重慶公共建筑照明節(jié)能改造適宜技術(shù)研究及應(yīng)用

林學(xué)山，廖袖鋒，張元

（1重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401133；2重慶市合川區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401520；3重慶星能建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展有限公司，重慶 401121）

重慶公共建筑照明節(jié)能改造適宜技術(shù)研究及應(yīng)用

林學(xué)山1，廖袖鋒2，張元3

（1重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401133；2重慶市合川區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401520；3重慶星能建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展有限公司，重慶 401121）

建筑照明用電是建筑能耗的重要組成部分，該文針對建筑照明系統(tǒng)能效較低的特點，集成采用高效光源和燈具、智能控制方式等節(jié)能改造適宜技術(shù)，并將適宜技術(shù)在重慶市某辦公建筑進(jìn)行應(yīng)用，照明節(jié)能率超過20%，實現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)。

建筑照明系統(tǒng)；既有建筑;節(jié)能改造；適宜技術(shù)；示范項目；綜合照明;高頻電子鎮(zhèn)流器

0 引言

據(jù)統(tǒng)計，重慶城鎮(zhèn)7.4億m2既有建筑中未采取節(jié)能措施的建筑達(dá)4.3億m2，非節(jié)能建筑比重較大，在建筑領(lǐng)域耗能較高，既有建筑節(jié)能改造勢在必行。公共建筑面積占不到城鎮(zhèn)建筑總量的4%，但是卻消耗了建筑能耗總量的22%[1]。其中，公共建筑一般照明標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置較高，照明設(shè)施使用時間長，照明在公共建筑使用能耗占能耗總量的15%以上[2]。因此，照明系統(tǒng)節(jié)能改造對降低建筑綜合能耗具有重要意義。而且，照明系統(tǒng)的節(jié)能改造因投資少、節(jié)能貢獻(xiàn)率高、實施難度小，在已實施節(jié)能改造的項目中被廣泛應(yīng)用。但是，建筑照明節(jié)能改造存在“改造就是換燈”等技術(shù)單一應(yīng)用不當(dāng)?shù)膯栴}[3～6]。本文在對建筑照明技術(shù)進(jìn)行梳理后，提出采用高效節(jié)能照明光源和高效的燈具，選取合理的智能控制方式的綜合照明等節(jié)能改造技術(shù)路線。重點將適宜技術(shù)應(yīng)用于重慶市某辦公建筑，驗證其有效性。

1 建筑照明節(jié)能改造中存在的問題

（1）照明節(jié)能技術(shù)單一，改造內(nèi)容里燈具替換多，節(jié)能控制方式改造少。

（2）節(jié)能燈具選擇不合理，認(rèn)為熒光燈和LED燈就是高效的，忽略了高效的熒光燈參數(shù)與其配套電器的選擇，以及LED燈照明質(zhì)量的變化及后期維護(hù)成本。

（3）照明效果不能保證，燈具替換后，照明密度值大大降低，節(jié)能率顯著提高，但照明質(zhì)量（如照度、統(tǒng)一眩光值UGR、一般顯色指數(shù)Ra）、改造前后照度是否能達(dá)到《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004以及《公共建筑節(jié)能（綠色建筑）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ50-052-2013的規(guī)定，是需要檢測權(quán)威部門的檢測報告和后期考核。

（4）節(jié)能量核定的方法不夠全面，對改造節(jié)能控制方式的項目，其節(jié)能率如何計算有待研究。

2 建筑照明節(jié)能改造適宜技術(shù)

2.1 通用技術(shù)

建筑能耗可以通過降低照明功率或者減少使用時間來降低能耗。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）采用高效燈具替代效率較低的光源，需考慮光源尺寸、形狀和照度，目前主要采用，T5替換T8、采用高效節(jié)能的LED燈等，節(jié)能40%以上。

（2）鎮(zhèn)流器，采用高頻電子鎮(zhèn)流器替代電感鎮(zhèn)流器，需考慮與光源的匹配，自身功耗可降低達(dá)60%[7]。

（3）節(jié)能燈具，開敞式替代保護(hù)罩式，反射率可以提高20%以上，但需與裝修同步進(jìn)行，節(jié)能改造采用較少。

（4）局部開關(guān)。在工作區(qū)域附近安裝局部開關(guān)來控制局部照明，減少大范圍的空間照明。

2.2 節(jié)能控制技術(shù)

