建筑電氣照明節能節電技術研究

郭純瑜

（中外建工程設計與顧問有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

若要降低建筑能耗，照明系統的節能設計是不容忽視的一部分。節能節電技術的應用是可持續發展理念落到實處的表現，要想使節能節電技術發揮最大效用，需進行深入研究，為相關人員帶來啟發，實現節能節電技術的有效應用。

1 建筑照明系統中的光源

1.1 傳統燈具

白熾燈作為歷史悠久的燈具已經被人類使用了上百年，是將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發光的光源。熒光燈是利用低氣壓的汞蒸氣通電散發紫外線后使熒光粉發光的光源，這種燈具經常在教室、實驗室等公共建筑內用作普通照明。在化工廠內，熒光燈一般用于控制室內的普通照明兼做備用照明。熒光燈具有成本低等優點，但同時也具有體積大、頻閃等缺點。白熾燈電能光能轉化效率太低，會導致能源的極大浪費，難以滿足現代建筑照明的節能要求。而熒光燈及相似發光原理的光源都有頻閃的缺點。因此，對照明的節能、舒適等要求促使了新型光源的研發。

1.2 LED 燈

在節能方面滿足用戶需求的前提下，選擇LED 燈取代傳統的白熾燈或熒光燈是發展的一大趨勢。與傳統的照明燈具相比，LED 燈具有光效高、環保、壽命長、光衰小、免維護等優點。以上為LED 燈相比于白熾燈、高壓鈉燈、熒光燈等傳統燈具的優勢，但同時LED 燈也有不容忽視的劣勢。其缺點主要包括：顯色性差、需散熱、成本高。LED 燈雖然有上述缺點，但整體是利大于弊的，可有效滿足“節能減排”的要求。盡管LED 燈的購置成本高于節省的用電成本，但這仍然是一種極具潛力且值得研究應用的節能光源?；ば袠I尤其注重環保，LED 燈的高光效優點在化工行業表現得極為明顯。在爆炸危險環境中可選用防爆型LED 燈，在腐蝕環境中可選用防腐型LED 燈。不僅滿足不同環境對燈具的要求，還能節約能源，減少照明部分的能耗。

1.3 自然光源

在隧道、地下室、地埋式污水廠等場所需合理利用自然光，人造光源僅在陰天等自然光源光照不足時進行補充照明。合理利用自然光更符合建筑的節能設計，因為采用自然光照明不消耗電能，能極大延長人工光源的使用壽命。例如，采用地埋式建設方案，合理利用自然光進行照明，極大地節約了電能。

2 建筑電氣照明節能節電技術應用中存在的問題

2.1 建筑電氣設計本身存在問題

建筑電氣設計與節能節電有著密切聯系，若設計存在問題，那么節能節點的落實就會受到影響。目前，多數設計人員不重視電氣系統的節能設計，且建筑工程設計周期普遍較短，建筑電氣設計存在較大問題，增加了能源消耗。

2.2 設計人員對建筑電氣的運行特點和原理缺乏了解

要想做好建筑電氣照明節能節電工作，就需深入了解建筑電氣的運行特點和原理，并依據施工現場情況應用節能節電技術。設計人員在電氣系統設計中存在照搬原先設計經驗、盲目運用新技術等問題，不僅未達到節能節電的目的，還增加了能源損耗。

2.3 傳統的照明控制方式存在不足

在城市化進程的不斷推進下，建筑行業不斷發展，能源消耗上升，用電水平增高。在這種情況下，以往的照明控制方式逐漸顯現不足。此外，部分建筑在白天也處于照明狀態，使得能源損耗較為嚴重。

3 建筑照明系統的控制方式

3.1 自然光源控制

自然光源是建筑采光的主要光源，合理利用并控制自然光，可滿足工作人員對光品質的要求，也是降低能耗的重要途徑。在建筑中若自然光照無法滿足人們日常生活需求，則需對光進行合理的調配及控制。如若光照過強，可使用百葉窗、遮陽板、窗簾等進行遮光處理。對光線無法照射的地方可通過引導技術將自然光引入空間內。自然光利用情況需根據房間照明回路內外區來區分評判，近窗處的燈具在滿足光線亮度要求后，能否手動/自動地關閉/降低亮度也是需要考量的問題。

