照明電氣節能設計在建筑工程中的作用

柴靖

(太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030000)

隨著能源消耗問題日益凸顯和環境保護意識的增強，節能已經成為建筑工程設計中的重要課題。而照明電氣作為建筑中不可或缺的一部分，其節能設計尤為重要。通過合理設計和選擇照明設備，優化照明方案和控制系統，以及有效管理照明使用，在滿足功能需求的同時，最大限度地減少能源消耗和對環境的影響。將詳細闡述照明電氣節能設計在不同類型建筑工程中的具體應用和效果，旨在為相關領域的研究和實踐提供參考。

1 采用高效照明設備

照明電氣節能設計在建筑工程中的作用是減少能源浪費、降低能源成本，并對環境保護產生積極影響。采用高效照明設備是其中的重要措施之一。某辦公樓對照明電氣進行節能改造，采用了高效照明設備，并結合智能照明控制系統。首先，他們將原有的白熾燈泡全部更換成LED燈泡和熒光燈管。比如，原本使用的60W白熾燈泡被8W的LED燈泡替代，節能幅度達到86%。同時，通過設置感應器和定時器，實現根據人員活動情況自動開關燈光，保障了辦公區域的照明需求并降低了不必要的能源消耗。改造后，辦公樓的能源消耗大幅下降，每年可節省數百度電，并且在提升工作環境舒適度的同時，降低了能源使用對環境造成的影響。下面將詳細闡述采用高效照明設備的具體內容。

1.1 選擇LED燈具

LED(Light Emitting Diode)燈具是一種高效的照明設備，具有較高的發光效率和較低的功耗。相比傳統的白熾燈具，LED燈具能夠產生更多的光亮而消耗更少的電能。1個8W的LED燈泡可以替代一個傳統的60W白熾燈泡，能源消耗減少了很多。此外，LED燈具壽命較長，可達到數萬小時，減少了更換燈具的頻率和維護成本[1]。

1.2 應用熒光燈具

熒光燈具也是一種高效的照明設備。相比于白熾燈具，熒光燈具的能效更高，發光效率更好。熒光燈具可通過電流激發熒光粉來產生可見光，而不是通過加熱金屬絲來產生光線，因此功耗較低。1個18W的熒光燈管可以替代1個傳統的75W白熾燈泡，能源消耗大大降低。

2 智能照明控制系統

智能照明控制系統是一種利用先進技術實現對建筑物照明設備智能化管理的系統。其主要目的是通過感應器、定時器、光感探測器等設備，對燈光進行精確控制，以實現節能和提高照明效果。某辦公樓采用了智能照明控制系統來實現照明電氣的節能設計。在辦公區域安裝了運動感應器和光感探測器，并配合定時控制功能。當有人進入辦公區域時，運動感應器會自動檢測并打開燈光；當所有人員離開一段時間后，運動感應器會關閉燈光以節約能源。同時，光感探測器會根據室內光線水平自動調整燈光亮度，避免過度照明或光線不足。智能照明控制系統的具體內容如下。

2.1 運動感應控制

智能照明控制系統可以通過安裝運動感應器來檢測人員活動情況。當感應器檢測到有人進入或離開某個區域時，系統會自動調整照明設備的狀態。在辦公室中，當有人進入一段時間后，感應器會自動打開燈光；而在人員離開一段時間后，感應器會關閉燈光。這樣可以避免因忘記關閉燈光而造成的能源浪費。

2.2 光線感應控制

通過光感探測器，智能照明控制系統可以感知周圍環境的亮度水平。當光線充足時，系統會自動關閉燈光，利用自然光進行照明，從而節約能源。而在光線不足或需要增加照明亮度時，系統會自動打開或調整燈光的亮度。這樣可以實現根據實際需要合理利用自然光和人工照明，提高照明效果。

2.3 定時控制

智能照明控制系統還可以設置定時器，實現按照預定時間自動開關燈光。在辦公樓中，可以根據辦公時間表設定定時器，自動在上班前打開燈光，并在下班后關閉燈光。這樣可以確保在需要照明的時間段內，燈光始終有效，避免不必要的能源浪費[2]。

2.4 分區控制

通過智能照明控制系統，可以將建筑物劃分為多個照明區域，并針對每個區域設置獨立的控制方式。在大型商場中，不同樓層、不同區域的照明需求可能有所不同。通過智能照明控制系統，可以根據實際需要對每個區域的照明進行精確控制，避免因全局控制而導致某些區域過度照明或不足照明，提高照明效果的同時節約能源。

