導(dǎo)語：建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章以建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計作為切入點，采取調(diào)查法與經(jīng)驗總結(jié)法，敘述建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計技術(shù)的主要應(yīng)用方向，并結(jié)合筆者自身工作經(jīng)驗，簡要闡述建筑電氣照明系統(tǒng)在光源燈具選擇、照明供電、照明控制方式、天然光源利用、無功補償設(shè)計五方面的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計要點，旨在改善電氣照明節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；照明系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計

如今，能源緊張已升級為全球性問題，在建筑行業(yè)發(fā)展中，建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能的水平關(guān)乎我國能源利用率。照明系統(tǒng)功率因數(shù)低、電壓波動大會引起較大的電能損耗。因此，在低碳經(jīng)濟時代背景下，為緩解能源供需緊張程度，控制建筑工程的總體使用成本與碳排放量，應(yīng)提高建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能水平。

1建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用方向

1.1調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率因數(shù)

高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈逐漸取代了傳統(tǒng)的白熾燈，由此取得顯著節(jié)能效果。然而，此類燈具多為感性負荷，在運行期間消耗部分有功功率，進而降低了電能的實際利用率，如高壓汞燈功率因數(shù)在0.4～0.65范圍、金屬鹵化物燈功率因數(shù)在0.4～0.61范圍、高壓鈉燈功率因數(shù)在0.42～0.6[1]。這一問題，使建筑電氣照明系統(tǒng)在運行期間產(chǎn)生較大線損量，供電線路與發(fā)電器等電源設(shè)備的潛在能力未得到充分發(fā)揮。因而，對功率因數(shù)的調(diào)節(jié)控制，是電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的主要方向。

1.2控制電壓波動

熒光燈等種類燈具易受到供配電系統(tǒng)電壓波動的影響，由此造成加大電能損耗量、縮短燈具使用壽命的后果，與節(jié)能設(shè)計理念相沖突。例如，在某建筑工程中，配置熒光燈作為照明設(shè)備，將電源電壓額定值設(shè)為220V，如果電源電壓波動值超過±5%、低于210V或高于230V時，系統(tǒng)電能損耗量增長至額定工況條件時的1.07倍，照明燈具實際使用壽命縮減至預(yù)期壽命的0.94倍。這也是建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計期間亟待解決的一項重要問題。

1.3合理化控制電氣照明設(shè)備能耗量

當(dāng)前在部分建筑電氣照明系統(tǒng)設(shè)計方案中，出于改善室內(nèi)裝飾效果、控制工程造價等角度著想，所選用照明燈具、電力用具主要起到裝飾美觀作用，設(shè)備自身工作能耗較高，沒有起到理想的節(jié)能效果。過于側(cè)重追求電氣照明設(shè)備的美觀性與裝飾性，沒有妥善兼顧美觀裝飾和經(jīng)濟實用兩項設(shè)計要素，這一問題需要得到設(shè)計人員的高度重視。

2建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的要點

2.1照明光源與燈具的選擇

在照明燈源與燈具選擇環(huán)節(jié)，要求設(shè)計人員優(yōu)先使用高光效節(jié)能燈源，重點考慮自然采光問題，還應(yīng)滿足實際的建筑照明需求。例如，在較低與較高高度的建筑物中分別使用金屬鹵化物燈和熒光燈，金屬鹵化物等有著照明效果穩(wěn)定與使用壽命長的優(yōu)勢，熒光燈有著光效高、顯色好、節(jié)能環(huán)保效果顯著的優(yōu)勢。在辦公建筑與酒店等場所內(nèi)使用LED燈源和嵌入式筒等來取代熒光燈，此類光源燈具有著光通量大、效能高的優(yōu)勢。LED嵌入式筒燈的光通量為7800lm，而普通環(huán)型熒光燈與T8標(biāo)準(zhǔn)直管熒光燈的光通量僅為1250lm和1350lm。在建筑空間環(huán)境及周邊區(qū)域分布電磁干擾源、其他光源無法滿足使用需求的情況下，則采取普通照明白熾燈，不得因追求節(jié)能效果而影響到建筑照明系統(tǒng)的正常使用[2]。此外，對光源燈具的選擇，必須嚴(yán)格遵循《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB51348—2019）、《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034—2013）等規(guī)范文件，要求設(shè)計人員全面掌握各類常用燈具的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)建筑類型加以選擇。例如，在商場、大型會議室與禮堂等場所中，根據(jù)建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，需要選用效能超過70lm/W的燈具，如選用效能為97.5lm/W的LED嵌入式筒燈、效能為87.1lm/W的T5熒光燈、效能為88.8lm/W的大功率LED燈。在具備頻繁開關(guān)燈要求以及調(diào)光要求的場所中，根據(jù)民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可以配置LED等作為建筑電氣照明系統(tǒng)的主要光源[3]。

