照明節能的技術措施淺析

劉玖增

摘 要：建筑電氣照明節能工程是關系到國民經濟的重要工程。低碳環保已經是所有工程建設領域必須重視的問題，它不僅關系到經濟低成本運行，也關系到人類生存和可持續發展的重要問題。而在電氣設計環節中，節能燈具的選擇，新國標的實施貫徹，和清潔能源的使用，已經是必須考慮的設計原則。

關鍵詞：照明；節能；燈具

中圖分類號：TU113 文獻標識碼：A

一、概述

在發達國家中，建筑日常運行能耗在社會總能耗結構中比重已經達到30%～40%。如圖1所示，照明、電梯以及電視能耗約占建筑運行能耗的14%左右。

以發達國家的現實來看，照明系統在社會總電力的消耗，正在成為節約經濟成本和能耗的重要突破口。

二、實施綠色照明的宗旨

1.節約能源

2015年我國總發電量為5.618萬億kWh，照明用電約占12%左右，如果把先有的白熾燈全部替換為節能燈，年可節電480億kWh，這相當于2014年三峽水電站一半的發電量，可見節能潛力巨大。

2.保護環境

火力發電是我國社會用電的主體，發電過程中產生的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等會產生明顯的溫室效應。空氣中80%的二氧化碳是來自于化石燃料的燃燒。據美國資料顯示，每減少1kWh的電能，可以降低大量的溫室氣體和大氣污染物，見表1。

3.提高照明質量

照明設計首先應該符合該場所視覺上的工作需要。照度均勻度，眩光控制，光源顯色性和燈具壽命電器以及附件的耗能是設計時必須考慮的要素。

三、建筑照明狀況的分析

大型公共建筑按照不同的類型分為辦公樓類，賓館酒店類，商場類和其他綜合性建筑。2012年民用建筑能耗統計數據分析報告將不同類型的公共建筑能耗統計如圖2、圖3、圖4所示。

由圖2～圖4可知，大型公共建筑的中央空調系統，照明設備布置的高密度，都造成了單位面積能源消耗高。空調和照明系統的能耗站到全部電能消耗的60%～80%，大型公共建筑運行能耗狀況見表2。

大型公共建筑中商場和賓館酒店占到絕大多數比例，其單位面積能耗明顯高于寫字樓和其他建筑。隨著經濟的發展，此類建筑數目只增不減，它們的總能耗會只升不降，由此可見，實施節能照明的意義重大。

四、綠色照明經濟效益

在相同照度條件下，緊湊型熒光燈取代白熾燈可以達到的節能效果，見表3（未計鎮流器功耗）。

直管形熒光燈升級換代后的節電效益見表4（未計鎮流器功耗）。

五、實施照明節能的技術措施

1.正確選擇照度標準值和照明功率密度限值

新國標GB 50034-2013《建筑照明設計標準》修訂了照明功率密度限值（LDP）。在2004版的基礎上降低了照明功率密度限值。

從表5對比中，可以看到新國標的LPD限值比2004版標準在民用建筑方面的LPD限值降低了14.3%～32.5%（平均值約為19.2%），工業建筑等各類場所降低了約7.3%。

以美國為例，其照明節能標準ANSI/ASHRAE/IES90.1該標準在近10年來經過了兩次修訂，每次修訂的LPD限值平均約降低20%。今年來隨著照明節能技術的不斷發展，光源光效有了較大的提高，以直管型熒光燈為例，其光效提高約12%。鎮流器能效提高了約4%～8%。因此，燈具產品節能技術的提高為設計中降低LPD限值提供了可能性。

2013年的新標準，組織了各大設計院對13類建筑共510個實際工程案例進行了統計分析。對這些建筑在新舊標準中的情況達標情況進行了統計分析，見表6。

通過表6可以看到，通過合理選擇高效節能燈具，在多數情況下，按照2013年新版國標，是可以滿足LPD限值要求的。同時在室型指數較小的房間修正后，達標率可以在90%以上。說明新標準的LPD是切實可行的。

2.合理選擇照明方式

（1）盡量采用混合照明。

（2）采用分區一般照。

（3）采用加強照明。

（4）采用高強度氣體放電燈的間接照明。

（5）在設備上裝燈。

3.使用高光效照明光源

（1）選用直接敞開式燈具

一般在室內照明中，首選緊湊型高效節能熒光燈。設計時還要考慮燈具效率。燈具效率越高，燈具的光能效果也就越好。表7就是熒光燈燈具和高強氣體放電燈的效率

由表8可知，由于沒有遮擋，開敞式燈具具有更高的光通量，效率最高。2013年新版的建筑照明標準規定開敞式燈具不低于75%，所以在炫光，美觀，安全能滿足要求的情況下，盡量使用開敞式燈具。

