照明节能的技术措施浅析

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摘 要：建筑电气照明节能工程是关系到国民经济的重要工程。低碳环保已经是所有工程建设领域必须重视的问题，它不仅关系到经济低成本运行，也关系到人类生存和可持续发展的重要问题。而在电气设计环节中，节能灯具的选择，新国标的实施贯彻，和清洁能源的使用，已经是必须考虑的设计原则。

关键词：照明；节能；灯具

中图分类号：TU113 文献标识码：A

一、概述

在发达国家中，建筑日常运行能耗在社会总能耗结构中比重已经达到30%～40%。如图1所示，照明、电梯以及电视能耗约占建筑运行能耗的14%左右。

以发达国家的现实来看，照明系统在社会总电力的消耗，正在成为节约经济成本和能耗的重要突破口。

二、实施绿色照明的宗旨

1.节约能源

2015年我国总发电量为5.618万亿kWh，照明用电约占12%左右，如果把先有的白炽灯全部替换为节能灯，年可节电480亿kWh，这相当于2014年三峡水电站一半的发电量，可见节能潜力巨大。

2.保护环境

火力发电是我国社会用电的主体，发电过程中产生的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等会产生明显的温室效应。空气中80%的二氧化碳是来自于化石燃料的燃烧。据美国资料显示，每减少1kWh的电能，可以降低大量的温室气体和大气污染物，见表1。

3.提高照明质量

照明设计首先应该符合该场所视觉上的工作需要。照度均匀度，眩光控制，光源显色性和灯具寿命电器以及附件的耗能是设计时必须考虑的要素。

三、建筑照明状况的分析

大型公共建筑按照不同的类型分为办公楼类，宾馆酒店类，商场类和其他综合性建筑。2012年民用建筑能耗统计数据分析报告将不同类型的公共建筑能耗统计如图2、图3、图4所示。

由图2～图4可知，大型公共建筑的中央空调系统，照明设备布置的高密度，都造成了单位面积能源消耗高。空调和照明系统的能耗站到全部电能消耗的60%～80%，大型公共建筑运行能耗状况见表2。

大型公共建筑中商场和宾馆酒店占到绝大多数比例，其单位面积能耗明显高于写字楼和其他建筑。随着经济的发展，此类建筑数目只增不减，它们的总能耗会只升不降，由此可见，实施节能照明的意义重大。

四、绿色照明经济效益

在相同照度条件下，紧凑型荧光灯取代白炽灯可以达到的节能效果，见表3（未计镇流器功耗）。

直管形荧光灯升级换代后的节电效益见表4（未计镇流器功耗）。

五、实施照明节能的技术措施

1.正确选择照度标准值和照明功率密度限值

新国标GB 50034-2013《建筑照明设计标准》修订了照明功率密度限值（LDP）。在2004版的基础上降低了照明功率密度限值。

从表5对比中，可以看到新国标的LPD限值比2004版标准在民用建筑方面的LPD限值降低了14.3%～32.5%（平均值约为19.2%），工业建筑等各类场所降低了约7.3%。

以美国为例，其照明节能标准ANSI/ASHRAE/IES90.1该标准在近10年来经过了两次修订，每次修订的LPD限值平均约降低20%。今年来随着照明节能技术的不断发展，光源光效有了较大的提高，以直管型荧光灯为例，其光效提高约12%。镇流器能效提高了约4%～8%。因此，灯具产品节能技术的提高为设计中降低LPD限值提供了可能性。

2013年的新标准，组织了各大设计院对13类建筑共510个实际工程案例进行了统计分析。对这些建筑在新旧标准中的情况达标情况进行了统计分析，见表6。

通过表6可以看到，通过合理选择高效节能灯具，在多数情况下，按照2013年新版国标，是可以满足LPD限值要求的。同时在室型指数较小的房间修正后，达标率可以在90%以上。说明新标准的LPD是切实可行的。

2.合理选择照明方式

（1）尽量采用混合照明。

（2）采用分区一般照。

（3）采用加强照明。

（4）采用高强度气体放灯的间接照明。

（5）在设备上装灯。

3.使用高光效照明光源

（1）选用直接敞开式灯具

一般在室内照明中，首选紧凑型高效节能荧光灯。设计时还要考虑灯具效率。灯具效率越高，灯具的光能效果也就越好。表7就是荧光灯灯具和高强气体放电灯的效率

由表8可知，由于没有遮挡，开敞式灯具具有更高的光通量，效率最高。2013年新版的建筑照明标准规定开敞式灯具不低于75%，所以在炫光，美观，安全能满足要求的情况下，尽量使用开敞式灯具。