2.2照明供電優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)得知，建筑電氣照明系統(tǒng)供電節(jié)能效果的主要影響因素為電壓偏差、三相照明線路負荷不平衡與燈具設(shè)備，因而，在照明供電優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)重點解決這三項問題。其中，對于電壓偏差問題，可采取在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中額外設(shè)置有載自動調(diào)壓電力變壓器或是專用變壓器供電的措施。以有載自動調(diào)節(jié)變壓器為例，在照明供電期間可以自動檢測電壓值，在實際電壓值與額定值產(chǎn)生過大偏差時自動執(zhí)行調(diào)壓動作，始終保持照明供時登福建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)要點分析電電壓的穩(wěn)定狀態(tài)。對于三相照明線路負荷不平衡問題，根據(jù)線路電流值來選擇適當(dāng)?shù)墓╇姺绞剑缭陔娏髦滴闯^60A時選取220V單相供電方式，在電流值超過60A時選取220/380V的三相四線制供電方式，同時，合理分配不對稱負荷，將最大相/最小相負荷電流與三相負荷平均值的偏差控制在15%以下。而對于燈具問題，以氣體放電光源為例，安裝電感鎮(zhèn)流器，并在不同相序線路中分接同一燈具的相鄰燈管。

2.3改善照明控制方式

在建筑電氣照明控制設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員預(yù)先做好項目資料分析與現(xiàn)場考察工作，對不同場所采取差異性的照明控制方式，在滿足建筑照明需求的同時，起到節(jié)能環(huán)保作用。例如，對于走道、大廳、樓梯間等建筑公共區(qū)域，應(yīng)采取分區(qū)分組控制方式，將各處區(qū)域的自然采光條件與使用條件作為分區(qū)分組依據(jù)。對于自然采光條件較佳的區(qū)域，采取感知照明控制方式，設(shè)置一定數(shù)量的光傳感器，持續(xù)感知周邊環(huán)境光照亮度與自然采光條件，在自然光源可以滿足場所照明需求時關(guān)閉全部照明燈具，在采光條件不佳時啟動部分?jǐn)?shù)量或全部的照明燈具，始終維持一個恒定的環(huán)境照度。對于一般照明可滿足照度均勻度要求的場所，則采取單燈控制方式，在場所內(nèi)安裝若干座大功率、高光效的照明燈具。此外，還可在建筑電氣照明系統(tǒng)中安裝時間控制器，采取時間控制方式，對各處建筑區(qū)域分別制定時間控制方案，由時間控制器在特定時間段接通電路來開啟照明燈具，并在燈具開啟后由時間控制器統(tǒng)計燈具的持續(xù)工作時間，在統(tǒng)計值達到限定值后斷開電路，從而替代傳統(tǒng)的手動控制方式，避免手動控制不及時而增加照明系統(tǒng)實際運行時間、加大電能用量。