3 自然采光設計

照明電氣節能設計在建筑工程中的作用是通過合理的設計和控制手段，降低照明系統的能耗，提高能源利用效率。在這個過程中，自然采光設計是一項重要的策略，旨在最大限度地利用自然光源，減少對人工照明的依賴。某辦公樓采用了自然采光設計，以減少對人工照明的依賴，并節約能源。首先，在建筑平面布局階段，設計師根據朝向和周邊環境，合理安排辦公室、會議室等工作區域的位置，以最大限度地接受自然光。其次，在窗戶設計方面，選擇了大尺寸的窗戶，并使用了高透光性的Low-E玻璃，能夠將更多的自然光引入室內，并減少能源消耗。

3.1 建筑平面布局

照明電氣節能設計在建筑工程中扮演著重要的角色。其中，自然采光設計是照明電氣節能設計的關鍵方面。在自然采光設計中，建筑平面布局是至關重要的，它涉及建筑物內部空間的布置以最大程度地利用自然光源，并提供舒適、高效的照明環境。建筑平面布局在自然采光設計中的具體內容有：

(1)方位與朝向，建筑物的方位和朝向對自然光的利用至關重要。為了最大程度地利用自然光，建筑物應根據其所在地的經緯度和氣候特點，選擇合適的方位和朝向。通常情況下，南向和北向的立面設計能夠獲得更好的自然光照射條件。

(2)開口設計，建筑物的開口指建筑外圍的窗戶、門、天窗等。通過合理設計開口的位置、大小和數量，可以有效控制和引導自然光的進入。增加南向窗戶的面積和數量，減少北向窗戶的面積，以優化自然光的利用效果。

(3)空間布局，在建筑物的平面布局中，需要合理規劃不同功能區域的位置，以確保自然光能夠充分覆蓋到各個區域。辦公室、學習區域和公共空間等活動頻繁的區域應盡可能靠近自然光源，并避免被其他建筑物或結構阻擋。

(4)光線傳輸與反射，在建筑物內部，采用透明或半透明材料可以增加自然光的傳輸，并且利用反射技術將自然光引導到深處。在通道和走廊上方使用透明或半透明材料的天窗，可以將自然光引入室內，使得遠離外立面的區域也能夠受益于自然采光。

3.2 光管設計

照明電氣節能設計在建筑工程中的作用是通過優化照明系統，提高能源利用效率，降低能耗和運營成本。而在自然采光設計中，光管設計是一項關鍵內容，旨在將自然光引入建筑內部的深處，提供通風、照明和舒適的室內環境。光管設計基于光導原理，通過使用光導材料(如有機玻璃或光纖)制造出1個靈活的管道，并將其安裝在建筑物內部。光管的作用是捕捉自然光，并將其傳輸到需要照明的區域。以下是光管設計的具體內容：

(1)光管位置選擇，在建筑物的平面布局中，需要合理選擇光管的位置。通常情況下，光管應位于建筑物的頂部或側墻，并且應盡可能靠近自然光源，如窗戶、天窗或采光井。選擇合適的位置可以最大限度地捕捉到自然光，并確保光管的傳輸效果最佳[3]。

(2)光管尺寸和形狀，光管的尺寸和形狀應根據建筑物的需求和空間結構進行選擇。較大的光管可以捕捉更多的自然光，并將其傳輸到更遠的區域，適用于需要較高照度的區域。而較小的光管適用于空間有限的區域。另外，光管的形狀也可以根據建筑物內部空間的布局進行設計，以確保自然光能夠有效地傳輸到需要的區域。

(3)光管材料選擇，光管的材料應具備良好的光導特性，并且具有較高的透光率和耐久性。常用的光導材料包括有機玻璃管和光纖。有機玻璃管常用于較短距離的光傳輸，而光纖則適用于較長距離和彎曲的光傳輸。材料的選擇應根據具體情況進行權衡，并確保光線的傳輸損失盡可能小。

3.3 窗戶設計

窗戶是自然采光設計中的重要部分。在設計窗戶時，需要考慮窗戶的尺寸、位置和玻璃材質等因素。合理設置窗戶的尺寸和數量，可以使更多的自然光進入室內，并能夠滿足建筑內部各區域的照明需求。選擇高透光性的玻璃材質，如Low-E玻璃，可以降低室內溫度和紫外線的進入，提高能源利用效率。

3.4 天窗設計

天窗是一種能夠提供大量自然光的開口設計。通過合理設置天窗的數量和位置，可以將自然光引入建筑的深處，解決遠離外墻的區域照明問題。天窗一般設置在樓頂或屋頂，并根據需要設計開啟方式，如可自動調節角度或開合程度。

