建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)研究

馬 欣

中北大學(xué),山西 太原 030051

0 引言

在節(jié)能減排的政策號(hào)召下，建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)人員在建筑的節(jié)能方面不斷地進(jìn)行研究創(chuàng)新，綠色建筑的理念已深入人心[1]。其中，建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)研究創(chuàng)新也取得了一定的成績(jī)，但研究人員仍需要在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行技術(shù)改革與創(chuàng)新，在不影響照明效果的前提下，更好地響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的政策號(hào)召。

1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

科學(xué)合理地應(yīng)用能源是實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能的關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)的建筑電氣節(jié)能系統(tǒng)不僅能夠給人們提供舒適的照明環(huán)境與生活空間，也應(yīng)具有科學(xué)的能源管理系統(tǒng)，達(dá)到能源效率最大化[2]。因此，在建筑電氣節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不能一味追求節(jié)能效果，也應(yīng)注重建筑的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。

1.1 建筑電氣節(jié)能的適用性

在建筑電氣節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化改造中，需保證建筑的使用效果不受影響。以適用性為原則，確保建筑內(nèi)擁有合理的照明環(huán)境與生活空間。在此基礎(chǔ)下，優(yōu)化改造建筑供電系統(tǒng)與配電設(shè)施，實(shí)現(xiàn)建筑電氣能源的高效使用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

1.2 建筑電氣節(jié)能的經(jīng)濟(jì)性

設(shè)計(jì)過(guò)程中也應(yīng)注意電氣系統(tǒng)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。若一味追求節(jié)能效果，不考慮經(jīng)濟(jì)性，會(huì)導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的投資過(guò)多，增加后期維護(hù)成本與運(yùn)營(yíng)成本，與節(jié)能的理念背道而馳。因此在電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)選取科學(xué)合理的方法與材料，以經(jīng)濟(jì)性為原則，用較少的消耗實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能效果。

1.3 建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能性

節(jié)能的本質(zhì)是避免不必要的能源損耗，在設(shè)計(jì)中應(yīng)區(qū)分能源消耗與能源損耗的區(qū)別，在不影響建筑使用功能的前提下，采取經(jīng)濟(jì)適用、科學(xué)合理的節(jié)能措施[3]。

2 建筑電氣照明系統(tǒng)的能耗影響因素

2.1 照明光源

在電氣照明系統(tǒng)的能耗中，光源是最主要的能耗部件。目前市場(chǎng)上的光源種類(lèi)繁多，不同類(lèi)型的光源的能耗及照明效果均有不同。在選取光源時(shí)，應(yīng)該根據(jù)建筑空間及光源功能選取合理的光源來(lái)滿(mǎn)足照明效果，避免因光源選取不合理而造成能源消耗增大，可以實(shí)現(xiàn)能源的合理利用，達(dá)到節(jié)約能源的效果。

2.2 電氣控制系統(tǒng)

隨著科學(xué)的發(fā)展，電氣照明的控制方式也越來(lái)越多。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合理的電氣控制方式，能夠科學(xué)地控制照明時(shí)間，避免無(wú)效照明導(dǎo)致的電氣能源損耗。

2.3 光源的分布

在電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，除了需要選擇合理的光源，也需要合理地分布光源。綜合考慮墻面反射、室型等多方面因素，根據(jù)光源的實(shí)際應(yīng)用效果，充分利用環(huán)境因素，合理地布置光源。這樣不僅能夠保障良好的照明條件，也能夠在降低能耗的同時(shí)節(jié)約成本。

綜上所述，在電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)地與照明需求合理地選取光源；在此基礎(chǔ)上采用合理的電氣控制方式；根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)光源位置，在滿(mǎn)足照明需求的同時(shí)，降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。具體改善方案可從采用節(jié)能光源、降低無(wú)效照明時(shí)間、合理利用局部照明等方面入手，但需在滿(mǎn)足建筑照明需求的前提下采取節(jié)能措施。

3 建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能措施

若要提升建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，需要根據(jù)實(shí)際情況研究建筑的能耗區(qū)域，針對(duì)不同區(qū)域采取不同的節(jié)能措施，綜合提升能源利用率，從而提升建筑的節(jié)能效果。

3.1 采用節(jié)能光源

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，市場(chǎng)上的節(jié)能光源種類(lèi)越來(lái)越多，不同節(jié)能光源的節(jié)能原理也不盡相同。在選取光源時(shí)，首先要確保光源的照明效果與建筑的照明需求相匹配；再根據(jù)實(shí)際情況，盡可能地選取節(jié)能光源。高效的節(jié)能燈具不僅能夠提供理想的照明效果，也能夠減少能源的消耗。文章選取了部分應(yīng)用效果良好的節(jié)能燈具做簡(jiǎn)單介紹。

3.1.1 節(jié)能熒光燈

該燈具內(nèi)含有稀土類(lèi)熒光物質(zhì)，發(fā)光顏色由紅、綠、藍(lán)三種顏色組合而成，較接近自然光。具有發(fā)光柔和、照明效果好、能耗低、無(wú)電熱災(zāi)害等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈用于室內(nèi)照明，不僅照明效果更佳，還能夠提升能源利用率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果[4]。稀土（三基色）節(jié)能熒光燈實(shí)物如圖1 所示。

