路的能耗。通過對能耗數(shù)據(jù)的評估，可以了解照明系統(tǒng)的能源消耗情況。通過測量室內(nèi)外不同區(qū)域的光照度，評估照明的質(zhì)量和合理性。比較實際光照度與相關標準的要求，確定是否存在過度照明或照明不足現(xiàn)象。分析照明設備所使用的光源的參數(shù)和特性，如色溫、光效等。評估使用的光源是否符合節(jié)能要求，并探索更具能效的替代方案。評估照明系統(tǒng)的控制方式和策略是否合理。是否采用了自動感應開關、定時開關等控制設備，以及其靈敏度和調(diào)光范圍等參數(shù)是否適宜。

(3)能效分析，能效分析是能效評估的進一步深化，通過對評估結(jié)果的分析，確定照明電氣系統(tǒng)的能效狀況?；谀芎姆治龊驼斩确治龅慕Y(jié)果，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每路照明功耗等。這些指標可以直觀地反映照明電氣系統(tǒng)的能效表現(xiàn)。將評估結(jié)果與行業(yè)標準或類似建筑物的數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)能效上的差距，并識別出節(jié)能潛力較大的區(qū)域和設備。通過能效評估和分析，找出照明電氣系統(tǒng)中存在的能效問題，如能耗過高、光照不均勻等。根據(jù)問題的性質(zhì)和原因，提出相應的改進措施和優(yōu)化建議。

4.4 監(jiān)測和驗證

照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中扮演著重要的角色，其中照明電氣系統(tǒng)能效評估是確保節(jié)能目標實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)之一。而在能效評估中，監(jiān)測和驗證是非常重要的步驟，可以幫助我們了解照明電氣系統(tǒng)的實際運行情況，并驗證節(jié)能措施的有效性。照明電氣系統(tǒng)能效評估中的監(jiān)測和驗證的具體內(nèi)容有以下幾點。

(1)數(shù)據(jù)收集和記錄，進行照明電氣系統(tǒng)能效評估時，首先需要進行數(shù)據(jù)收集和記錄。這包括照明設備的能耗數(shù)據(jù)、使用時間、光照度等信息?？梢岳脗鞲衅?、電表等設備實時采集數(shù)據(jù)，或者通過定期抄錄和記錄方式獲取數(shù)據(jù)。

(2)監(jiān)測照明電氣系統(tǒng)能耗，通過安裝能耗監(jiān)測設備，實時監(jiān)測照明電氣系統(tǒng)的能耗情況。這些設備可以記錄每個照明設備或電路的能耗數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為圖表或報告，方便后續(xù)分析。監(jiān)測照明電氣系統(tǒng)的能耗有助于發(fā)現(xiàn)潛在的能源浪費問題，識別需要改進的區(qū)域。

(3)測試照明亮度和光照度，通過使用專業(yè)儀器進行照明亮度和光照度測試，可以驗證照明電氣系統(tǒng)的實際亮度和光照度是否符合設計要求。測試結(jié)果可以與相關標準或規(guī)范進行對比，判斷照明系統(tǒng)是否過照明或不足照明，并識別需要改進的地方。

(4)照明控制系統(tǒng)驗證，對安裝了照明控制系統(tǒng)的建筑，進行控制系統(tǒng)驗證非常重要。通過檢查控制設備的工作狀態(tài)和設置參數(shù)，確保其正常運行。同時，進行控制場景和模式的測試，驗證控制系統(tǒng)能否按照預期進行調(diào)光、開關和感應等操作。

(5)節(jié)能措施效果驗證，在實施節(jié)能改進措施后，需要對其效果進行評估和驗證。通過再次監(jiān)測能耗和光照度等數(shù)據(jù)，對比改進前后的差異，確定節(jié)能措施的實際效果。如果發(fā)現(xiàn)節(jié)能效果不理想，可以進一步優(yōu)化和調(diào)整措施以提高能效。

(6)培訓和意識提升，在監(jiān)測和驗證過程中，還可以進行員工培訓和意識提升。通過向工作人員介紹節(jié)能目標、措施的實施情況和能效數(shù)據(jù)，提高他們對節(jié)能重要性的認知，并指導他們正確使用照明設備和控制系統(tǒng)，盡量減少不必要的能耗。

5 結(jié)語

綜上所述，照明電氣節(jié)能設計在建筑工程中發(fā)揮著重要作用。通過合理選擇設備、智能控制、自然采光設計和能效評估等手段，可以降低照明電氣系統(tǒng)的能源消耗，實現(xiàn)能源的節(jié)約和環(huán)境的保護。建筑業(yè)應當在工程實踐中積極推廣和應用照明電氣節(jié)能設計，為可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。