郭思宇 張敏慧 羅宇德

(1.河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471023； 2.河南訊飛智元信息科技有限公司，河南 洛陽 471000)

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談建筑照明系統(tǒng)中的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭思宇1張敏慧1羅宇德2

(1.河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471023； 2.河南訊飛智元信息科技有限公司，河南 洛陽 471000)

將建筑照明系統(tǒng)作為降低建筑能耗的切入點(diǎn)，分析了現(xiàn)有照明系統(tǒng)存在的問題，從利用自然采光、使用高效光源、完善自動(dòng)控制系統(tǒng)等方面，闡述了建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施，從而達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。

建筑電氣系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，節(jié)能設(shè)計(jì)

0 引言

建筑照明系統(tǒng)是建筑物內(nèi)滿足采光要求的重要部分。隨著建筑物體積的增大，建筑物內(nèi)功能分區(qū)的復(fù)雜性增加，自然采光已經(jīng)不能滿足室內(nèi)人員的工作生活要求，需要照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定的光源。特別是近20年來，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，人們?cè)诖笮徒ㄖ?nèi)的活動(dòng)時(shí)間日趨增長(zhǎng)，很多建筑照明系統(tǒng)不論白天黑夜連續(xù)工作，建筑照明系統(tǒng)對(duì)于電力的需求是巨大的。有資料統(tǒng)計(jì)，建筑運(yùn)行能耗中應(yīng)用于照明系統(tǒng)的能耗大約占40%～60%。此外由于照明系統(tǒng)的散熱效應(yīng)，其廢熱所造成建筑冷負(fù)荷增加，導(dǎo)致空調(diào)能耗增加3%～5%，因此從建筑照明系統(tǒng)入手尋求降低建筑能耗的方法是很有意義的。

1 建筑電氣系統(tǒng)與照明設(shè)備

建筑電氣系統(tǒng)也是建筑能耗的主要消耗者，其中空調(diào)能耗占據(jù)了建筑能耗的一半以上，其次為照明設(shè)備。由于照明設(shè)備提供了建筑中的光環(huán)境，是一幢建筑物正常運(yùn)行的必要保障。一般來說建筑照明系統(tǒng)的供電方式是單獨(dú)供電，即在某些突發(fā)狀況下也需要有應(yīng)急的燈光，照明系統(tǒng)多為24 h不間斷供電，即使在夜晚某些樓道燈或是應(yīng)急燈依然處于工作狀態(tài)。

建筑照明系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期就需要滿足節(jié)能要求。GB 50034—2004建筑照明電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：在建筑照明設(shè)計(jì)中，貫徹國家的法律、法規(guī)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，符合建筑功能，有利于生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)、生活和身心健康，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全、維護(hù)管理方便，實(shí)施綠色照明。選擇光源時(shí)，應(yīng)在滿足顯色性、啟動(dòng)時(shí)間等要求條件下，根據(jù)光源、燈具及鎮(zhèn)流器等的效率、壽命和價(jià)格在進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。建筑設(shè)計(jì)中對(duì)照明系統(tǒng)的要求需要考慮到節(jié)能的方面，由于建筑物的實(shí)際使用狀況復(fù)雜不定，因此有些問題是只有在使用過程中才會(huì)逐步暴露出來的，這就需要對(duì)這些問題進(jìn)行歸納總結(jié)，為以后的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)[1]。

2 現(xiàn)有照明系統(tǒng)存在的問題

前已述及建筑物的使用功能對(duì)照明系統(tǒng)有著對(duì)應(yīng)的要求。如電影院等需要無光的環(huán)境，而展覽館等則需要有明亮的環(huán)境，然而現(xiàn)有建筑很多情況下在建筑初期的設(shè)計(jì)與其投入使用之后的功能存在差異，因而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面對(duì)于采用的需求發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致后期需要用人工照明系統(tǒng)來彌補(bǔ)。此外，建筑照明系統(tǒng)多采用人工控制，例如，在一幢寫字樓中有人辦公的房間開燈，無人辦公的房間熄燈。但是這種控制方式一來不夠方便，二來會(huì)出現(xiàn)人員離開時(shí)忘記關(guān)燈等現(xiàn)象，導(dǎo)致徹夜開燈，造成浪費(fèi)。

3 節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

在對(duì)電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)上，其根本的目的就是減少一些沒有必要的能源消耗。

3.1 充分利用自然采光

自然采光從生物學(xué)的角度上對(duì)用戶更有益，也可以很大程度上降低建筑物的用電負(fù)荷。盡可能的使建筑物內(nèi)照入更多的自然光是建筑設(shè)計(jì)階段所需要解決的一大難題，建筑物從自身結(jié)構(gòu)形式上應(yīng)該考慮到實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的最大利用。從自然采光的角度而言可采取以下兩種方式：

1)根據(jù)建筑所在地點(diǎn)合理的設(shè)計(jì)建筑朝向。為了保證建筑物及戶外活動(dòng)的場(chǎng)地不受相鄰建筑的遮擋而影響自然采光，建筑群應(yīng)具有合理的密度，建筑物的間距、朝向均要根據(jù)建筑的使用要求和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件決定，此外，地勢(shì)的變化和建筑物體量的削切也可以補(bǔ)償實(shí)際間距。

