馮國君

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源過度消耗已經(jīng)成為制約發(fā)展的重要問題。照明用電作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的用電消耗，已占據(jù)全球能源總消耗的19%，具有用電負(fù)荷高、負(fù)荷分布廣、節(jié)能空間大等特點(diǎn)，所以照明節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用符合國家節(jié)能戰(zhàn)略，有著重大的現(xiàn)實(shí)意義，近年來受到廣泛的研究和關(guān)注。

關(guān)鍵詞：照明節(jié)能；智能燈光控制；LED光源

文章依據(jù)現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合了某校新校區(qū)校園建設(shè)提出一套較完整的建筑照明技術(shù)應(yīng)用方案，并對節(jié)能效果進(jìn)行初步分析和評價(jià)。下面將從光源選擇、布置配電、智能控制和管理維護(hù)等方面作了介紹。

1 光源選擇

目前市場上的燈具按光源分主要有三類：熱輻射光源、氣體放電光源和半導(dǎo)體光源。其中熱輻射光源以白熾燈和鹵鎢燈為代表，由于光效太低已經(jīng)很少使用；氣體放電燈主要包括高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等，具有光效高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，一般用于室內(nèi)大空間和室外照明；半導(dǎo)體光源包括熒光燈和LED燈，熒光燈目前廣泛應(yīng)于室內(nèi)照明領(lǐng)域，LED燈是一種新興的高光效光源。本項(xiàng)目選擇鹵鎢燈、金屬鹵化物燈（金鹵燈）、熒光燈和LED燈四種光源作為燈具的主要選擇類型，并針對其不同的特性分析對比應(yīng)用于不同場合。根據(jù)各種光源的優(yōu)勢和缺點(diǎn)可知，LED燈和熒光燈的選擇成為近年來爭議的焦點(diǎn)。

根據(jù)國際知名燈具廠商提供資料，目前相同功率的LED燈價(jià)格約為熒光燈的2～3倍，但是LED燈具有光源效率高、不使用鎮(zhèn)流器、功率因數(shù)高、使用壽命長等節(jié)能優(yōu)勢，相同照度下節(jié)約電能消耗30%～40%，預(yù)計(jì)一年內(nèi)即可節(jié)省前期增加的開支，所以這里采用LED燈作為主要光源之一。

針對學(xué)校不同場所的照明要求，對燈具選擇歸類如下：鹵鎢燈泡顯色指數(shù)高，主要應(yīng)用于特殊醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室等對辨色有特殊要求房間的局部照明；大功率金鹵燈一般功率較大，且光效較高，主要應(yīng)用于體育館，體育場等室內(nèi)室外大空間場所；LED燈管光效較高，普遍應(yīng)用于教室、宿舍、圖書館等學(xué)習(xí)場所；熒光燈管顯色指數(shù)優(yōu)于LED燈管，用于實(shí)驗(yàn)室等場所照明。

2 燈具布置與配電

前面已經(jīng)談到，照明節(jié)能必須在不影響照明質(zhì)量的前提下。尤其在學(xué)校建筑照明中，滿足照度要求是一切照明設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)?？梢圆扇∫韵麓胧┨岣呔S護(hù)系數(shù)：（1）在不設(shè)吊頂?shù)拇蠼淌一驁D書館自習(xí)區(qū)等空間燈具采用吊鏈安裝。（2）裝修時(shí)墻面和頂棚采用高反射比涂料。（3）庫房、宿舍等區(qū)域采用裸LED燈管，教室采用高漫反射格柵燈盤。

采取以上措施在保證照度和眩光值要求的同時(shí)有效減少了燈具的安裝數(shù)量，達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。此外，在照明配電設(shè)計(jì)中，通過合理設(shè)置配電箱位置、適當(dāng)增加配電線徑、三相平衡配電等措施有效減小線路損耗，達(dá)到節(jié)約電能的目標(biāo)。

3 智能照明控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)選擇

目前照明節(jié)能控制技術(shù)主要分為兩大類，分別通過調(diào)光技術(shù)和智能感應(yīng)開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

（1）調(diào)光技術(shù)。調(diào)光技術(shù)主要通過串電阻調(diào)壓和可控硅調(diào)壓兩種方式實(shí)現(xiàn)。其中串電阻調(diào)壓本身并不能實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約，目前基本不再使用；而可控硅調(diào)壓是通過控制晶閘管開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對燈具兩端電壓和頻率的控制，能夠較好的滿足燈光控制要求。但是這種方法也有很多缺點(diǎn)：首先系統(tǒng)復(fù)雜，成本過高，不適合大范圍應(yīng)用；其次采用可控硅導(dǎo)致電流波形畸變，人為引入了諧波和無功損耗；此外燈具兩端頻繁的電壓變化會(huì)導(dǎo)致燈具使用壽命縮短。

