王 晨

（山東新達(dá)工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 濰坊 261000）

0 引言

在建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況。目前，環(huán)保理念已深入人心，建筑節(jié)能措施的應(yīng)用可有效建設(shè)廢物排放水平，減少能源消耗程度，因此可有效緩解能源消耗壓力，進(jìn)一步保護(hù)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，有助于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。照明是滿(mǎn)足人民群眾日常生活的基本保障，照明系統(tǒng)作為建筑工程項(xiàng)目的核心系統(tǒng)，為了推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，緩解能源消耗所帶來(lái)的壓力，建筑電氣照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重視照明設(shè)備的節(jié)能效果，在建筑工程項(xiàng)目中靈活應(yīng)用電氣照明節(jié)能技術(shù)，降低照明系統(tǒng)的能源消耗程度，對(duì)建筑電氣照明系統(tǒng)的照明效果進(jìn)行優(yōu)化，在滿(mǎn)足人民需求的前提下，優(yōu)化資源應(yīng)用模式，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況。

1 案例工程

1.1 工程概述

在我國(guó)私家車(chē)保有量急速增長(zhǎng)的前提下，我國(guó)開(kāi)始大面積修建地下停車(chē)場(chǎng)項(xiàng)目，與地面建筑項(xiàng)目相比，地下停車(chē)場(chǎng)是需要24h不間斷地照明，電力能耗在能源消耗占比中接近35%。本次案例工程主要為某地區(qū)的公共地下車(chē)庫(kù)，所采取的大底盤(pán)式建筑，建筑面積為251430m2，建筑內(nèi)共有8個(gè)防火分區(qū)，而停車(chē)位數(shù)量一共有824個(gè)，隸屬于大型的地下車(chē)庫(kù)。案例工程設(shè)計(jì)有12個(gè)采光創(chuàng)口，4個(gè)地下車(chē)庫(kù)出口。該文只對(duì)大面積停車(chē)位以及行車(chē)道的照明節(jié)能措施進(jìn)行分析。

1.2 地下車(chē)庫(kù)的照明設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034—2013）以及案例的具體使用情況來(lái)看，人民群眾對(duì)行車(chē)道的照度要求相對(duì)較高，對(duì)停車(chē)位的照度要求并不高，因此地下車(chē)庫(kù)照度標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 地下車(chē)庫(kù)的照明標(biāo)準(zhǔn)

2 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 合理選擇電光源

2.1.1 電光源參數(shù)角度

案例建筑在選擇光源的過(guò)程中，主要是以熒光燈、節(jié)能燈以及汞燈為主，遵循建筑電氣照明系統(tǒng)光效高的標(biāo)準(zhǔn)，選擇T8普通熒光燈、T5普通熒光燈以及LED日光燈作為主要的電光源，技術(shù)參數(shù)比較見(jiàn)表2。

表2 電光源參數(shù)比較

從電光源光效角度來(lái)看，T5普通熒光燈以及LED日光燈管的光效最佳；從色溫角度來(lái)看，LED日光燈的色溫為60000K，可有效提升人們的視覺(jué)舒適感，同時(shí)也能有效提升人們的能見(jiàn)度，因此LED日光燈選擇最佳。

2.1.2 電光源的經(jīng)濟(jì)性

2.1.2.1 從終端用戶(hù)的使用需求角度出發(fā)

電光源在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員不僅需要有效節(jié)約電光源的電力資源消耗量，同時(shí)也要盡可能地延長(zhǎng)電光源使用壽命，通過(guò)減少電光源的更換次數(shù)來(lái)減少后期投入水平。電光源的綜合能效主要是由光效以及使用壽命的乘積進(jìn)行評(píng)價(jià)，如公式（1）所示。

式中：ηzh為電光源綜合能效，lm·kh/W；ηl為電光源光效，lm/W，T為電光源使用壽命，h。

從電光源綜合能效來(lái)看T5普通熒光燈的光源綜合能效為780lm·kh/W，T8普通熒光燈的綜合能效為1365lm·kh/W，而LED日光燈的綜合能效則達(dá)到6300lm·kh/W，LED日光燈的綜合能效為三種電光源中最高的，因此最佳選擇為L(zhǎng)ED日光燈。

