建筑照明系統常用節能技術分析

【摘 要】本文介紹了建筑照明系統目前常用的節能技術，并分析各類技術的特點、優勢和節能效益及注意事項，望推進建筑照明系統節能工作。

【關鍵詞】建筑照明系統;節能技術;智能控制

Energy-saving Analysis in Building Lighting System

Zhang Lu

（Shenzhen Nandian Yuepeng Energy Conservation and Environmental Protection Research Institute）

ABSTRACT This paper introduces the energy-saving technology commonly used in building lighting system at present，and analyzes the characteristics，advantages，energy-saving benefits and matters needing attention of various technologies，to promote energy conservation of building lighting system

KEY WORDS Building lighting system，Energy saving technology，Intelligent control

當前，我國經濟發展進入新常態，產業結構優化明顯加快，能源消費增速放緩，但隨著工業化、城鎮化進程加快和消費結構持續升級，能源需求剛性增長，節能減排依然形式嚴峻、任務艱巨。建筑領域無論哪種類型的建筑，都需要用到電力，能源消耗較大，而建筑用能系統較為穩定，基本采用通用設施，是節能工作的重點領域。建筑中照明系統約占能耗的20%～30%，通過實施照明系統的節能工程，是落實建筑節能工作的一個重要方向，對推進建筑節能減排、深挖建筑節能潛力具有重要意義。

1 建筑照明系統的常用節能技術

目前建筑照明系統的節能，主要采用LED高效節能燈具。隨著科技的發展，智能照明系統也不斷普及，尤其是地下車庫的照明運行時間長，智能照明控制不斷優化實施。

1.1 照明設備采用LED高效節能燈具

隨著建筑節能的推廣實施，建筑照明設施目前基本采用高效節能燈具——LED燈具，新建建筑采用統一采購方式，既有建筑通過合同能源管理模式統一改造方式，也有直接采購LED燈具替換故障燈具逐步淘汰方式。

1.2 室內照明采用智能控制系統

建筑室內照明采用智能控制系統，根據周邊環境對照明設施智能管理。安裝照明燈具各回路的智能系統，通過監控中心對每個照明回路進行遠程開關操作，并設置多種控制策略實現自動控制。通過精確智能控制，實現照明系統的節能。

1.3 PV-LED地下車庫光伏照明系統

根據南方地區太陽能輻射資源條件，從提高亮度而不需要增加耗能入手，按最優性價比的經濟型配置設計，以太陽能光伏電力替代傳統市電，以高效非逆變智能控制方式在地下車庫建設直流低壓照明系統。該系統將高品質太陽能電池組件：控制器、太陽能專用蓄電池、LED照明負載集成為一個獨立且開放的“三元供電、兩元用電”的智能體系，為地下車庫提供20年使用壽命、平均照度不低于65LX的光伏LED照明應用系統。

1.4 地下車庫物聯網智能照明系統

地下車庫作為停放車輛的場所，必須保持良好的照明效果，現實生活中，車庫的使用也就車輛進出和人員走動的時間需要提供照明，大多數時間的照明都屬于“無效照明”。這些無效照明造成大量的電能浪費，增加了物業公司的經濟負擔，還浪費了大量的社會公共資源。所以，在地下車庫中實行“按需照明”、“節能照明”是社會發展的必然趨勢。采用LED“按需照明”的控制方式是未來地下車庫照明的發展趨勢，同時也是積極響應國家推行新能源，提倡低碳環保的政策。采用LED“按需照明”即物聯網智能照明系統的節能照明模式大幅度減少用電量，減少對社會公共資源的浪費。

2 建筑照明系統的常用節能技術特點分析

2.1 LED高效節能燈具優勢和效益分析

LED燈優勢：

1）節能：直流驅動，超低功耗，電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能50%以上;

2）高亮度、低熱量：LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多;

3）壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上;

4）環保：LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用;

5）堅固耐用：LED是被完全的封裝在環氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固，燈體內也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的。

節能效益：LED節電率較高。常用的LED燈如1.2mLEDT5一體化燈管額定功率12W/14W，內置驅動，傳統的T5熒光燈額定功率一般為28W，還需計入電子鎮流器功率，單燈節電率可達50%左右。1.2mLEDT8燈額定功率12W～16W，傳統的T8熒光燈額定功率一般為36W，還需計入電感鎮流器功率，單燈節電率高達60%以上。3WLED球泡燈可替換傳統的9W節能燈，單燈節電率高達66.7%;3WLED射燈可替換原35W射燈，單燈節能率更高。可見采用LED燈節能效益非常好，隨著LED燈技術日趨成熟，性能穩定，購置費用不斷降低，近幾年得到普及。

注意事項：1）LED驅動影響LED壽命。由電子元件組成，包括半導體元件，電阻，電容，電感等，這些元件都有使用壽命，任何一個器件失效都會導致整個電路的失效或者部分功能失效，驅動電路直接影響LED壽命;2）LED散熱。LED為冷光源，工作結溫不能超過限值，設計時還要留一定余量。整個燈具的設計要考慮外形美觀，安裝方便，配光，散熱等很多方面問題，若設計不合理，多余的熱能無法快速排除，燈具會積聚大量熱量，造成LED燈具壽命減短。

