民用建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

金祿

【摘要】根據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查，民用建筑電氣照明系統(tǒng)所消耗的電量占整個(gè)建筑耗電量的1/5到1/3左右。我們國(guó)家的電氣照明裝置大多是低效照明，所以我國(guó)的電氣照明系統(tǒng)在節(jié)能上有很大的潛力。本文將從照明系統(tǒng)的材料與設(shè)計(jì)等方面展開論述，討論我國(guó)民用建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能的可能性。

【關(guān)鍵詞】民用建筑;電氣照明系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

一、照明裝置的選擇

1.選用高能效的電光源

在民用建筑電氣照明系統(tǒng)中，要想節(jié)能，選擇高能效的電光源是最直接最簡(jiǎn)單的方法。高能效的電光源能夠有效的使照明系統(tǒng)節(jié)能。表1是各種常見的電光源[1]。

從表1中，可以看出普通的白熾燈的綜合能效平均值為28.65×103·1mh/m，鹵鎢燈的綜合能效平均值為40.5×103·1mh/m，它們倆均在50×103·1mh/m以下。而三基色熒光燈的綜合能效平均值為1275×103·1mh/m，其他的熒光燈的綜合能效要比它低一些，比白熾燈和鹵鎢燈要高，其他的熒光燈綜合能效適中。白光LED燈的綜合能效和三基色熒光燈接近，最高的是高壓鈉燈和高頻無(wú)極燈，它們兩的綜合能效均超過(guò)2000×103·1mh/m，電光源的光效越高，它的壽命越長(zhǎng)，綜合能效也更高，它的節(jié)能效果會(huì)更好。

表2是在50000h的時(shí)間里，白光LED燈，白熾燈，優(yōu)質(zhì)緊湊熒光燈的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表，其中電費(fèi)按0.5元/度計(jì)算的。

從上表中，可以看出，普通白熾燈耗能大，綜合能效低。在民用建筑電氣照明系統(tǒng)中不建議使用它，而應(yīng)該使用優(yōu)質(zhì)緊湊型的熒光燈或者是白光LED燈。這兩種燈耗電能較少。白光LED雖然費(fèi)用較高，但是它壽命長(zhǎng)，消耗電能較少。民用建筑要想更加的節(jié)能，電氣照明系統(tǒng)首選白光LED燈。

管徑不同的熒光燈在光效上也不同，在節(jié)能上也一樣不同。下表是細(xì)管徑的熒光燈代替粗管徑熒光燈的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[2]。

由上表可以看出，T8替換成T12后節(jié)電率達(dá)到25.4%，T5替換成T12后節(jié)電率達(dá)到31.4，細(xì)管徑的熒光燈代替粗管徑的熒光燈，節(jié)能更優(yōu)。

高頻無(wú)極燈的節(jié)能效果是最好的，民用建筑電氣照明系統(tǒng)在電光源的選擇上要根據(jù)實(shí)際的情況，而不是任何的地點(diǎn)都選擇高頻無(wú)極燈。在實(shí)際的生活中選擇照明裝置的時(shí)候，還要看周圍的環(huán)境，要讓燈具在照度、顯色性以及色溫上都能滿足人們的需求。要在不同的場(chǎng)合選擇合適的高能效的電光源。

○1商場(chǎng)里的應(yīng)急照明，它需要瞬時(shí)啟動(dòng)，它的開關(guān)，在這種環(huán)境下，就需要采用白熾燈鹵鎢燈等。

○2在日常的辦公室，學(xué)校的教室以及低于4.5m的工廠車間里，可以選擇白光LED，或者是優(yōu)質(zhì)的直管熒光燈。尤其是在高度較低的場(chǎng)所，這種環(huán)境更適合采用高能效的三基色熒光燈。細(xì)管熒光燈比粗管熒光燈節(jié)能效率高，在民用建筑的電氣照明系統(tǒng)中，應(yīng)采用T5和T8這兩種細(xì)管徑高效熒光燈，盡量不使用T12的熒光燈。

○3火車站、足球場(chǎng)以及工業(yè)的鍛工車間這些場(chǎng)合對(duì)辨色沒(méi)有太高的要求，這種環(huán)境下可以采用高壓鈉燈。它是氣體放電光源，光效大，壽命長(zhǎng)，綜合能效高，但是它顯色性差，所以它適合商場(chǎng)存放貨品的倉(cāng)庫(kù)、廣場(chǎng)、道路等。