2.4充分利用天然光源

在傳統(tǒng)建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計體系中，以控制系統(tǒng)運行負荷、合理配置光源、采取智能控制方式等作為主要設(shè)計思路，沒有對天然光源利用問題加以高度重視，電氣照明系統(tǒng)節(jié)能效果存在進一步增強的設(shè)計空間。因此，在應(yīng)用節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)時，設(shè)計人員應(yīng)調(diào)整技術(shù)思路，在方案中采取光電效應(yīng)間接采光或是光線導(dǎo)光采光等措施，做到對自然光源的高效利用，起到縮短系統(tǒng)運行時間、減少電能用量的節(jié)能效果。以光線導(dǎo)光采光措施為例，在建筑電氣照明系統(tǒng)中安裝采光裝置、導(dǎo)光裝置以及漫射裝置，通過采光罩等裝置將室外自然光線采集值光導(dǎo)照明系統(tǒng)中進行重新分配，再通過特質(zhì)導(dǎo)光管傳輸至漫射裝置后均勻、高效的照射至室內(nèi)環(huán)境當(dāng)中，從而解決部分建筑室內(nèi)空間自然采光條件不佳的問題。在一般情況下，相比于人工照明條件，光導(dǎo)照明系統(tǒng)可以將室內(nèi)空間環(huán)境的視覺功效提升5%～20%，并具備直接傳輸自然光線的條件。

2.5無功補償設(shè)計

為解決建筑電氣照明系統(tǒng)的電路功率因數(shù)低下問題，可選擇采取并聯(lián)電容器的優(yōu)化措施，以提高電路功率因數(shù)、減小線損量、充分挖掘電源潛力。例如，在某建筑工程中，初步設(shè)計方案中擬安裝100盞250W功率的高壓鈉燈，功率因數(shù)計算結(jié)果為0.44、供電電流為300A，線路電壓損耗與功率損耗量遠超過預(yù)期，因而在后續(xù)優(yōu)化設(shè)計期間，選擇在電路上并聯(lián)設(shè)置適當(dāng)容量電容器，起到提供容性無功功率、補償感性無功功率的作用。最終，將功率因數(shù)提升至0.8、供電電流降低至141A，線損量大幅降低，取得理想的節(jié)能效果，且線纜使用期間不易出現(xiàn)溫升過快現(xiàn)象。無功補償設(shè)計應(yīng)注意以下問題。第一，補償電容器選用。不同型號電容器的容量存在差異，如果補償電容器選擇不當(dāng)，將無法在運行期間提供足夠的容性無功電流，影響無功補償效果，可選用公式（1）來計算補償電容器的最佳電容量。（1）式中：P為電光源有功功率；f為電源頻率；U為供電電源電壓；φ1與φ2分別為補償前后的電壓電流相位值。同時，考慮補償電容器與所選光源的適配性問題。以氣體放電型電光源為例，雖然目標(biāo)功率因數(shù)越高則節(jié)能效果越顯著，在電路并接補償電容器后受到電流畸變因素影響，會抑制功率因數(shù)的提高，使目標(biāo)功率因數(shù)與實際功率因數(shù)間產(chǎn)生差值。第二，補償電容器安裝設(shè)計。根據(jù)建筑類型來選擇適當(dāng)?shù)难a償電容器安裝形式，常見形式分為高壓集中式、低壓局部集中式、低壓集中式、單燈式四類。高壓集中與低壓集中適用于大規(guī)模集中式建筑電氣照明系統(tǒng)，低壓集中適用于辦公建筑、作業(yè)車間等實施照明單元分片、分路補償?shù)膱鏊?，單燈式適用于任何照明場所，可以向燈具獨立提供無功補償?shù)膱鏊?/p>

3結(jié)束語

綜上所述，在建筑電氣照明設(shè)計方面，節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用十分必要，是推動建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展、響應(yīng)低碳經(jīng)濟發(fā)展號召的體現(xiàn)。設(shè)計人員應(yīng)掌握節(jié)能優(yōu)化設(shè)計要點，遵循實際出發(fā)原則，充分考慮建筑工程特點與照明需求，制定科學(xué)合理的建筑電氣照明節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方案。

參考文獻：

[1]瞿敏敏.建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究[J].光源與照明,2020(12):23-25.

[2]孫垚,蔡彬峰,鄭國平,等.隧道照明燈具安裝方式及參數(shù)節(jié)能影響研究[J].地下空間與工程學(xué)報,2020,16(S1):389-395,402.

[3]陳怡,張志義,包宇剛.適用于照明和可見光通信的寬輸入電壓范圍的分段式LED驅(qū)動電路[J].電工技術(shù)學(xué)報,2018,33(12):2812-2820.

作者：時登福 單位：山東華邦建設(shè)集團有限公司