（1）房間空閑時關(guān)閉的計時電路。預(yù)置定時器包括彈簧發(fā)條單元和嵌入預(yù)置電子定時器的開關(guān)；天文定時器用來控制室外照明，能自動與每天日出日落的時間校準(zhǔn)；24h定時器每天開關(guān)照明負(fù)載幾次，每天都重復(fù)這個時間表；天數(shù)剔除的定時器允許從時間表剔除幾天。

（2）教室、辦公室、圖書館、商場等房間開窗側(cè)與內(nèi)側(cè)分別設(shè)燈光控制開光，充分利用自然光；或采用自然光照度檢測模式，即照度滿足要求時關(guān)燈，不滿足要求時開燈，實現(xiàn)智能化控制。

（3）工作區(qū)域無人時關(guān)閉相應(yīng)電燈的感應(yīng)傳感器控制，節(jié)能量如表1所示[8]。

表1 感應(yīng)控制潛在節(jié)能量表

3 應(yīng)用實例

3.1 工程概況

重慶某辦公樓為一類高層辦公類建筑，耐久年限為50年。建筑總體規(guī)模設(shè)置為地下2層，地上27層，屋面標(biāo)高99.8m。主要由停車場、食堂、會議室、辦公室等功能房間組成。總建筑面積為72158.1m2，空調(diào)采暖面積39368.7m2。

辦公樓的照明設(shè)施分為三大類：辦公室主要采用600×600格柵燈盤，為T8管徑的雙端熒光燈，自帶管中管的反射燈罩，單只燈管裝機(jī)功率為9W；會議室照明為節(jié)能筒燈和熒光燈槽，采用自鎮(zhèn)流的緊湊型節(jié)能燈，有U形管和螺旋管兩種節(jié)能燈，燈槽內(nèi)采用普通T8熒光燈；通道燈主要為節(jié)能筒燈和吸頂燈，由緊湊型節(jié)能燈和環(huán)型熒光構(gòu)成；廁所安裝了紅外智能控制，洗手臺的光源采用白熾燈。照明系統(tǒng)總裝機(jī)功率為351.59kW，照明開關(guān)采用分組控制，燈具類型及功率如表2所示。

3.2 照明存在問題

表2 建筑照明燈具類型及參數(shù)

對辦公建筑進(jìn)行了現(xiàn)場勘察，對該建筑的辦公室、會議室、電梯前室和通道進(jìn)行了實地測試分析。得出以下結(jié)論。

（1）建筑照明總裝機(jī)功率為351.59 kW，總面積為72158.1 m2，照明裝機(jī)功率的平均負(fù)荷密度只有4.87W/m2，辦公室平均照度214 lux，最高350 lux，最低141 lux，選取的有代表性房間測試結(jié)果詳見表3，低于照明規(guī)范 《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004目標(biāo)值。

（2）辦公室普通照明燈具均為T8管徑雙端熒光燈。

（3）廁所采用紅外感應(yīng)的智能控制方式，光源為白熾燈，屬于淘汰的不節(jié)能產(chǎn)品。

表3 辦公樓測試照度表

3.3 照明節(jié)能改造方案

3.3.1 通用技術(shù)

采用管中管T5燈具減少照明裝機(jī)功率。“管中管”即在原有的T5成套燈具上增加陶瓷納米技術(shù)的光罩，工作頻率在40Khz以上，表面玻璃管與內(nèi)管分離，減少因燈管不潔凈導(dǎo)致的效率下降，發(fā)光效率約為100lm/m2。TK120-18W可替換28W的T5雙端熒光燈，TK60-9W可替換14W的T5雙端熒光燈。T5燈管采用三基色稀土熒光粉，光線柔和，顯色指數(shù)80以上接近自然光。與原T8燈相較，節(jié)能的同時也改善了視覺效果。

3.3.2 節(jié)能控制技術(shù)

廁所有里外兩間，外間為洗手池區(qū)，里間為便池區(qū)，外間安裝了紅外感應(yīng)的智能控制開關(guān)，里間仍舊由翹板開關(guān)控制。根據(jù)其使用特點制定以下方案。

（1）將紅外感應(yīng)開關(guān)位置移動到恰當(dāng)位置，入廁可以正常觸發(fā)開關(guān)，通道外人員經(jīng)過不會觸發(fā)開關(guān)。