○4金屬鹵化物等顯色性較好，綜合能效也適中，它很適合高大建筑物的照明。

2.選用高效率的燈具

（1）選用直接型、開敞式燈具

燈具的效率越高，它發(fā)出的光能就越大，光能越大，燈具的節(jié)能效果就會(huì)更好[3]。表4是熒光燈燈具和高強(qiáng)氣體放電燈燈具的效率表。

由表4和表5可以看出，開敞式燈具的燈具效率高，發(fā)出的光能較多。在民用建筑電氣照明系統(tǒng)中，使用開敞式的燈具，節(jié)能效果較好。

（2）選用節(jié)能鎮(zhèn)流器

鎮(zhèn)流器是燈具上的附件，節(jié)能的鎮(zhèn)流器能夠讓燈具更加的節(jié)省電能。

由上面的圖表可以看出，普通電感鎮(zhèn)流器消耗能量較大，在價(jià)錢上節(jié)能型的電感鎮(zhèn)流器雖然比普通電感鎮(zhèn)流器貴，但是它消耗能量要比普通的電感鎮(zhèn)流器要小。而電子鎮(zhèn)流器它消耗的能量最小，同時(shí)它的能效高，噪聲還小，在民用建筑電氣系統(tǒng)中，應(yīng)積極的使用帶子鎮(zhèn)流器的燈具，這對(duì)節(jié)約能源有很大的幫助。

（3）使用帶有優(yōu)質(zhì)反射罩的燈具

想要節(jié)能除了在電光源和鎮(zhèn)流器上選擇更節(jié)能的，對(duì)于燈具的燈罩也要選擇優(yōu)質(zhì)反射率的。這種燈罩能夠加強(qiáng)它對(duì)光的反射，從而降低了它對(duì)光的吸收，同時(shí)它又能將光束限定在自身之內(nèi)，這樣能減少光在空氣中的損耗，優(yōu)質(zhì)的反射罩能提高燈具的光通量，能使得燈具照亮的地方更加的明亮。這種優(yōu)質(zhì)的反射罩一般都進(jìn)行鍍膜或者是涂膜處理。在民用建筑的電氣照明系統(tǒng)中選擇的燈具要有鍍膜的優(yōu)質(zhì)燈罩，這能更加的節(jié)能。

二、優(yōu)化照明供電設(shè)計(jì)

1.減少輸電線中的電能消耗

母線、電纜、低壓絕緣導(dǎo)線是電氣照明系統(tǒng)中常用的。現(xiàn)實(shí)生活中，輸電線有銅芯和鋁芯。銅芯雖然比鋁芯的價(jià)格貴，但是以它為芯的導(dǎo)線在輸電的過(guò)程中要比以鋁為芯的導(dǎo)線消耗的電能要小。比如在電氣照明系統(tǒng)中的母線中，銅芯能承受140Mpa，而鋁芯只是它的一半，是70Mpa。同時(shí)由于銅比率的阻燃性更大，在電氣照明系統(tǒng)中使用它更安全。在電阻率上，銅是0.0188Ω·mm2/m，鋁的則為0.0317·mm2/m，鋁的電阻更大，在輸電線中，鋁芯消耗的電能更多。在民用建筑的電氣照明系統(tǒng)中，輸電線上的電能消耗也不能忽視，在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中，要盡量縮短輸電線路的長(zhǎng)度，這既減少了對(duì)電能的消耗，也減少了對(duì)有色金屬的能源消耗。

2.電源設(shè)在負(fù)荷的中心

在民用建筑電氣照明系統(tǒng)的施工中，要將其中的配電箱設(shè)置在系統(tǒng)的負(fù)荷中心，這樣才能減少電能的損失[4]。

P=I2R

R=R0L

I——電流

R——電阻

R0——單位長(zhǎng)度電阻

L——導(dǎo)線長(zhǎng)度

由上邊的兩個(gè)公式可以看出，輸電線路電能的損耗和I、R0、L相關(guān)。

S是電源中心，以它為中心，計(jì)算出A、B等各個(gè)終端負(fù)荷產(chǎn)生的由于線路輸送導(dǎo)致的損失的電能。當(dāng)S處在系統(tǒng)負(fù)荷中心的時(shí)候，損耗的能量最小。

三、合理配光

在不同的環(huán)境和建筑物內(nèi)，人們對(duì)光的要求不是越亮越好。所以在根據(jù)現(xiàn)實(shí)的施工環(huán)境和用戶的需求，運(yùn)用材料反射出的光和燈具的光相結(jié)合，打造出用戶需求的光照環(huán)境。這對(duì)于民用建筑的電氣照明系統(tǒng)也能很好的節(jié)能。下表是建設(shè)工程施工中，常用的飾面材料的反射系數(shù)表。

