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近年来,我国陆续出台了多项建筑节能标准,针对民用建筑节能设计也提出了非常明确的规定:在确保相同室内环境参数的情况下,和未采取节能措施相比,全年的采暖、通风空气调节及照明的总能耗大约降低了50%。节能目标的基准主要是以20世纪80年代作为能耗比较的前提条件,这一目标主要由改善建筑维护结构的热工性能及提升空调采暖设备的效率来实现。开展好电气节能工作是非常重要的。随着社会的不断发展,电力能源的应用愈加广泛,成为能源消耗的主要组成部分。因此为了提升资源利用效率,节约能源的使用,在建筑工程中应用节能照明设备,能够有效降低建筑物的能源消耗。对建筑照明设备进行优化设计,能够达到对线路能耗的减少,促进系统的合理、高效的运行,发挥照明设备节能的功效,因此建筑照明设计意义重大。
1建筑电气照明节能设计的原则
1.1经济实用
经济适用是说在实施节能设计的同时必须要考虑到能合理控制电气照明的节能,尤其是要关注避免发生大量电力耗费与为达到美观的目的进行许多浪费电能的装饰,要在能大幅度节省成本的条件下设计出实用实惠的节能电气照明。所以在日常进行设计的过程中需设计人员将专业特长与建筑物本身结构结合起来,能充分考虑到环境保护、资源节约,能增强进行设计安排各项照明设施,实现通过设计来达到建筑电气的节能目的。
1.2绿色照明
绿色照明是指在建筑照明能够确保居民能够正常生活的基础上可以最大程度的进行省电,大幅度的节约电能,并能够提升人们的舒适体验,降低安全隐患,不会发生因质量问题而导致安全事故。可是建筑照明的绿色照明和人们传统上的认识不太一样,并不是通过提高成本来达到节能的目的,而是需要设计人员能够通过节能设计来改变和增进照明的基本功能,在能够满足人们基本生活需求,如学习、生活、娱乐的情况下,在此条件下设计出合理、高效、科学同时也满足建筑电气照明节能的标准要求。
2建筑电气照明节能设计优化策略
2.1推广使用高效率节能灯具
建筑电气照明节能优化设计的过程中必须要结合建筑自身的功能性、照明灯具数量以及用户对于光源质量的需求来进行光源的选择,特别是照明灯具的发光率、显色性以及价格等因素必须要严格控制,从而为节能设计打下良好的基础。在选择室内灯具的过程中要尽量优先选择控光能力强的灯具,如此能够节约电能;同时必须要充分考虑到其他因素,比如说灯具的配光曲线,从而确定降低建筑单位面积中的耗电量,能够对灯具安装过程中所产生的费用进行有效的控制;结合建筑室内空间实际面积来确定光束的照射范围,计算出反射系数后来选择灯具的安装类型。一般来说,建筑物内通常都会选择直管荧光灯,因为这种灯具的优势在于成本较低,显色性能较强而且使用寿命非常长;可以把直管荧光灯进一步的推广普及,让其应用与更多的建筑电气照明节能设计中;而诸如酒店的大堂可以选择高频无极荧光灯,这一灯具的显色性能较好,稳定性较高,维护起来也非常方便。
2.2合理确定照明设计方案
在对建筑电气照明进行节能优化设计的过程中,必须要结合国家对于建筑电气照明设计标准中的相关规定执行,对建筑电气照明设计方案进行仔细研究,选择最合理的方案。具体而言,建筑电气照明节能设计应当结合建筑物的实际情况来分区选择照明类型。比如说建筑空调房中可以选择照明空调组合系统,在对照明用电指标进行合理控制的前提下选择多光源的方式来实现一些特殊的高照度需求;对于色光要求较高的一些区域可以采取混合照明模式;建筑物的墙面、地板等位置可以尽量的选择一些浅色的建筑材料,这样就能够更好的利用太阳光等自然光来提升室内的照度;对生产车间或者教室等具有功能性的场所来说可选择一般性照明系统,或者利用太阳光来增强室内的照度;若建筑的某一空间内需要不同的照度与色光,则应当结合实际的照明需求来分区设置。