圖1 稀土（三基色）節(jié)能熒光燈

3.1.2 金屬鹵化物燈（HID）

該燈具能夠提供色溫較高、聚集度高的照明，目前多用于汽車(chē)照明或體育館、廣場(chǎng)等懸掛高度較高的照明場(chǎng)所，具有節(jié)能、光色好、發(fā)光效率高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但該類(lèi)燈具的使用壽命略低于其他節(jié)能燈具，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)照明需求合理選用。氙氣燈實(shí)物如圖2所示。

圖2 車(chē)用型氙氣大燈

3.1.3 發(fā)光二極管

發(fā)光二極管即LED，由數(shù)個(gè)可將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體芯片組成，是目前節(jié)能燈具中節(jié)能效果最好的燈具，具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、使用安全、適用性強(qiáng)等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[5]。因其良好的性能，應(yīng)用范圍也極為廣泛，應(yīng)用在室內(nèi)照明、汽車(chē)尾燈、廣告牌等各種區(qū)域。但該燈具造價(jià)成本略高于其他燈具，且燈光穿透性較差，選取時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際照明需求合理選取。LED 燈具實(shí)物如圖3 所示。

圖3 LED 燈具

3.1.4 太陽(yáng)能照明設(shè)備

該設(shè)備一般由照明燈具、小型太陽(yáng)能電池板和控制系統(tǒng)組成，主要應(yīng)用于夜間室外照明。白天利用太陽(yáng)光充電，夜間通過(guò)太陽(yáng)能電池板放電實(shí)現(xiàn)照明。該設(shè)備不用鋪設(shè)電路，調(diào)整光源布局極為方便，且太陽(yáng)能照明設(shè)備一般選用LED 燈具作為照明燈具，不僅使用壽命長(zhǎng)、安全性高，且冷光源不易發(fā)生電熱危險(xiǎn)，后期維護(hù)成本也較低，是環(huán)保性較強(qiáng)的一種節(jié)能照明方式。但該設(shè)備受環(huán)境因素影響，需要較長(zhǎng)的日照時(shí)間來(lái)進(jìn)行充電，不適用于多陰雨的地區(qū)。太陽(yáng)能照明路燈實(shí)物如圖4 所示。

圖4 太陽(yáng)能照明路燈

3.2 分區(qū)域進(jìn)行燈光控制

若一個(gè)房間內(nèi)存在多臺(tái)燈具，需要根據(jù)場(chǎng)所的采光及照明需求合理安裝控制系統(tǒng)。使用中僅開(kāi)啟有照明需求區(qū)域的燈光，其他自然光充足或無(wú)照明需求的區(qū)域，可保持燈具關(guān)閉。通過(guò)合理的區(qū)域劃分與光源分布管理燈具，能夠減少能源的消耗[6]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，燈具的控制系統(tǒng)也將更加豐富多彩，更加智能化。人體感應(yīng)控制系統(tǒng)、語(yǔ)音控制系統(tǒng)等新型控制方式也已逐步融入人們的生活，建筑電氣照明系統(tǒng)可通過(guò)合理的區(qū)域劃分及采用合理的控制方式來(lái)進(jìn)一步提升建筑的節(jié)能效果。

3.3 優(yōu)化配電系統(tǒng)和供電線(xiàn)路

3.3.1 合理選擇變壓器

變壓器是配電系統(tǒng)的重要組成部分，絕大部分變壓器中存在小的電感元零件，在非使用狀態(tài)下也會(huì)消耗電能，造成能源損耗。因此，在建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與改造過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)的實(shí)際用電負(fù)荷選擇合適的變壓器規(guī)格和安裝數(shù)量[7]。

3.3.2 減少線(xiàn)路損耗

電能的輸送過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)路損耗，可通過(guò)選取輸送損耗較小、性?xún)r(jià)比較高的輸送材料來(lái)減少這部分能源損耗。供電線(xiàn)路設(shè)計(jì)應(yīng)在不影響建筑供電的前提下，盡可能地簡(jiǎn)化線(xiàn)路，使線(xiàn)路簡(jiǎn)單可靠，進(jìn)一步降低線(xiàn)路損耗。

3.4 優(yōu)化照明系統(tǒng)的節(jié)能模式

在實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際照明需求及使用環(huán)境等因素，改進(jìn)優(yōu)化節(jié)能方案，以確保節(jié)能方案的適用性與實(shí)用性。例如，家庭住宅等小型室內(nèi)照明場(chǎng)所，可采用“一燈一控”的方式來(lái)避免無(wú)效照明；自然采光較好的場(chǎng)所，應(yīng)充分利用其優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分組控制的方式管理光源，切實(shí)有效地降低照明能耗，提升節(jié)能水平[8]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在全民節(jié)能的大背景下，為滿(mǎn)足人們的照明需求與節(jié)能要求，應(yīng)加強(qiáng)建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能研究。照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮建筑的耗能因素，在不影響建筑使用效果的前提下，優(yōu)化改善照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。可通過(guò)采用節(jié)能光源、分區(qū)域燈光控制、優(yōu)化配電系統(tǒng)等措施來(lái)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，以此建立安全可靠、節(jié)能高效的建筑電氣照明系統(tǒng)。在為建筑使用者提供健康舒適的照明環(huán)境同時(shí)，進(jìn)一步降低照明系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響，構(gòu)建綠色環(huán)保、節(jié)能高效的建筑電氣照明系統(tǒng)。