何利恩

摘 要：分析了建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求，并在此基礎(chǔ)上探討了與建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)的問題，包括照明配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)、鎮(zhèn)流器的合理選擇和照明光源的節(jié)能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計(jì)；建筑照明；鎮(zhèn)流器；照明光源

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.090

建筑照明設(shè)計(jì)是電氣設(shè)計(jì)工作中的重要組成部分，完善建筑工程照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)工作，不僅能夠使照明系統(tǒng)的色溫、亮度等滿足要求，還能保證照明系統(tǒng)在低能耗的基礎(chǔ)上處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而滿足建筑照明的低碳環(huán)保要求。本文著重分析了建筑照明電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，旨在提高建筑電氣的設(shè)計(jì)水平。

1 建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求

為了使建筑中的照明系統(tǒng)符合節(jié)能要求，在電氣設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)遵循以下要求：①在設(shè)計(jì)時(shí)，要高度重視照明質(zhì)量，遵循節(jié)能的要求，不可因提倡節(jié)能而降低建筑照明質(zhì)量。要嚴(yán)格遵守GB 50034—2004《建筑照明電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，保證電氣設(shè)計(jì)的安全性和節(jié)能性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電氣照明綠色化設(shè)計(jì)。要通過綠色化電氣設(shè)計(jì)提高建筑使用者的生活質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上減少能源的消耗量。例如，在設(shè)計(jì)照明水平時(shí)，應(yīng)將視覺工作的需要作為參考指標(biāo)，在使用高光效建筑光源時(shí)，應(yīng)考慮光源的顯色性要求，盡量避免使用可能會(huì)產(chǎn)生眩光效應(yīng)的節(jié)能燈具。另外，在電氣設(shè)計(jì)中，要將人工照明與自然采光等有效結(jié)合起來。②要保證照明電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)方案具有經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)約成本的特點(diǎn)，它能夠合理控制電氣照明系統(tǒng)的耗能情況，避免浪費(fèi)。此外，在設(shè)計(jì)照明電氣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、以人為本”的原則，不可因節(jié)能而過度追加投資，要保證在短時(shí)間內(nèi)通過照明節(jié)能回收電氣設(shè)計(jì)中增加的投資。

2 建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析

2.1 照明配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)建筑照明的配電系統(tǒng)時(shí)，可以從變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)和線路導(dǎo)體選擇2方面入手。

2.1.1 變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)

計(jì)算變壓器年有功損耗量的公式為：

△WT=△P（Sj/S）2?+△Pot. （1）

式（1）中：△WT為電能損耗，kW；△P為負(fù)載損耗，kW；Sj為變壓器計(jì)算負(fù)荷，kV·A；S為變壓器的實(shí)際容量，kV·A；?為最大負(fù)荷損耗時(shí)間，h；△Po為空載損耗，kW；t為投入運(yùn)行的時(shí)間，h。

根據(jù)計(jì)算公式（1），在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用以下2種方法降低變壓器運(yùn)行時(shí)的電能損耗量：①選擇節(jié)能式變壓器，減少空載損耗和負(fù)載損耗。②根據(jù)照明要求，適當(dāng)加大變壓器的實(shí)際容量，減小負(fù)載率（Sj/S）。要將負(fù)載率控制在0.60～0.75之間，避免因?yàn)樨?fù)載率太小而增加變壓器成本，或因負(fù)載率過大而增大電能損耗。此外，還應(yīng)適當(dāng)提高變壓器的功率因數(shù)，避免計(jì)算負(fù)荷變大和運(yùn)行時(shí)間增加。一般情況下，應(yīng)保證功率因數(shù)>0.9.

2.1.2 選擇照明電氣線路導(dǎo)體

電氣線路導(dǎo)體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能，對(duì)于室內(nèi)照明的電氣線路，可以選擇電阻率較低的銅導(dǎo)體。在導(dǎo)體截面方面，可以根據(jù)建筑電氣安全設(shè)計(jì)的要求，適當(dāng)增大導(dǎo)體的截面。在此過程中，應(yīng)保證電纜和導(dǎo)線載流量比照明線路計(jì)算電流大，各段線路的電壓損失總和應(yīng)比允許值小，同時(shí)，要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規(guī)定值。此外，應(yīng)適量提升線路功率因數(shù)，以便降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.2 合理選擇鎮(zhèn)流器

在建筑照明系統(tǒng)中，鎮(zhèn)流器會(huì)影響到照明能效和照明質(zhì)量，因此，合理選擇照明鎮(zhèn)流器也是照明電氣設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。

在選擇鎮(zhèn)流器時(shí)，盡量避免選用大功耗普通電感型鎮(zhèn)流器。對(duì)于金鹵燈和高壓鈉燈，可以采用節(jié)能電感型鎮(zhèn)流器實(shí)現(xiàn)照明控制，而對(duì)于直管型熒光燈，則應(yīng)采用電子型鎮(zhèn)流器。在選擇照明鎮(zhèn)流器時(shí)，還應(yīng)考慮到能效因數(shù)的具體情況，能效因數(shù)可采用BEF表達(dá)，即：