2)建筑物自身應(yīng)能夠透射更多的自然光。窗戶是建筑室內(nèi)采光的最直接和最主要的通道，開窗的大小位置甚至窗戶的材質(zhì)等直接影響到自然采光的效果。建筑層高的大小同樣對(duì)采光有很大影響，層高過低房間的采光面積就有限，因而會(huì)耗用更多的人工光源來進(jìn)行照明，層高過高雖然對(duì)房間整體采光有利但是卻增加了建造成本，合理的層高設(shè)置也是優(yōu)化室內(nèi)采光的重要方式，所以建筑專業(yè)人士對(duì)于電氣照明的學(xué)習(xí)非常有必要。對(duì)于大型建筑，例如美術(shù)館、火車站等，可以采用中庭來采光。室內(nèi)裝飾構(gòu)件也會(huì)影響到采光的效果，在進(jìn)行裝修時(shí)應(yīng)盡量少的遮擋光路。

3.2 使用高效光源

隨著照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人工光源的質(zhì)量日益提高，節(jié)能燈具也逐步占據(jù)市場(chǎng)。燈具反射面的反射比越高，反射面設(shè)計(jì)越合理，照明的效率也就越高，一般可提高燈具效率10%～50%。選擇的開啟式照明器具效率應(yīng)在0.75以上。熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈燈具效率應(yīng)滿足GB 50034—2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)第3-3-2條要求[2]。

照明方式的改變同樣可以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。需要注意的照明方式有：

1)辦公室、會(huì)議室等采用一般照明，這些場(chǎng)所對(duì)照度無特殊要求，但需要均勻照明；

2)工藝用房和加工車間等場(chǎng)所需要分區(qū)照明，不同的區(qū)域?qū)φ斩鹊囊笥幸欢ǖ牟町悾?/p>

3)高大加工車間等場(chǎng)所可采用混合照明，因其對(duì)于部分作業(yè)面照度要求較高，只采用一般照明不能滿足要求；

4)工藝用房和加工車間等場(chǎng)所還可以采用局部照明，增設(shè)局部光源以滿足某些生產(chǎn)工藝對(duì)亮度的特殊要求，但不必對(duì)整體采用高亮度的照明。

3.3 完善自動(dòng)控制系統(tǒng)

樓宇集中控制是近年來建筑發(fā)展的一大熱點(diǎn)，其主要目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)備的集中管理與維護(hù)。建筑物的不同功能分區(qū)的使用時(shí)間和強(qiáng)度是不同的，就照明系統(tǒng)而言，采用傳統(tǒng)的人工開關(guān)式控制方式無疑會(huì)增減人工成本[3]，集中的電腦控制系統(tǒng)可以有效解決該問題。通過預(yù)先設(shè)置的各個(gè)功能區(qū)的使用時(shí)間自動(dòng)開關(guān)照明設(shè)備，將浪費(fèi)減少到最低。此外，集中的控制系統(tǒng)還可以與空調(diào)、電子設(shè)備等聯(lián)網(wǎng)，形成一套完善監(jiān)控系統(tǒng)，將建筑物內(nèi)的用電負(fù)荷統(tǒng)一管理，科學(xué)規(guī)劃，減少不必要的浪費(fèi)。

3.4 引入太陽能系統(tǒng)

太陽能因其儲(chǔ)存量大、綠色清潔[4]而為人們所稱道，對(duì)太陽能的利用也是當(dāng)今能源應(yīng)用類學(xué)科所研究的熱點(diǎn)，目前對(duì)太陽能的利用還存在諸多不便，如光電轉(zhuǎn)化能力低、無法實(shí)現(xiàn)無間斷使用、建筑屋頂可鋪設(shè)太陽能板面積與建筑用電需求差別過大等等。但是，引入太陽能系統(tǒng)可以在一定程度上緩解建筑的用電壓力，對(duì)于一些長(zhǎng)明燈可以采用太陽能供電，而重要用電設(shè)備依然采用電網(wǎng)供電。

4 結(jié)語

建筑照明系統(tǒng)占據(jù)了較大的建筑用電負(fù)荷，從建筑照明系統(tǒng)角度入手是降低建筑能耗的一個(gè)很好的切入點(diǎn)，建筑照明系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)可以在很大程度上降低不必要的浪費(fèi)，建筑本身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化也可以減少對(duì)人工光源的依賴。國家在加大城市建設(shè)進(jìn)程的同時(shí)，也應(yīng)該同步改善建筑能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)建筑的綠色化。同樣，作為建筑行業(yè)的從業(yè)者，也應(yīng)該樹立綠色意識(shí)，積極推廣節(jié)約能源的理念，調(diào)動(dòng)全民節(jié)約的熱情。

[1] 任 紅.綠色照明與建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用,2009(7):22-25.

[2] 徐群英.建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)[J].低壓電器,2007(12):45-48.

[3] 文桂萍.建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)的探討[J].四川建筑科學(xué)研究,2007(6):218-221.

[4] 王立雄.建筑照明節(jié)能的新途徑[J].照明工程學(xué)報(bào),2004(4):20-22.

Preliminary discussion on energy saving optimizing design of building lighting system

Guo Siyu1Zhang Minhui1Luo Yude2

(1.HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471023,China; 2.IFLYTEKCo.,Ltd，Luoyang471000,China)

Taking building lighting system as the entry point of reducing building energy consumption, the paper analyzes current lighting system problems, describes energy-saving optimization measures of building lighting system from aspects of using natural lighting, using high-efficiency light source, and improving automatic control system, so as to achieve the goal of reducing energy consumption.

building electrical system, lighting system, energy-saving design

1009-6825(2016)11-0216-02

2016-02-02

郭思宇(1988- )，女，碩士，助教

TU201.5

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