S合理选择控制开关与方案。在建筑物中可以依据照明的应用特征来应用分区域控制灯光或者适当增加照明开关以达到节约电能的目的。可以根据具体的位置来选择不同的设计方法。比如在卧室中安装床头灯的时候选择可以调节灯光的开关。如果在楼道之中就可以选择较为节能的自动控制开关。在体育馆等大型公共场所可以采取集中控制和单独控制的设计方案,这样可以让管理人员能够监管或者是专管,可以选择分组开关以及调光的方式进行控制。而许多比较高档的建筑物或者智能建筑物中,可以选择调光、调压或电脑自动控制的方式来达到节约电能的目的。
2.3重视对新产品的开发和研制
对自然光的应用是实现建筑照明节能目标的重要途径,但是,在当前的技术条件下,对自然光的应用程度还有待提高。在目前的建筑照明中,对于自然光的应用主要是通过增加玻璃窗的数量,抑或是在建筑顶部设置光能转化设备来实现的。光纤照明并不会产生能源的消耗,它主要依靠设置在室外的太阳光采集装置,把太阳光经过光纤传输到室内照明端口来提供区域照明。光纤照明技术近年来得到了飞速的发展,同时还能够营造出各种艺术效果。另外,很多专家都在研究发光二极管照明系统,发光二极管的优势在于耗电量极低且使用寿命非常长。从现阶段的技术研发能力而言,发光二极管可以达到的效率与白炽灯几乎相同,甚至在某些情况下可能超越日光灯的照度。在高程建筑应用较大,对于低层用户来讲,很难发挥作用,照明效果很难实现,因此,要加大对照明设备的研发,例如,光纤照明方式是一种解决途径。这种方式将太阳光采集装置设于室外,借助光纤输送到照明灯具上,在不耗费能源的前提下,实现照明的目的。新技术的应用实现了节能的目的,需要设计人员加大研发力度,完善相关设备,为建筑照明的节能设计提供良好的技术支持。
2.4优选气体放电光源启动设备
对于建筑电气照明节能设计工作人员来说,必须要积极的学习现代化建筑照明节能方面的技术知识,根据建筑的实际功能和用户的主要需求,以环保节能为设计理念投身到实际工作中来。我们应尽量在建筑电气照明节能设计过程中利用好天然光源以及光纤照明,借助于一些现代化的科技方法来对节能照明设计进一步的优化。例如说城市内的写字楼,这种建筑的墙体通常属于钢结构,墙面一般是钢塑玻璃,对于这种建筑物,我们就能够利用玻璃可以折射光纤的物理原理,借助于自然光源来为建筑物内提供照明,就能够减少人工照明设备的安装数量,同时降低建筑工程造价成本。另一方面,利用自然光源为建筑室内提供照明,还能够降低人工照明设备工作中所产生的电磁辐射对人体的伤害。
3结束语
综上,我国的电气照明节能设计要想取得更大的突破,就需要设计人员们不断地努力探索、创新,结合新科技进行深化、科学地研究。在日常工作中不断地积累经验,将实际与理论相结合,取长补短,吸收新的知识和技能的同时,融会贯通地建立一套适合我国建筑电气照明节能的设计方案的体系,用研究成果推动产业的发展,为我国的经济发展创造更多的社会价值。建筑电气照明节能设计具有一定的系统性和复杂性,在具体设计中,要依据一定的节能标准和要求,选择合理的设计技术,推广新技术和新产品,选择高效、节能的设备,减少能源消耗,为居民提供更加舒适和安全的环境,同时,要高效使用电能,最大程度的节约电能。
作者:徐彬 杨笑非 单位:浙江省三建建设集团有限公司
参考文献:
[1]李现河.空调新风系统设计的研究与技术问题[J].工程技术研究,2017,(3):205-206.