3.2 人工光源控制

3.2.1 定時分區控制

該種控制方法的優勢在于可減少不必要照明開啟所消耗的能量，降低建筑內部能耗。然而，其弊端也難以忽視，燈光開閉由控制器控制，而控制器的執行標準是輸入的程序。因此，照明系統的優良與否極大地依賴于程序設計。如若只是根據時間的照明調整進行簡單設計，則難以滿足各種突發狀況下工作人員對于光照的需求。

3.2.2 場景控制

場景控制，顧名思義就是根據場景的變化來控制燈光的變化。用戶可以提前預設好需要的場景，在事件進行到不同階段時，通過后臺控制生成不同的燈光效果。如影院分為入場、電影放映、散場；學校分為上課期間和下課期間；學生食堂分為餐食準備、學生用餐、餐廳清掃、餐廳關閉等場景。依據場景變化開啟、關閉燈光，以達到節約能耗、降低碳排放的目的。

3.2.3 混合照度控制

混合照度控制是在照明區域設置傳感器，傳感器采集照明信息后將所需參數傳遞給控制器，控制器根據接收到的數據及該區域所需光照調整該區域燈具的開閉和照度。該控制方法可以保證控制區域具有穩定的光照?；旌险斩瓤刂瓶沙浞掷米匀还獾墓庹展澕s能源。

3.2.4 人員活動控制

人員活動控制即根據場景中人員的行為活動進行燈光照明的控制，該系統的實現也需傳感器的參與。

4 優化建筑電氣照明節能節電技術應用的策略

4.1 設計科學合理的建筑電氣照明方案

4.1.1 提高設計人員綜合素質

針對設計人員不重視電氣系統的節能設計的問題，可通過制定科學可行的建筑電氣設計制度、做好節能節電宣傳等方式，使設計人員明確節能節電技術運用的重要性，逐漸樹立節能節電的意識，并在工作中以實際情況為依據，選擇合適的節能節電技術。針對建筑工程設計周期普遍較短的問題，可通過模擬演練、定期開展設計比賽的方式使設計人員具備較強的設計能力，在較短的設計周期內進行較高質量的建筑電氣設計。設計人員的綜合素質與建筑電氣設計的工作質量有著密切聯系，可決定建筑電氣照明節能節電技術的應用效果，要想在建筑電氣照明中靈活運用節能節電技術，就需提高設計人員的綜合素質[1]。首先，企業可成立培訓部門，聘請建筑電氣照明節能節電技術應用方面的專家學者或有著豐富經驗的工作人員作為培訓師，定期對建筑電氣照明設計人員進行培訓。在培訓過程中，需從建筑電氣照明原理、運行特點等方面入手，并適當講解一些節能節電技術，為設計人員結合實際情況進行建筑電氣設計提供保障。同時，可結合實際情況開展實踐操作活動，使設計人員靈活運用培訓過程中獲得的知識，為其快速解決問題提供保障。其次，企業可開展有關建筑電氣照明節能節電技術的講座活動，鼓勵全體員工參與講座活動，學習先進理念及相關知識，從而做到對建筑電氣照明節能節電技術的有效應用。最后，可提高引入技術熟練、經驗豐富的設計人員，為建筑電氣照明設計工作的開展提供保障。

4.1.2 重視照明控制方式的改革創新

針對照明控制方式存在不足的問題，可通過改革、創新照明控制方式為建筑電氣照明節能節電提供保障。首先，可進行節能節電技術應用的宣傳，利用多媒體技術使相關人員明確傳統照明控制方式與先進照明控制方式的能源損耗情況，明確改變照明控制方式對于節能節電的意義，從而使相關人員樹立改革創新照明控制方式的意識，主動積極地進行照明控制方式的改革創新[2]。其次，需建立交流溝通平臺。照明控制方式的改革創新涉及較多內容，一個人的知識有限，看待事物時會有一定的局限性，可借助交流溝通平臺，促使相關人員進行思維碰撞，從而為照明控制方式的改革創新提供幫助。

4.1.3 強化建筑電氣照明節能節電技術的應用管理

加強管理可對建筑電氣照明節能節電技術的應用起到一定作用，管理人員需明確其應用意義，在日常工作中強化對該技術的應用管理。基于此，可營造節能節電氛圍，提高建筑電氣照明節能節電技術的應用效果。