2.2 室內照明智能控制系統特點和效益分析

室內照明智能照明系統實現功能：

1）定時控制：根據日常的運行要求在不同時段采用不同燈光組合。例如白天上下班人流量大的時間段內定時開啟部分燈光;晚上營業時間段內開啟全部燈光;停止營業后僅開啟24小時照明回路。

2）場景控制：預設多種場景，例如全開模式、特定燈光等等，只需要在管理中心通過電腦鼠標按鍵便能進入相應的預設場景，實現整個區域的燈光效果的整體控制。通過場景控制可以根據實際情況對控制區域內的照明控制做靈活的調整。

3）單回路遠程控制。可對系統內任意單獨回路做遠程監控，實現比場景控制更精細化的控制效果。

4）日計劃管理。通過日計劃管理，系統可對每一回路的開閉時刻進行調整設定，滿足不同季節、不同節日的不同光環境要求。

節能效益：通過上述智能照明管理，統一管理精準控制，一般可以實現節約室內照明系統用電量的20%～30%左右。

注意事項：安裝工程大，適合新建項目。室內照明燈具種類多數量大，需安裝數百上千的照明回路智能系統，需投入大量開關控制器，安裝工程量大，既有建筑實施困難較大，適合于新建項目統一設計裝修。

2.3 PV-LED地下車庫光伏照明系統優勢和效益分析

PV-LED光伏照明系統優勢：

1）高效供電：系統通過控制器的最大功率點跟蹤控制保證高效供電，白天光伏電力直接驅動LED照明負載，多余光伏儲存在專用蓄電池內，晚上為LED燈具提供電力。

2）彈性照明模式：PV-LED照明系統日常使用中的品質穩定性，較傳統日光燈有極大提升，降低了維護頻率;滿天星布局下的燈具光線很柔和，照度均勻，使用者不會有昏暗的不舒適感;

3）安全性高：PV-LED系統是低壓系統，日常使用中具有很高的安全性;

4）獨立性：系統根據防火分區劃分為多個獨立直流小系統，其布局的特點使局部故障不會影響其他區域的使用;

5）有效儲能：PV-LED系統具有儲能系統，可以為停車場提供應急照明。。

節能效益：PV-LED系統采用的LED光源單位光通量為140Lm/W，普通LED燈具（交流）光通量為100Lm/W。即采用PV-LED技術，設計LED功率密度約為1W/㎡;相應亮度水平的普通LED燈具（交流）應為1.4W/㎡，加上感應開關設計功率密度為1.5W/㎡。同時，采用PV-LED技術，原則上全部采用光伏電力，考慮特殊陰雨天氣，市電作為補充電能，單位面積年市電補充量不超過1.3kWh/平米。而市電LED常規照明（全天按一半的工作點亮率計算）年用電量為1.5×24h×365d÷1000÷2=6.57kWh/平方米，節能率達80%以上。

注意事項：初投資費用較高。PV-LED光伏照明系統需安裝太陽能電池組件、光伏專用蓄電池組、光伏直流配流箱等，初投資費用較高。

2.4 地下車庫物聯網智能照明系統優勢和效益分析

地下車庫智能照明系統優勢：

1）經濟效益好：與傳統照明方案相比，可節約市電85%以上;2）智能化程度高：采用智能控制方式，通過聯網感應和精確數控技術自動點亮燈具，無需人為操作;3）多重節能管理：通過整合LED節能照明技術和智能控制技術，實現“按需照明”管理，無人或車輛通過時，系統自動關閉部分燈具，大大降低了能耗;4）分區控制管理：將每個防火分區的照明燈具分為3～4的照明區域，更能體現“按需照明”的理念，節能效果明顯;5）壽命長：通過“二亮一”和“循環亮”等控制模式，使燈具得以“休息”，得到有效散熱，延長燈具使用壽命。

節能效益：以物聯網LED智能照明系統以往項目實地測試統計數據，一天24小時內，車道部分全功率點亮的時間約為10小時，剩余14小時為“二亮一、二分之一功率點亮”節能照明模式;車位部分由于采用單燈感應點亮，全功率點亮時間不超過3小時（按3小時計算）。地下車庫傳統照明則全天24小時點亮，從點亮時間比較，節電率超過50%以上。

注意事項：需后期持續維護。智能控制系統的照明回路多，開關控制器多，需進行硬件維護，保證控制回路暢通，同時也需對軟件平臺進行定期維護，增加一定的運營管理費用。

3 總結

建筑照明系統，通過采用LED高效節能燈具、室內照明智能控制系統、PV-LED地下車庫光伏照明系統、地下車庫物聯網智能照明系統，在保證照度符合國家標準的情況下，精準有效控制照明系統，可實現照明系統節電率50%以上，大幅降低電力消耗，達到節約建筑照明設施能源消耗的目的，有效推進建筑節能減排工作。

參考文獻：

[1]譚東來 建筑電氣照明節能設計原則及措施[J].居舍，2019年7月（上）.

[2]梁志毅 民用建筑電氣設計中照明節能技術的應用研究[J].居舍，2019年6月（中）.

[3]冉鵬.建筑電氣節能設計及綠色建筑電氣技術分析[J].綠色環保建材，2018（07）.

作者簡介：

張璐，碩士，工程師，研究方向：建筑及工業節能

（作者單位：深圳市南電粵鵬節能環保研究院）