4 照明電氣系統能效評估

照明電氣系統能效評估是照明電氣節能設計中的重要環節，它旨在評估和量化建筑物照明電氣系統的能源利用效率，識別潛在的節能改進措施，并優化照明系統的設計和運行。某寫字樓的照明電氣系統經過能效評估后發現，大廳和走廊的照明設備經常在白天也保持開啟狀態，導致能源浪費。通過分析數據，發現建筑物使用需求和活動模式變化導致了照明系統的不合理使用。為解決這個問題，安裝了光敏控制器和定時開關，實現根據自然光強度和時間自動調整照明設備的開閉。更換使用高效的LED燈具，降低功率密度并提高照明效果。改進后，照明電氣系統能效得到顯著提升。監測數據顯示，能源消耗減少了30%，大廳和走廊的照明設備使用更加智能化，隨著自然光的變化和時間的推移自動調節。通過這樣的節能措施，寫字樓節約了大量的能源開支，同時改善了室內照明環境，提升了工作人員的舒適感。以下是照明電氣系統能效評估的一般步驟和具體內容。

4.1 數據收集與分析

照明電氣系統能效評估是建筑工程中重要的節能設計環節之一。其中，數據收集與分析是能效評估過程中至關重要的一步。下面將詳細介紹照明電氣系統能效評估中數據收集與分析的具體內容。

(1)數據收集，收集建筑物內所有照明設備的基本信息，包括類型、數量、功率、使用時間等。獲取照明設備所使用的光源的相關參數，如色溫、光效等。這些參數將用于后續的能效計算和比較分析。通過專業的光照度測量儀器，對主要工作區域和公共區域的光照度進行測量，以了解當前照明狀況，并為后續的能效分析提供基準數據。利用電能監測設備記錄建筑物照明電路的用電量和用電時間，包括照明設備的瞬時功率、有功功率、無功功率等參數。

(2)數據分析，在完成數據收集后，進入數據分析階段，通過對收集的數據進行詳細的分析，以評估照明電氣系統的能效情況。根據電能消耗監測數據，對不同照明設備的能耗進行統計和對比分析。比較不同區域或不同時間段的能耗差異，識別能效問題所在。根據光照度測量結果，對建筑物內各個區域的光照度進行評估。與國家或行業標準進行對比，確定是否存在過度照明或不足照明的問題。結合照明設備信息和光源參數，計算不同照明設備的照明負荷，并分析其合理性和效率。找出負荷過大或過小的照明設備，提出優化建議。基于收集的數據，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦數等。通過指標計算，直觀地評估照明電氣系統的能源利用效率[4]。通過數據分析，識別照明電氣系統中存在的能效問題，并提出相應的改進建議。替換高能耗的照明設備、優化照明布局、調整照明控制策略等。

4.2 照明設計評估

通過照明設計和評估，能夠確保照明電氣系統在功能滿足的前提下，最大限度地提高能源利用效率，降低能耗。合理的照明設計和評估不僅可以保障建筑內部的照明質量，還有助于提升建筑的節能性能，進一步推動綠色建筑發展。照明電氣系統能效評估中照明設計和評估的具體內容如下。

(1)照明設計，照明設計是基于建筑物的功能和使用需求，制定合理的照明方案。根據照明需求和節能要求，選擇適合的光源類型。如LED燈具、熒光燈等。光源的選擇應考慮其能效、壽命、光質等因素。通過合理的燈具布置和照明點位設置，保證建筑內各個區域的照明均勻度和舒適性。考慮到不同區域的功能差異，采用不同的照明設計策略。根據功能區域的不同要求，確定適當的光照度水平。光照度的設計應符合國家或行業規范，并考慮到能源利用效率。設計合理的照明控制系統，實現照明的智能化和自動化控制。通過感應器、調光器等設備，根據光照度和使用需求，調整燈光的亮度和開關狀態，以實現節能效果。

(2)照明評估，照明評估是對照明設計方案進行評估，驗證其能效性能和滿足性能要求的程度。對照明設計方案進行能效分析，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每平方米照明瓦數等。通過能效分析，評估照明設計的能源利用效率。利用專業的照明設計軟件，進行光照度模擬。通過模擬結果，驗證照明設計方案是否滿足功能區域的光照度要求，并優化照明布局。根據功能需求和建筑風格，評估照明設計對建筑內部和外部環境的色彩表現。確保照明設計方案的色彩還原性和美觀性。評估照明設計方案對人眼的舒適性影響，包括：抑制眩光、避免閃爍等。確保照明設計方案對人體健康和視覺舒適的影響符合相關標準和規范。

