談建筑照明系統中的節能優化設計

郭思宇 張敏慧 羅宇德

(1.河南科技大學，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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談建筑照明系統中的節能優化設計

郭思宇1張敏慧1羅宇德2

(1.河南科技大學，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)

將建筑照明系統作為降低建筑能耗的切入點，分析了現有照明系統存在的問題，從利用自然采光、使用高效光源、完善自動控制系統等方面，闡述了建筑照明系統的節能優化措施，從而達到降低能耗的目標。

建筑電氣系統，照明系統，節能設計

0 引言

建筑照明系統是建筑物內滿足采光要求的重要部分。隨著建筑物體積的增大，建筑物內功能分區的復雜性增加，自然采光已經不能滿足室內人員的工作生活要求，需要照明系統提供穩定的光源。特別是近20年來，隨著建筑業的快速發展，人們在大型建筑內的活動時間日趨增長，很多建筑照明系統不論白天黑夜連續工作，建筑照明系統對于電力的需求是巨大的。有資料統計，建筑運行能耗中應用于照明系統的能耗大約占40%～60%。此外由于照明系統的散熱效應，其廢熱所造成建筑冷負荷增加，導致空調能耗增加3%～5%，因此從建筑照明系統入手尋求降低建筑能耗的方法是很有意義的。

1 建筑電氣系統與照明設備

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

建筑照明系統在設計初期就需要滿足節能要求。GB 50034—2004建筑照明電氣設計標準中規定：在建筑照明設計中，貫徹國家的法律、法規和技術經濟政策，符合建筑功能，有利于生產、工作、學習、生活和身心健康，做到技術先進、經濟合理、使用安全、維護管理方便，實施綠色照明。選擇光源時，應在滿足顯色性、啟動時間等要求條件下，根據光源、燈具及鎮流器等的效率、壽命和價格在進行綜合技術經濟分析比較后確定。建筑設計中對照明系統的要求需要考慮到節能的方面，由于建筑物的實際使用狀況復雜不定，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行歸納總結，為以后的設計提供指導[1]。

2 現有照明系統存在的問題

前已述及建筑物的使用功能對照明系統有著對應的要求。如電影院等需要無光的環境，而展覽館等則需要有明亮的環境，然而現有建筑很多情況下在建筑初期的設計與其投入使用之后的功能存在差異，因而導致其結構設計方面對于采用的需求發生偏差，從而導致后期需要用人工照明系統來彌補。此外，建筑照明系統多采用人工控制，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，二來會出現人員離開時忘記關燈等現象，導致徹夜開燈，造成浪費。

3 節能優化設計措施

在對電氣進行節能設計上，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荷。盡可能的使建筑物內照入更多的自然光是建筑設計階段所需要解決的一大難題，建筑物從自身結構形式上應該考慮到實現對光線的最大利用。從自然采光的角度而言可采取以下兩種方式：

1)根據建筑所在地點合理的設計建筑朝向。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，建筑群應具有合理的密度，建筑物的間距、朝向均要根據建筑的使用要求和當地的氣象條件決定，此外，地勢的變化和建筑物體量的削切也可以補償實際間距。

2)建筑物自身應能夠透射更多的自然光。窗戶是建筑室內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，合理的層高設置也是優化室內采光的重要方式，所以建筑專業人士對于電氣照明的學習非常有必要。對于大型建筑，例如美術館、火車站等，可以采用中庭來采光。室內裝飾構件也會影響到采光的效果，在進行裝修時應盡量少的遮擋光路。

3.2 使用高效光源

隨著照明產業的發展，人工光源的質量日益提高，節能燈具也逐步占據市場。燈具反射面的反射比越高，反射面設計越合理，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在0.75以上。熒光燈、高強度氣體放電燈燈具效率應滿足GB 50034—2004建筑照明設計標準第3-3-2條要求[2]。

照明方式的改變同樣可以實現能源的高效利用。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照明，不同的區域對照度的要求有一定的差異；

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，增設局部光源以滿足某些生產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

樓宇集中控制是近年來建筑發展的一大熱點，其主要目的就是實現對建筑設備的集中管理與維護。建筑物的不同功能分區的使用時間和強度是不同的，就照明系統而言，采用傳統的人工開關式控制方式無疑會增減人工成本[3]，集中的電腦控制系統可以有效解決該問題。通過預先設置的各個功能區的使用時間自動開關照明設備，將浪費減少到最低。此外，集中的控制系統還可以與空調、電子設備等聯網，形成一套完善監控系統，將建筑物內的用電負荷統一管理，科學規劃，減少不必要的浪費。

3.4 引入太陽能系統

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今能源應用類學科所研究的熱點，目前對太陽能的利用還存在諸多不便，如光電轉化能力低、無法實現無間斷使用、建筑屋頂可鋪設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，而重要用電設備依然采用電網供電。

4 結語

建筑照明系統占據了較大的建筑用電負荷，從建筑照明系統角度入手是降低建筑能耗的一個很好的切入點，建筑照明系統的合理設計可以在很大程度上降低不必要的浪費，建筑本身的結構優化也可以減少對人工光源的依賴。國家在加大城市建設進程的同時，也應該同步改善建筑能源結構，實現建筑的綠色化。同樣，作為建筑行業的從業者，也應該樹立綠色意識，積極推廣節約能源的理念，調動全民節約的熱情。

[1] 任 紅.綠色照明與建筑照明節能設計[J].電氣應用,2009(7):22-25.

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

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

[4] 王立雄.建筑照明節能的新途徑[J].照明工程學報,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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