（2）采用可以頻繁啟停的LED燈更換發(fā)光效率很低的白熾燈可實現(xiàn)較大的節(jié)能率。

（3）由于里間為便池區(qū)，線路承載的負(fù)載除了照明外還含有通風(fēng)設(shè)備，為了保持通風(fēng)效果，采用時控開關(guān)進(jìn)行控制。

3.4 節(jié)能效果分析

3.4.1 通用技術(shù)

辦公樓更換為更節(jié)能的T5管中管熒光燈，節(jié)能效果如表4所示。

表4 辦公區(qū)高效燈具改造前后的節(jié)能效果對比

其中LED管型燈替代功率為208.44kW，替換后93.80kW，每天工作時間9h，除去節(jié)假日，每年使用250d，則該項節(jié)能量△EZM1=（208.44-93.80）X9X250=257940kWh。

3.4.2 節(jié)能控制技術(shù)

采用時間控制器對夜間照明進(jìn)行事件控制，減小夜間巡邏的照度避免照明浪費，通過該項改造可有效降低夜間照明能耗20%。

該項改造節(jié)能量EZM2=180X0.15X15X365=147825kWh。

將廁所內(nèi)的照明改為紅外感應(yīng)開關(guān)控制的LED球泡燈，紅外感應(yīng)裝置根據(jù)環(huán)境的光線亮度智能控制燈具的啟停，提高自然光利用效率，節(jié)能效果如表5所示。

表5 廁所高效燈具改造前后的節(jié)能效果對比

廁所照明每天工作時間為4h，每年工作天數(shù)為250d；安裝了LED燈，采用智能開關(guān)后每天工作時間為1h，每年使用天數(shù)為250d， 則該項節(jié)能量△EZM3=（5.432X4X250）-（1.512X250）=5040kWh。

通過節(jié)能改造，光源能效得到提高，照明系統(tǒng)節(jié)能率21.36%，并且照度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論

本文集成提出建筑照明采用高效光源和燈具，選取合理的智能控制方式等節(jié)能改造適宜技術(shù)，并將適宜技術(shù)在重慶市某辦公建筑進(jìn)行應(yīng)用，實現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)。通過節(jié)能效果分析，驗證了適宜技術(shù)在建筑照明系統(tǒng)節(jié)能方面的有效性，并未考慮照明和空調(diào)系統(tǒng)的相互影響，僅為其他建筑照明節(jié)能改造提供參考。

[1]林學(xué)山，彭家惠，姜涵.重慶市建筑能耗宏觀統(tǒng)計和計算研究[J].建筑節(jié)能， 2008， （12）.

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[3]王麗慧，黃晨，周潔，等.對既有建筑改造節(jié)能潛力分析的幾點思考[J].流體機(jī)械， 2010，38 （2）:82-86.

[4]趙武斌.解析綠色照明工程[J].燈與照明，2007（3）:13-16.

[5]張永彤.照明節(jié)能問題探討[J].電器應(yīng)用，2007（5）:26-27.

[6]王玉卿，王浩然.公共建筑照明、控制與節(jié)能概論[J].智能建筑電氣技術(shù)， 2012.（6）.

[7]王建華，王金安.高效電子鎮(zhèn)流器在超市節(jié)能照明中的應(yīng)用 [J].電力需求側(cè)管理，2008（04）.

[8]Thumann A.Lighting Efficiency Applications[M].2nd ed.[S.L]:The Fairmont Press，1992.

Study on Adapted Technique for Energy Saving Reconstruction of Public Building Lighting System in Chongqing

Building lighting isamajor componentofbuilding energy consumption.Based on the low energy efficiency ofbuilding lighting system,adapted techniques for energy saving reconstruction are applied like integrated adoption of high efficient lighting and intelligent control.W ith the application of adapted techniques in an office building in Chongqing,the energy saving ratio of lighting surpasses 20%and the goal of building energy saving is achieved.

building lighting system；existing building；energy saving reconstruction；adapted technique；demonstration project；high-frequency electronic ballast

TU111

A

1671-9107（2014）06-0042-03

基金論文：該論文為重慶市科委科技惠民計劃項目（項目編號：cstc2013jcsfA90002）論文之一。

10.3969/j.issn.1671-9107.2014.06.042

2014-05-09

林學(xué)山（1979-），男，山東濱州人，碩士研究生，注冊公用設(shè)備工程師，主要從事綠色建筑、建筑節(jié)能等方向的研究。

孫蘇，李紅