4.2 減少供配電線路損耗

為了減少供配電線路損耗，需要減少導線電阻，從而實現節能節電，具體可采用如下方法。

（1）盡量選擇電阻率較小的導線，如銅芯導線、鋁線。

（2）遵循“盡量走直路、不走或少走回頭路”的原則，以此減少導線長度。同時，需盡可能使變電所靠近負荷中心，以此減少供電半徑。

（3）以實際情況為依據增大導線截面積。如果線路較長，可在滿足相關要求的基礎上選擇大一級的截面。雖然該方法增加了線路費用，但可降低年運行費用，綜合成本較低。

4.3 合理選用照明燈具

為了保證照明質量，要以行業標準為依據，使用高光效光源和燈具。在設計過程中，要盡量使用滿足節能標準的光源。除了在特殊場所，不可以使用光效較低的一般白熾燈，而需要使用高效的節能燈。光源的能效值和鎮流器的能效因數應高于相關標準中的節能評價數值，照明系統的功率因數要超過0.9，樓梯間、走道等場所需要使用節能自熄開關[3]。如果想要提升照明效果，就需要立足于燈具效率，選取適當的燈具和配光措施。

（1）當場所沒有特定要求時，應當選擇直接型的燈具，而不應當選擇漫射型的燈具，后者的透射比較低。酒店等公共場所對敞亮度的要求較高，可以選擇漫射型的燈具，也可以選擇半間接型的燈具。

（2）為了避免使用過程中燈具的透光度不斷削弱，應當選擇光通維持率較高的燈具。

（3）通常情況下，燈具的效率和利用系數之間呈正相關的關系，燈具的配光曲線與房間的室形指數匹配時，燈具的利用系數高，燈具的利用系數還取決于房間各表面裝飾材料的顏色，即放射比。在照明設計過程中需要結合燈具所處的位置和室形指數（RI）挑選燈具。

（4）優先使用高光效、長壽命的LED 燈具。LED 燈具的內在特征決定其具有節能、體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱量、無頻閃、環保等優點。

4.4 采用新型電子鎮流器

在節能燈具中，鎮流器發揮著至關重要的作用。傳統的鎮流器也可以鎮流，但其消耗的能量較多。新型電子鎮流器在傳統鎮流器的基礎上發展而來，可大大降低能源消耗、改善噪聲污染與頻閃污染、降低線損率、提高電網質量等。因此，在應用建筑電氣照明節能節電技術時，需重視電子鎮流器的運用、設計，以提高節能降耗效果。

4.5 充分利用天然采光

天然光比人工光健康，可使人更加舒服、自在，應用天然光可達到節能節電的目的。在各個場所需基于實際情況提高天然光的利用率，盡量減少人工照明。隨著時代的發展，多樣化的導光方法和材料得到發展，可在建筑中利用這些方法和材料，以此充分利用天然采光。如果天然光亮度無法滿足生活與生產的要求，要設計天然光亮度的調節系統，基于實際情況調節照明系統的亮度，從而滿足人們對照明光線的要求[4]。

4.6 采用智能化照明控制系統

在民用建筑中，通過使用智能照明控制系統，可以實現建筑照明系統的自動化運行，使照明系統保持在預設運行狀態，這種狀態能夠根據提前設定的時間進行自動轉換。例如，在照明系統運行24h 后，智能照明控制系統可以自動調整為夜間運行模式，智能調節建筑中各個位置照明系統的光照強度。同時，智能照明控制系統具備移動探測功能，可以對建筑電氣進行智能控制；尤其是無人區域內的照明系統，在聲控技術的作用下可實現自動關閉，將有人生活區域的照明系統亮度調至最佳狀態[5]。此外，通過使用編程技術自動調節建筑各個區域照明系統的光照強度，能夠更好地滿足不同區域內的照明需求。通過建立智能照明控制系統，憑借系統中的自動化編程功能，自動調節民用建筑內部各個區域的光照，滿足不同位置的照明要求。例如，建筑內部靠窗位置由于自然采光比較好，在建筑電氣設計中應靈活使用自然光，并利用智能照明控制系統自動調節建筑內部其他位置的照明強度，保證室內光照保持在最佳狀態。如果是陰雨天氣，建筑內部應用智能照明控制系統時應結合各個區域的情況調節內部照明，使內部光照更加理想，滿足人們的實際要求。

5 結語

要想提高建筑電氣照明節能節電技術應用效果，就需做好建筑電氣設計工作、提高設計人員綜合素質、重視照明控制方式的改革創新、強化建筑電氣照明節能節電技術的應用管理等?；诖?，便可實現節能節電技術的有效應用，降低能源損耗。