关键词 :电气照明 节能设计 导线截面 光源灯具照明装置
我国是个能源大国,同时也是能源消耗的大国,而在诸多能源中,电能是维持我们正常生产生活的关键因素。在建筑领域的电能消耗中,照明部分的用电量占15%至25%。而实际上,用于照明体系的电能并不是完全的消耗在照明本身,有一部分则消耗在了照明系统运行的其它环节,我们称这种现象为电能逸损。照明能耗在建筑能耗中占有相当大的比例,因此建筑照明体统中蕴含着大量的节能潜力,在这种前提下,如何将节能环保的功能融入到建筑照明电气设计中来,是我们电气设计工作人员必须解决的问题。
1、电气照明设计中的节能设计原则
1.1 尽量减少能源损失
建筑物的用途不同,对照明的需求也不相同,一味地强调节能节电显然是不正确的。如何满足用户需求,保证照明系统的安全可靠,是我们设计人员首先应考虑的问题。照明节能的基本原则是在保证视觉要求、照明质量的前提下,力求减少照明系统中的光能损失,提高照明用电的利用率。
1.2 充分考虑经济效益
节能设计应充分考虑经济效益,衡量投资与收益的关系,不能片面地过分强调节能。在设计期间,应对各设计方案的经济效益进行反复对比。在照明效果相同或相近的情况下,从年照明费用、年维护费及年电费三个方面进行综合比较,挑选出经济效益最好的设计方案。
2、电气照明设计中的节能理念概论
2.1 合理选择导线截面和材料
通常情况下,电力负荷计算中比较重视动力荷载,照明负荷则是粗略估算。实际上对于照明线路设计,照明负荷要较为准确地算出,以便于合理地选购导线,如果导线截面过大,则浪费材料;如果截面偏小,负荷过大,引起照明线路受损,会产生导线漏电。现在照明线路一般采用暗敷,不容易查找更换,造成不能正常使用和电能损失,同时线路电阻大,线路损耗高,所以要准确地选择导线截面,并采用阻燃性PVC管作导线保护套管,而且钢度要高,防止导线因破损而漏电。
2.2 设计多回路控制和多地(联)控制线路
现在一些住宅的会客厅、娱乐厅,会场、报告厅,从灯光艺术效果和造型设计高度出发,采用多灯组合,或某一区域内较大面积上“星星点灯”式的组合,设计时往往考虑线路上简易,采用单路控制多只灯,甚至数十只灯,使用时不管是否需要,一律全部开启。有些会场上,只有少数人员开会,主席台上也只有个别人员,可是灯火通明,这很多都是由于线路设计存在问题,没实行多回路分开控制灯的通断,造成很大的电能浪费。在过道、门厅、楼梯口等走动大场合,要设计多地(联)控制线路,人走到哪儿都可以控制灯,以免无人亮灯,无法关闭,造成电能的浪费。照明支路和插座支路分开,插座支路上临时性负荷较多,移动照明动力和热电负载较多,照明支路负荷较为固定,为了避开影响,采用二支路分开,保证照明支路工作的可靠性。照明支路要设置带有一定保护功能的高分断力空气开关,控制漏电现象的产生,节约电能,保证线路的正常运行。
3、电气照明设计中的节能设计方案
3.1 合理选择光源
高效光源是照明节能的首要因素,必须重视推广应用高效光源。电光源的选用,根据应用场所不同,至少有两类高效光源应予推广使用。
3.1.1 荧光灯
荧光灯具有光效高、寿命长、显色性好等优点。直管荧光灯适用于高度较低的房间,如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产场所,紧凑型荧光灯适用于家庭住宅、旅馆、餐厅、门厅、走廊等场所。T5荧光灯管作为新兴灯管,与传统的26mm荧光灯管相比较,直径为16mm,减小了40%,既节省了材料,又节省了仓储和运输成本。过去在使用荧光灯的场所,普遍都是采用40 W的灯管,光通量一般只有2200lm,而现在选用只有28W的T5荧光灯,光通量却达到2600lm。从40W减少为28W,约节约30%的电能,光通量却提高20%。
3.1.2 高强度气体放电灯(HID)
以钠灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯,具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不锈蚀等优点,广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。
3.2 合理选择灯具
光源必须配备各种灯具,才能真正体现其实用价值。灯具选择不当,将使能量损失高达30%至40%,反之灯具效率高,可使单位面积耗电量下降,降低投资和运行费用。在进行照明设计时,应针对不同面积和高度的房间,计算确定选用宽或中窄光束的照明灯具,再由天花板、墙面以及地面的反射系数,求出灯具的利用系数,这是较为科学的设计方式。一般不宜采用效率低于70%的灯具,采用非对称光分布灯具,它具有减弱工作区反射眩光的特点,能大大改善视觉条件。
3.3 合理选择照明装置配件
镇流器也是照明耗能的一部分,而品质优良、可靠性好、效率高、能耗低于传统电感型镇流器的电子镇流器已成为首选产品。在采用电子镇流器时,应重视高次谐波对供配电系统的影响,并应采取相应的措施。电子镇流器的使用使电网中高次谐波的含量大量增加,对供配电系统造成危害。因此,我们要采取相应的措施来防范和抑制高次谐波。具体措施有:选用符合国家电磁兼容标准的产品;采用带有接线变压器,减少三次及其倍数的谐波对电源的干扰;对谐波源设置隔离变压器;采用无源和有源电力滤波器;适当增加导体截面等措施。