通過(guò)上表，在民用建筑電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)用戶的需求，將燈具的光照度和各種飾面材料的反射的光照度相結(jié)合，根據(jù)建筑物內(nèi)的實(shí)際功能環(huán)境需求，合理的進(jìn)行配光，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

四、智能照明系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)能有效的降低民用建筑電氣照明系統(tǒng)的能源消耗。智能照明系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)光源開關(guān)和調(diào)光。現(xiàn)代社會(huì)是智能化的社會(huì)。隨著它的發(fā)展，智能照明系統(tǒng)在民用建筑的應(yīng)用中越來(lái)越廣泛。下表是某辦公室使用智能照明系統(tǒng)的耗電量和傳統(tǒng)上班模式的耗電量對(duì)比。

傳統(tǒng)上班模式，早上員工七點(diǎn)來(lái)到辦公室后，打開燈，燈一直在消耗電能直到晚上最后走的員工將燈關(guān)掉。一整天的照明程度都是最大，都一直在保持。而使用智能化照明的電氣系統(tǒng)，從表中可以看出，當(dāng)早上最早的一名員工來(lái)到辦公室，智能照明系統(tǒng)是準(zhǔn)備模式，耗電量為傳統(tǒng)模式下的50%，等到八點(diǎn)員工都到辦公室開始工作時(shí)，照明系統(tǒng)進(jìn)入上班模式，為員工提供正常的光照度。到中午休息的時(shí)候，智能照明系統(tǒng)又將光照度調(diào)為午休模式，又節(jié)約了50%的電量。晚上加班也是同樣。所以通過(guò)上面的表，不難看出在民用建筑的電氣系統(tǒng)中加入智能化的照明設(shè)備能有效的節(jié)約能源。

五、自然光的利用

1.采光口

自然光，無(wú)污染，純天然。民用建筑電氣照明系統(tǒng)中，想要節(jié)能，除了選擇合理的燈具，還可以利用自然光。讓自然光和室內(nèi)的照明裝置有效的結(jié)合，能最大限度的節(jié)能。生活中的民用建筑物開側(cè)窗是很常見的，有些建筑物還開了天窗或者是混合采光，利用大自然無(wú)償供給的光能，自然節(jié)能效果良好，下圖是西安市大明宮萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)的采光頂設(shè)計(jì)。

圖5是萬(wàn)達(dá)集團(tuán)在西安市大明宮萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)的采光頂。從圖中可以看出這個(gè)光頂?shù)牟馁|(zhì)是玻璃，以鋼結(jié)構(gòu)為支撐骨架。玻璃的透光性較好，對(duì)自然光充分的利用。所以在民用建筑的電氣照明系統(tǒng)中首先要利用自然光。

2.選用ETFE膜結(jié)構(gòu)

膜結(jié)構(gòu)的建筑物有獨(dú)特的設(shè)計(jì)感和藝術(shù)感，在建筑工程中使用它既符合了人們對(duì)建筑物美觀的需求，又因其有高透光性，能夠使建筑物達(dá)到節(jié)能的效果。我們國(guó)家在2008年建立的鳥巢以及水立方就使用了ETFE膜結(jié)構(gòu)。雖然ETFE膜結(jié)構(gòu)在民用建筑里應(yīng)用的少，但它是一個(gè)方向，將ETFE膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用于民用建筑中，能幫助電氣照明系統(tǒng)節(jié)約不少能源。

結(jié)論：

在民用建筑電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)相關(guān)的規(guī)范，選擇高效的電光源，采用具有優(yōu)質(zhì)的燈面罩和有節(jié)能的鎮(zhèn)流器的燈具。同時(shí)燈具的選擇還要符合建筑所在的環(huán)境和用途。在設(shè)計(jì)中還要根據(jù)常用的飾面板的反射率以及開采光口等進(jìn)入的自然光，利用智能化的照明控制系統(tǒng)，對(duì)這些光進(jìn)行合理的配光，同時(shí)還要采用銅芯的導(dǎo)線，盡量縮短導(dǎo)線到終端照明裝置的長(zhǎng)度，減少電能在導(dǎo)線上的損耗。通過(guò)各種措施，使得民用建筑電氣照明系統(tǒng)更加的節(jié)能。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-電氣節(jié)能專篇[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]劉木清，等.照明自動(dòng)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]崔冰淺談民用建筑節(jié)能[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2001（5）

[4]郭厚健智能照明系統(tǒng)在民用建筑的節(jié)能應(yīng)用[J].科技資訊，2010（34）