2.1.2.2 從建筑工程的造價(jià)成本出發(fā)

高光效以及壽命長(zhǎng)的光源在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具備能源利用效率相對(duì)較高的特征，但是此類(lèi)光源的工程造價(jià)成本也相對(duì)較高，為此需要對(duì)光源應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)極為重要。現(xiàn)階段建筑工程所采取的評(píng)價(jià)指標(biāo)為單位照明成本。單位照明成本如公式（2）所示。

式中：U為光源單位照明成本，元/kh·lm；φ代表的是光源的光通量，lm；CL代表的是電光源的價(jià)格，元；TL代表的是電光源的壽命，kh；P為每個(gè)電光源的功率，W；R為電價(jià)，元/kh·W。

從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看，LED日光燈的造價(jià)成本相對(duì)較高，為了確保選擇的精準(zhǔn)性，從單位照明成本計(jì)算的方法對(duì)比，在商業(yè)用電1.2元/kW·h進(jìn)行計(jì)算，T5普通熒光燈的照明成本0.013元/kh·lm，T8普通熒光燈的照明成本0.018元/kh·lm，而LED日光燈的照明成本0.010元/kh·lm，因此最佳選擇為L(zhǎng)ED日光燈。

綜上所述，LED日光燈能采用光效在105lm/W以上的芯片，同時(shí)也采用高效的驅(qū)動(dòng)電源，可利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化控制，最大程度地減少日光燈的電亮?xí)r間，最大程度避免光衰減，有效延長(zhǎng)電光源的壽命。案例工程所選擇的電光源為日光燈。

2.2 光源與燈具的配置

案例建筑在進(jìn)行電氣照明規(guī)范設(shè)計(jì)期間，在綜合考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及針對(duì)性標(biāo)準(zhǔn)原則后，將案例建筑的行車(chē)道照度值設(shè)定為75lx，停車(chē)位的照度值50lx，行車(chē)道的功率密度目標(biāo)值為2.5W/m2，停車(chē)位的功率密度目標(biāo)值為2W/m2。

開(kāi)展案例建筑平面布置方案設(shè)計(jì)中，均采用雙管日光燈，案例工程內(nèi)行車(chē)道燈具間距需要控制在3.3m以?xún)?nèi)，工作人員需要根據(jù)車(chē)庫(kù)的實(shí)際情況布置情況對(duì)行車(chē)道間距進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，地下車(chē)庫(kù)內(nèi)的特殊區(qū)域，則是將燈具距離控制在3m~3.5m，同時(shí)也要每隔3個(gè)停車(chē)位布置2盞燈具。此外，為了提升燈具的利用系數(shù)，頂棚的反射比需要控制在0.7~0.8，可選用反射系數(shù)為0.75的白水泥作為飾面材料，墻面的反射比需要控制在0.5~0.7，可選擇反射系數(shù)為0.58的膠合板作為飾面材料，而地面的反射比需要控制在0.2~0.4，可選擇反射系數(shù)為0.2的混凝土地面作為飾面材料。