4.3 能效評估和分析

照明電氣節能設計在建筑工程中的作用十分重要，其中照明電氣系統能效評估是確保節能目標實現的關鍵環節。能效評估和分析是照明電氣系統能效評估的具體內容，下面將詳細介紹。

(1)綜合數據收集，能效評估和分析的第一步是進行綜合數據收集。收集建筑內所有照明設備的相關信息，包括型號、功率、使用時間等。這些信息是計算照明電氣系統能效的基礎數據。獲取照明設備所使用的光源的參數，如色溫、光效等。這些參數對于能效計算和比較分析非常重要。了解照明系統的控制方式，包括開關、調光、感應等，以及各種控制設備的參數和配置情況。收集關于建筑物不同區域的照明布局和燈具安裝位置的信息。

(2)能效評估，在能效評估和分析階段，根據綜合數據收集的信息，對照明電氣系統的能效進行評估。根據照明設備信息和使用時間，計算照明電路的能耗。通過對能耗數據的評估，可以了解照明系統的能源消耗情況。通過測量室內外不同區域的光照度，評估照明的質量和合理性。比較實際光照度與相關標準的要求，確定是否存在過度照明或照明不足現象。分析照明設備所使用的光源的參數和特性，如色溫、光效等。評估使用的光源是否符合節能要求，并探索更具能效的替代方案。評估照明系統的控制方式和策略是否合理。是否采用了自動感應開關、定時開關等控制設備，以及其靈敏度和調光范圍等參數是否適宜。

(3)能效分析，能效分析是能效評估的進一步深化，通過對評估結果的分析，確定照明電氣系統的能效狀況。基于能耗分析和照度分析的結果，計算能效指標，如每平方米照明能耗、每路照明功耗等。這些指標可以直觀地反映照明電氣系統的能效表現。將評估結果與行業標準或類似建筑物的數據進行對比分析，發現能效上的差距，并識別出節能潛力較大的區域和設備。通過能效評估和分析，找出照明電氣系統中存在的能效問題，如能耗過高、光照不均勻等。根據問題的性質和原因，提出相應的改進措施和優化建議。

4.4 監測和驗證

照明電氣節能設計在建筑工程中扮演著重要的角色，其中照明電氣系統能效評估是確保節能目標實現的關鍵環節之一。而在能效評估中，監測和驗證是非常重要的步驟，可以幫助我們了解照明電氣系統的實際運行情況，并驗證節能措施的有效性。照明電氣系統能效評估中的監測和驗證的具體內容有以下幾點。

(1)數據收集和記錄，進行照明電氣系統能效評估時，首先需要進行數據收集和記錄。這包括照明設備的能耗數據、使用時間、光照度等信息。可以利用傳感器、電表等設備實時采集數據，或者通過定期抄錄和記錄方式獲取數據。

(2)監測照明電氣系統能耗，通過安裝能耗監測設備，實時監測照明電氣系統的能耗情況。這些設備可以記錄每個照明設備或電路的能耗數據，并將其轉化為圖表或報告，方便后續分析。監測照明電氣系統的能耗有助于發現潛在的能源浪費問題，識別需要改進的區域。

(3)測試照明亮度和光照度，通過使用專業儀器進行照明亮度和光照度測試，可以驗證照明電氣系統的實際亮度和光照度是否符合設計要求。測試結果可以與相關標準或規范進行對比，判斷照明系統是否過照明或不足照明，并識別需要改進的地方。

(4)照明控制系統驗證，對安裝了照明控制系統的建筑，進行控制系統驗證非常重要。通過檢查控制設備的工作狀態和設置參數，確保其正常運行。同時，進行控制場景和模式的測試，驗證控制系統能否按照預期進行調光、開關和感應等操作。

(5)節能措施效果驗證，在實施節能改進措施后，需要對其效果進行評估和驗證。通過再次監測能耗和光照度等數據，對比改進前后的差異，確定節能措施的實際效果。如果發現節能效果不理想，可以進一步優化和調整措施以提高能效。

(6)培訓和意識提升，在監測和驗證過程中，還可以進行員工培訓和意識提升。通過向工作人員介紹節能目標、措施的實施情況和能效數據，提高他們對節能重要性的認知，并指導他們正確使用照明設備和控制系統，盡量減少不必要的能耗。

5 結語

綜上所述，照明電氣節能設計在建筑工程中發揮著重要作用。通過合理選擇設備、智能控制、自然采光設計和能效評估等手段，可以降低照明電氣系統的能源消耗，實現能源的節約和環境的保護。建筑業應當在工程實踐中積極推廣和應用照明電氣節能設計，為可持續發展貢獻力量。