BEF=u/P×100. （2）

式（2）中：u為流明系數(shù)；P為配電線路的輸出功率，W。

對(duì)于建筑照明中常用的熒光燈，在選擇照明鎮(zhèn)流器時(shí)，應(yīng)控制好能效值。電子型鎮(zhèn)流器在向燈管供給高頻電流時(shí)，高頻電流一般為幾十千赫，燈管光效比工頻高10%左右。同時(shí)，因?yàn)殡娮有玩?zhèn)流器的自身功率較小，所以，在進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，可以優(yōu)先考慮選用電子型鎮(zhèn)流器。

在選擇照明鎮(zhèn)流器時(shí)，還要考慮功率因數(shù)、諧波和性能因素。電子型鎮(zhèn)流器所產(chǎn)生的電流諧波一般高于電感型鎮(zhèn)流器，對(duì)于諧波限值，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守GBN 17625.1—2003中的規(guī)定。例如，對(duì)于建筑工程中的C類照明設(shè)備，其允許諧波限值如下：當(dāng)諧波次數(shù)為2時(shí)，基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應(yīng)為2%；如果諧波次數(shù)為5，則其相對(duì)應(yīng)的百分比為10%；如果基波次數(shù)為9，則其相對(duì)應(yīng)的百分比為5%；當(dāng)諧波次數(shù)為11～39時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的百分比為3%.在功率因數(shù)方面，如果燈具的功率在25 W以上，則電子型鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)>0.95；如果燈具功率<25 W，則電子型鎮(zhèn)流器功率因數(shù)一般僅為0.55～0.60. 在設(shè)計(jì)時(shí)，如果需采用電子型鎮(zhèn)流器，則應(yīng)保證燈具功率>25 W。此外，在經(jīng)濟(jì)性能和使用性能方面，電感型鎮(zhèn)流器價(jià)格相對(duì)較低，并且使用壽命長(zhǎng)，但是，它無法調(diào)光，并且在高頻狀態(tài)下頻閃效應(yīng)較大；而電子型鎮(zhèn)流器能夠調(diào)光，并且在高頻狀態(tài)下的頻閃效應(yīng)較小。綜上所述，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇照明鎮(zhèn)流器。

2.3 照明光源的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑中，采用高效光源是實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)的重要途徑之一，合理選擇燈具能夠有效地節(jié)省電能。

在選擇高效光源時(shí)，要嚴(yán)格按照工作場(chǎng)所對(duì)照明的具體要求執(zhí)行。如果要將燈具安裝在較高的位置，就要優(yōu)先選擇高壓鈉燈或金鹵燈；如果建筑照明系統(tǒng)對(duì)光源的顯色性無特殊要求，則要優(yōu)先選擇高壓鈉燈；如果建筑照明系統(tǒng)有較高的顯色性要求，則可以選用陶瓷材料制作的金鹵燈；如果安裝燈具的高度較低時(shí)，則應(yīng)將熒光燈作為光源，緊湊熒光燈和直管熒光燈均具有顯色性能優(yōu)良、壽命長(zhǎng)和光效高的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，直管熒光燈具有較高的光通效率，并且光效更高、價(jià)格相對(duì)低廉，如果建筑工程中無特殊的裝飾要求，可以選用T5細(xì)管熒光燈。

對(duì)于安裝高度較高、無法經(jīng)常維護(hù)的區(qū)域，比如廳堂等，可以選擇安裝顯色性優(yōu)良、光效高和壽命長(zhǎng)的無極高頻熒光燈。這類熒光燈的顯色Ra可達(dá)80左右，光效為60～70 lm/W，壽命可達(dá)5×104～6×104 h。如果建筑中需要使用強(qiáng)度較高的放電燈具，應(yīng)避免使用汞燈，優(yōu)先選擇高壓鈉燈或金鹵燈。除了特殊裝置、需要頻繁開關(guān)和調(diào)光的照明光源外，應(yīng)控制建筑照明系統(tǒng)中鹵鎢燈、白熾燈等熱輻射型光源的數(shù)量。這是因?yàn)?，此類光源的壽命比較短，光效相對(duì)較低。此外，還要選擇效率較高的照明燈具（燈具效率=燈具總光通量/光源總光通量），在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證燈具效率符合GB 50034—2004中的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，建筑照明電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮多種影響因素，比如建筑照明要求、電氣設(shè)計(jì)的安全性等。此外，在開展電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保要求，通過優(yōu)化照明設(shè)計(jì)來節(jié)省電費(fèi)，有效減少發(fā)電廠在發(fā)電過程中造成的二氧化硫污染和汞污染。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