2.3 智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1 控制方案

案例建筑為地下車(chē)庫(kù)，在照明系統(tǒng)在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)管理缺位的情況，導(dǎo)致車(chē)輛行駛至地下車(chē)庫(kù)時(shí)出現(xiàn)電氣照明系統(tǒng)照度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)存在燈具開(kāi)啟過(guò)量偏多消耗大量的電力資源的情況。針對(duì)該情況，需要設(shè)計(jì)智能照明控制系統(tǒng)，為地下車(chē)庫(kù)內(nèi)行駛的車(chē)輛指引出具體、準(zhǔn)確的行車(chē)方向，在確保地下車(chē)庫(kù)行駛車(chē)輛出入地下車(chē)庫(kù)安全性的前提下，有效減少電力能源消耗。為此，工作人員需要按照案例建筑區(qū)域功能的差異性開(kāi)展智能分組控制活動(dòng)，設(shè)計(jì)人員可將案例工程車(chē)庫(kù)細(xì)化分解為16個(gè)控制區(qū)域，與此同時(shí)，也要利用7個(gè)智能照明控制箱來(lái)進(jìn)行照明控制活動(dòng)。智能照明控制的設(shè)計(jì)方案如下。1）在行駛車(chē)輛或是行人進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)后，智能照明控制系統(tǒng)可利用聯(lián)網(wǎng)紅外感應(yīng)器進(jìn)行信號(hào)采集工作，通過(guò)搜集到的信號(hào)來(lái)點(diǎn)亮行車(chē)道上的燈具，在節(jié)約電力資源的前提下，為車(chē)輛以及行人提供良好的照明效果，最大程度地確保行駛車(chē)輛與行人的安全性。智能照明控制系統(tǒng)中的聯(lián)網(wǎng)紅外感應(yīng)器在檢測(cè)到車(chē)輛以及行人進(jìn)入停車(chē)位后，智能照明控制系統(tǒng)就需要點(diǎn)亮停車(chē)位區(qū)域的燈具。2）在相關(guān)人員離開(kāi)停車(chē)位時(shí)，停車(chē)位的燈具采用延時(shí)熄滅的方法，在相關(guān)人員完全離開(kāi)后，行車(chē)道的燈具則需要轉(zhuǎn)變成為節(jié)能模式。行車(chē)道的燈具的照明控制系統(tǒng)需要嚴(yán)格遵循間隔兩個(gè)亮一個(gè)、循環(huán)點(diǎn)亮的亮燈原則，在節(jié)能模式實(shí)施過(guò)程中，需要確保在無(wú)車(chē)輛、無(wú)行人的情況，地下車(chē)庫(kù)的行車(chē)道仍具備照明功能，有效減少燈具的使用時(shí)間與壽命，降低地下車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)的耗電程度。3）在不同時(shí)間段以及特殊情況下，地下車(chē)庫(kù)需要重新設(shè)置燈具點(diǎn)亮方式、照度值、紅外感應(yīng)器靈敏度以及延時(shí)時(shí)間。4）智能照明控制系統(tǒng)的可輔助安全監(jiān)控活動(dòng)開(kāi)展，案例建筑內(nèi)預(yù)設(shè)用220個(gè)紅外感應(yīng)器，借助燈光輔助電視監(jiān)控系統(tǒng)錄制影像信息，全面提升地下車(chē)庫(kù)的安全防范水平。

2.3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

案例工程所應(yīng)用的智能照明控制系統(tǒng)，是利用無(wú)限通信技術(shù)將控制系統(tǒng)中各種類(lèi)型的照明控制元件連接。地下車(chē)庫(kù)智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可設(shè)計(jì)利用天然光線(xiàn)進(jìn)行照明的功能，減少地下車(chē)庫(kù)內(nèi)電力資源的浪費(fèi)，通過(guò)集中化的控制管理系統(tǒng)開(kāi)展照明管理工作，進(jìn)一步延長(zhǎng)地下車(chē)庫(kù)的建筑內(nèi)照明燈具的使用周期，減少智能照明控制系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)成本。智能控制系統(tǒng)所采取的模塊化分布式結(jié)構(gòu)，主要是由輸入單元、系統(tǒng)單元以及輸出單元構(gòu)成，控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.4 利用天然光方案

案例建筑為了能夠充分利用天然光資源，可將太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用至地下車(chē)庫(kù)中，利用太陽(yáng)能資源為照明系統(tǒng)來(lái)供電，同時(shí)也要引入市電。案例建筑的天然光利用方案設(shè)計(jì)中，裝機(jī)容量為19.023kW·h，蓄電池為4200Ah，在引入市電后，將太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)作為地下車(chē)庫(kù)電源之一，不僅可確保智能照明系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，同時(shí)也能達(dá)到節(jié)能的設(shè)計(jì)目的。案例建筑的前期投資金額約為35.4萬(wàn)元，投資金額預(yù)算在設(shè)計(jì)委托方的可接受范圍內(nèi)。最終設(shè)計(jì)的方案結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用放射式與樹(shù)干式相結(jié)合的混合配電方式，其中7套光伏照電控制柜以及7套智能控制柜分別設(shè)置在負(fù)荷中心，輸出電源直流為24V，照明燈具設(shè)置為305盞，設(shè)計(jì)的聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)器共計(jì)220個(gè)。