（2）智能感應(yīng)開關(guān)技術(shù)。智能感應(yīng)開關(guān)技術(shù)指通過聲/光感應(yīng)模塊、人體紅外感應(yīng)模塊等收集環(huán)境信息，并進(jìn)行智能分析對燈具進(jìn)行分組開關(guān)控制，在滿足使用要求的情況下避免電能的浪費(fèi)。目前國際主流的解決方案是基于KNX協(xié)議的智能燈光控制系統(tǒng)。其硬件組成由設(shè)在中控室的智能燈控主機(jī)、分設(shè)在每個(gè)照明配電箱內(nèi)的智能燈光控制器、不同種類的感應(yīng)模塊和智能燈光控制面板構(gòu)成，以i-Bus總線相連，并在KNX協(xié)議框架下互相通信進(jìn)行交互工作。智能燈光控制系統(tǒng)能夠通過合理分組開關(guān)燈具實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，本工程采用這種形式對公共區(qū)域進(jìn)行照明節(jié)能控制。

3.2 實(shí)現(xiàn)方案

針對大學(xué)不同公共區(qū)域的不同使用特點(diǎn)，文章選取圖書館和公共走廊、樓梯間等典型區(qū)域的智能照明方案進(jìn)行介紹。圖書館自習(xí)區(qū)對照度要求較高（300lx），傳統(tǒng)管理方法往往無論是否有人自習(xí)都打開所有燈，這樣雖然滿足了照度要求，但是電量浪費(fèi)嚴(yán)重。具體思路為：對自習(xí)區(qū)和公共走道進(jìn)行分回路控制。利用每個(gè)自習(xí)分區(qū)的紅外感應(yīng)探測器（探測直徑6m）判斷是否有人自習(xí)，當(dāng)區(qū)域無人自習(xí)時(shí)，切斷自習(xí)區(qū)照明保留走道區(qū)照明，此時(shí)滿足走廊照度要求（100lx）。當(dāng)有學(xué)生進(jìn)入該區(qū)域自習(xí)時(shí)紅外感應(yīng)探測器動(dòng)作發(fā)出信號打開自習(xí)區(qū)域照明，滿足學(xué)習(xí)照度要求（300lx）。學(xué)生也可以用墻上的智能控制面板進(jìn)行多種模式的選擇控制。公共走廊和樓梯間等區(qū)域的照明節(jié)能設(shè)計(jì)與圖書館類似。走廊采用專用紅外感應(yīng)探測器（探測范圍：3m×20m），當(dāng)有人進(jìn)入走廊時(shí)智能燈光控制器點(diǎn)亮走廊照明。此外，中控室的智能燈光控制主機(jī)可以對整個(gè)大樓各個(gè)區(qū)域的照明進(jìn)行分區(qū)、定時(shí)控制，能夠有效節(jié)約無人使用區(qū)域的電能，達(dá)到很好的節(jié)能效果。

4 管理與維護(hù)

前面提到的都是設(shè)計(jì)方案，對于建筑照明節(jié)能來說，管理和維護(hù)環(huán)節(jié)也非常重要。為了方便節(jié)能管理，本設(shè)計(jì)方案在主要功能建筑設(shè)置了能源管理系統(tǒng)，利用設(shè)在中控室的能源管理主機(jī)采集分設(shè)在每個(gè)照明箱的智能電表數(shù)據(jù)，分區(qū)匯總電量使用情況、功率因數(shù)、計(jì)算波峰波谷和損耗，通過考核、限制、鼓勵(lì)等方式培養(yǎng)用戶節(jié)電使用習(xí)慣，達(dá)到更高的節(jié)能水平。另外，定期更換老化燈具和器件，對燈具表面進(jìn)行清灰，可以有效提高式（1）中的維護(hù)系數(shù)指標(biāo)，維持照度水平達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

5 結(jié)語

文章結(jié)合某新校園建設(shè)從光源選擇、燈具布置與配電、智能燈光控制和管理維護(hù)四個(gè)方面詳細(xì)介紹了具體的節(jié)能措施，其中光源選擇和智能燈光控制的采用與現(xiàn)有照明設(shè)計(jì)相比節(jié)能效果明顯，綜合節(jié)能效果達(dá)到50%以上，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，而且能夠在一年內(nèi)節(jié)省回因節(jié)能增加的投資成本，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值，為今后相關(guān)新建項(xiàng)目提供了一種新的思路。

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