（2）合理利用反射罩提高灯具效率

①具有良好反射条件的灯罩（如表面光滑，反射率高），可以降低对光线的吸收。

②反射灯罩的固定角度，可以约束光线在一定角度内反射，减少光线在空间内散射损失，最大限度地提高光源光通量在被照射面和区域内的利用效率。

③通过在灯具反射罩上喷涂镀膜或涂膜后，提高光线反射效果，所以，一般情况下应该优先选用采用镀膜或涂膜处理的灯具产品。

（3）正确选用各类照明灯具的镇流器

传统电感式镇流器采用电感线圈结构，所以自身存在明显的消耗，而相比电子镇流器可以降低大概7%的能耗。

从表9可以看到：

（1）普通电感镇流器功耗大，不是节能型镇流器。

（2）节能型电感镇流器功耗较低，节能效果显著。

（3）电子镇流器具有高能效，无频闪，噪声低，所以应积极使用电子镇流器。

六、照明配电及控制节能

1.尽可能选择铜材导线

照明系统常用3类导线：母线，电缆，低压绝缘导线。在实际工程应用中，多采用铜芯线。价格上铜芯线虽然高于铝芯线，但论其综合效应，却远优于铝材。原因如下：

（1）相同面积时，铜芯导线载流量是铝芯导线的1.3倍。

（2）铜母线承受应力是140MPa，铝母线是70MPa，相比下铝母线更易变形，对短路电流产生的破坏应力，铜材的承受耐力是铝材的两倍。

（3）铜的电阻率ρ=0.0188Ω・mm2/m，铝的电阻率ρ=0.0317Ω・mm2/m，相同电流下，铜芯导线的面积要小于铝芯导线。

（4）铜材的阻燃性优于铝材。

2.照明灯具的端电压，应控制在额定电压的95%～150%范围内，过高的电压会缩短灯管寿命，过低的电压，会降低照度，影响照明效果。

3.当气体放电灯配备电感镇流器时，应采用电容补偿措施，使功率因数提高到0.9。必要时，可在灯具内装设补偿电容，降低电压损失。

4.三相配电线路的各相负荷应分配平衡，最大相线的相负荷不应大于三相平均负荷的115%，最小相线的相负荷不应小于三相平均负荷的85%。

5.公共建筑和工业建筑，宜采用集中控制，为了节能，宜按建筑使用条件和天然光状况分区，分组控制。

七、利用太阳光节能

利用太阳光节能包括两方面：

1.收集太阳光，利用导光系统将其进行反射导入到室内，补充室内照明。

天然光导光系统由两部分组成：控制和收集系统。

（1）控制系统是指利用计算机系统根据当地的经纬度和每小时的日照条件，计算出该建筑每天的日照角度。

（2）太阳光收集系统则根据不同的日照角度来调节反射装置的角度，从而最大限度地将太阳光导入室内。并根据照度感应器，将反射装置和室内照明装置相结合，调解室内光源，做到与太阳光互补，最大限度地达到利用太阳光节能的效果。

2.采用光电效应原理利用天然光

将半透明非晶硅膜光伏电池作为透光玻璃，安装在采光天棚上，形成既可透光又可发电的采光天棚。

图5是青岛火车站光伏一体化建筑的2000O采光顶棚，光伏发电103kW。

3.智能控制照明系统

该系统一般分为：场景控制，照明电压控制

（1）场景控制是指根据场所被使用时的状况，将照明强度分为几个阶段，采用不同的照度，以达到节能目的。例如大型会议，可将会议分为入场、预备、报告、结束、清扫等阶段。不采用同一照度标准，而是为这几个阶段，实施不同照度。

（2）过电压和冷态冲击是影响灯具寿命的两大因素。采用智能监测控制系统检测并抑制电网冲击压和浪涌电压，稳定灯具的端电压。并采用软启动和软关闭技术，降低灯丝的热冲击，既可以延长灯具寿命又可以减小过电压引起的眩光。以荧光灯管为例，在启动时加载足够的额定电压激发荧光，照明启动后，监测并适当调低灯具端电压，进入节电模式。一般大型场所采用此类技术，节电效果明显。

结语

本文对建筑照明节能措施进行了一定的分析和总结。照明节能是节能总体工程中重要的一部分，其对社会建设方面能够起到显著的经济效果。主要内容包括节能灯具的使用，新版照明国标的贯彻，以及充分利用新技术等。在照明电气设计中，综合使用这些要素，将明显提高照明效率，降低能源消耗，为国民经济的发展有明显的助推作用。

参考文献

[1]北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]何叶.建筑电气照明节能技术的研究[D].长安大学，2014.

[3]蔡勇军.青岛火车站光伏系统[R].南昌理工学院太阳能光电研究院，2008.