圖2 太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

案例建筑的地上建筑除了住宅樓之外，也會(huì)敷設(shè)道路、種植綠化等，案例建筑的采光天窗設(shè)計(jì)安裝在綠化帶下方。車(chē)庫(kù)天窗的使用不僅響應(yīng)了節(jié)能減排號(hào)召，同時(shí)也彰顯出以人為本的設(shè)計(jì)理念，在車(chē)輛與行人進(jìn)出地下空間時(shí)，更加具備通透性以及安全性。

2.5 節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性分析

地下車(chē)庫(kù)所采取的照明方法為太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與LED智能照明系統(tǒng)相結(jié)合的照明方法。地下車(chē)庫(kù)在建筑使用完成后，在三盞燈全部點(diǎn)亮后所測(cè)得的行車(chē)道照度達(dá)到97lx，相較于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)而言可有效節(jié)約電力能源的消耗。借助智能照明控制系統(tǒng)可有效延長(zhǎng)照明燈具的使用壽命，節(jié)約地下車(chē)庫(kù)后期的維護(hù)成本。

案例工程所設(shè)計(jì)的功率密度為0.8W/m2，所設(shè)計(jì)的功率為7.3kW，年耗電量為63984kW·h，預(yù)期系統(tǒng)造價(jià)為元，消耗的電費(fèi)為萬(wàn)元。投資回收期如公式（3）所示。

式中：T為投資回本期，單位用年表示；F1為使用照明燈具1的成本以及安裝維護(hù)費(fèi)用，單位用元表示；F2為使用照明燈具2的成本以及安裝維護(hù)費(fèi)用，單位用元表示；Ds為用戶(hù)端年節(jié)電亮，單位用kW·h表示，M為電價(jià)，單位用元/kW·h表示。

根據(jù)投資回收期公式計(jì)算得出，案例建筑的投資回報(bào)期為3.3年，每年需要節(jié)省8萬(wàn)元。

在對(duì)建筑電氣照明節(jié)能應(yīng)用研究中，案例建筑是以地下車(chē)庫(kù)為研究項(xiàng)目。在電氣照明節(jié)能方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先從壽命、色溫以及光效等方面進(jìn)行電光源比較，在綜合能效值、單位照明成本綜合比較下，LED日光燈的節(jié)能效果以及經(jīng)濟(jì)性極佳。將智能控制系統(tǒng)應(yīng)用至電氣照明系統(tǒng)中，可降低建筑工程項(xiàng)目照明系統(tǒng)的電力資源耗費(fèi)程度，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與市電充分結(jié)合的背景下，讓智能照明系統(tǒng)從電力能源來(lái)源方面達(dá)成節(jié)能目標(biāo)，幫助案例建筑節(jié)省大量的電費(fèi)成本。對(duì)案例工程電氣照明節(jié)能方案經(jīng)濟(jì)性分析了解到，每年可節(jié)電98942kW·h，投資回本期則是年，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有極高的適用性以及節(jié)能性。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，我國(guó)正朝著可持續(xù)、生態(tài)化的方向發(fā)展轉(zhuǎn)變，建筑節(jié)能作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的重要組成，建筑節(jié)能的合理化設(shè)計(jì)可全面提升人民群眾的生活質(zhì)量以及幸福指數(shù)，為人民群眾創(chuàng)造健康優(yōu)良的生活空間。同時(shí)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)可大大減少能源消耗水平，提升可再生能源的開(kāi)發(fā)深度，有效降低人民群眾的生活成本，推動(dòng)建筑事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。為了積極響應(yīng)營(yíng)建生態(tài)建筑的號(hào)召，在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循節(jié)能設(shè)計(jì)理念，不斷優(yōu)化建筑工程內(nèi)照明燈具布局，全面提升建筑電氣照明的節(jié)能成效，為我國(guó)生態(tài)建筑的打造奠定基礎(chǔ)。