（2）合理利用反射罩提高燈具效率

①具有良好反射條件的燈罩（如表面光滑，反射率高），可以降低對光線的吸收。

②反射燈罩的固定角度，可以約束光線在一定角度內反射，減少光線在空間內散射損失，最大限度地提高光源光通量在被照射面和區域內的利用效率。

③通過在燈具反射罩上噴涂鍍膜或涂膜后，提高光線反射效果，所以，一般情況下應該優先選用采用鍍膜或涂膜處理的燈具產品。

（3）正確選用各類照明燈具的鎮流器

傳統電感式鎮流器采用電感線圈結構，所以自身存在明顯的消耗，而相比電子鎮流器可以降低大概7%的能耗。

從表9可以看到：

（1）普通電感鎮流器功耗大，不是節能型鎮流器。

（2）節能型電感鎮流器功耗較低，節能效果顯著。

（3）電子鎮流器具有高能效，無頻閃，噪聲低，所以應積極使用電子鎮流器。

六、照明配電及控制節能

1.盡可能選擇銅材導線

照明系統常用3類導線：母線，電纜，低壓絕緣導線。在實際工程應用中，多采用銅芯線。價格上銅芯線雖然高于鋁芯線，但論其綜合效應，卻遠優于鋁材。原因如下：

（1）相同面積時，銅芯導線載流量是鋁芯導線的1.3倍。

（2）銅母線承受應力是140MPa，鋁母線是70MPa，相比下鋁母線更易變形，對短路電流產生的破壞應力，銅材的承受耐力是鋁材的兩倍。

（3）銅的電阻率ρ=0.0188Ω·mm2/m，鋁的電阻率ρ=0.0317Ω·mm2/m，相同電流下，銅芯導線的面積要小于鋁芯導線。

（4）銅材的阻燃性優于鋁材。

2.照明燈具的端電壓，應控制在額定電壓的95%～150%范圍內，過高的電壓會縮短燈管壽命，過低的電壓，會降低照度，影響照明效果。

3.當氣體放電燈配備電感鎮流器時，應采用電容補償措施，使功率因數提高到0.9。必要時，可在燈具內裝設補償電容，降低電壓損失。

4.三相配電線路的各相負荷應分配平衡，最大相線的相負荷不應大于三相平均負荷的115%，最小相線的相負荷不應小于三相平均負荷的85%。

5.公共建筑和工業建筑，宜采用集中控制，為了節能，宜按建筑使用條件和天然光狀況分區，分組控制。

七、利用太陽光節能

利用太陽光節能包括兩方面：

1.收集太陽光，利用導光系統將其進行反射導入到室內，補充室內照明。

天然光導光系統由兩部分組成：控制和收集系統。

（1）控制系統是指利用計算機系統根據當地的經緯度和每小時的日照條件，計算出該建筑每天的日照角度。

（2）太陽光收集系統則根據不同的日照角度來調節反射裝置的角度，從而最大限度地將太陽光導入室內。并根據照度感應器，將反射裝置和室內照明裝置相結合，調解室內光源，做到與太陽光互補，最大限度地達到利用太陽光節能的效果。

2.采用光電效應原理利用天然光

將半透明非晶硅膜光伏電池作為透光玻璃，安裝在采光天棚上，形成既可透光又可發電的采光天棚。

圖5是青島火車站光伏一體化建筑的2000㎡采光頂棚，光伏發電103kW。

3.智能控制照明系統

該系統一般分為：場景控制，照明電壓控制

（1）場景控制是指根據場所被使用時的狀況，將照明強度分為幾個階段，采用不同的照度，以達到節能目的。例如大型會議，可將會議分為入場、預備、報告、結束、清掃等階段。不采用同一照度標準，而是為這幾個階段，實施不同照度。

（2）過電壓和冷態沖擊是影響燈具壽命的兩大因素。采用智能監測控制系統檢測并抑制電網沖擊電壓和浪涌電壓，穩定燈具的端電壓。并采用軟啟動和軟關閉技術，降低燈絲的熱沖擊，既可以延長燈具壽命又可以減小過電壓引起的眩光。以熒光燈管為例，在啟動時加載足夠的額定電壓激發熒光，照明啟動后，監測并適當調低燈具端電壓，進入節電模式。一般大型場所采用此類技術，節電效果明顯。

結語

本文對建筑照明節能措施進行了一定的分析和總結。照明節能是節能總體工程中重要的一部分，其對社會建設方面能夠起到顯著的經濟效果。主要內容包括節能燈具的使用，新版照明國標的貫徹，以及充分利用新技術等。在照明電氣設計中，綜合使用這些要素，將明顯提高照明效率，降低能源消耗，為國民經濟的發展有明顯的助推作用。

參考文獻

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[2]何葉.建筑電氣照明節能技術的研究[D].長安大學，2014.

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