3.4 合理选择控制方案
现有的照明控制方式很多,有单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼宇自控系统控制、智能控制及其它控制方式。一是每个照明开关所控光源数不宜太多;房间或场所装设有两列或多列灯具时,宜按有关规范要求分组控制。二是建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明,宜采用集中控制。三是体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制。四是旅馆的每间(套)客房应设置节能控制型总开关。五是建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明,宜采用节能自熄开关。六是对于建筑物的夜景照明,要设计平时、节假日、庆典等多种模式的控制方式。七是在建设标准较高、规模较大、功能较复杂的工程中,电气设计人员要建议建设方采用智能照明控制系统。
3.5 提高系统功率因数
建筑照明系统中的部分用电设备,如变压器、气体放电光源中的镇流器等因具有电感元件,会产生无功功率,影响电能的有效利用。无功功率可以采取提高设备功率因数的方法降低, 荧光灯应采用电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯宜单灯安装补偿电容器;变压器低压侧采用集中电容器补偿。目前的电气设计中,许多设计仅采用变压器低压侧集中补偿的方式,这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输,提高了用户处的功率因数。
综上所述,节能已不再只是个口号,我国建筑领域的节能工作还刚刚起步,但有关的政策法律法规正在相继出台,足以说明其重要性。电气照明的节能设计潜力很大,电气照明节能设计中,相关工作人员应反复比较研究多个方案,从设计源头上熟悉理解照明节能的多方应用,采取积极有效的措施,以达到真正节能的效果,创建一个适合节能的人居环境,实现人类与环境的可持续发展。
参考文献:
关键词:建筑电气;照明;节能设计;措施
中图分类号: TU201文献标识码:A
前言
在人们的日常生活中,市场上住宅内电气照明设备五花八门,人们往往追求美观,对实用性和节能忽视了,导致了电能的浪费。这就使得电气照明节能设计显得更加迫切,不仅要选择一个合理的设计方案,还要注重电气照明设备的选择和安装,无论是配电系统,还是照明系统,其整个系统都要考虑节能如何实现。
一、电气照明节能设计的原则
(一)满足建筑功能需求的原则
不同的建筑物对照明有不同的要求,比如娱乐场所的建筑物都需要非常醒目,而商业区的建筑物则要求有足够的照明面积,住宅区的建筑物要求照明温馨悦目。不同的建筑物有不同的功能,照明只有满足它们的功能才有意义,因此,对电气照明进行设计时,满足建筑的功能需求是第一原则。
(二)满足经济整体布局的原则
在对建筑进行设计时,建筑是需要经济成本投入、经济成本维护,同样它必须创造出足够的经济利益,否则无法满足人们的需要,那么对电气照明进行设计时必须了解到它只是经济控制的一环,如果使用照明节能设计造成具大的经济浪费,那么它同样也是不满足人们的需求的,所以,要求合理布置照明设置是第二原则。
(三)减少无意义能源损耗的原则
在建筑物中,如果布置过多的照明设置,或者在不当的地方使用照明设备,或者设计安装的方法不合理,则会使电气照明设备没有发挥最大的效率,它会造成大量的电能浪费,根据积少成多的原则,如果长年累月的浪费,它们形成一笔巨大的经济开销,也会成为沉重的社会负担,因此避免无意义的能源损耗是电气照明节能设计的最终目的。
二、建筑电气照明中的节能设计措施分析
(一)工程实例
某工业区占地面积13738.9m2,总建筑面积28710m2,其中厂房23242.03m2,由两栋六层厂房组成,一栋七层宿舍、建筑面积5467.97m2,而该厂区地开发条件比较复杂,场地三面有较大的地势落差,因该工程施工量比较大,因此需要采取合理设计建筑电气节能管理措施。
(二)选择供电方案
1、电源选择。需要从传输效率,供电能力以及热稳定性等各个方面选择电源进行综合考虑,本实例中供电选择了10kV电压等级,降低了线损是这种电压机与低电压相比的优势,同时外部中压环网供电也比较方便,有利于提升用户端的电压质量,所以,兼顾现在与未来之优化选择就是10kV电压级供电,基本上都要依靠外部的供电网络来供电,中压环网供电是大中城市中都使用的,通过这种供电方式使供电的经济性、可靠性得到保证,也有利于短时间内对城市旧电网的改造,应用双线双环网供电是经济发展的需要,但现阶段,应用双线环网供电条件下,其内部网络依然应用单母线分段带母联开关互投配电方式,这种方式具备可靠性高、切换方便、经济及故障影响范围较小等各种优势,还便于整定继电保护。
2、电压配电系统。本案例中主要是放射式为主的低压配电系统,其他的形式作为辅助,从沟内将聚氯乙烯电缆铺设至各个高低压用电点,而单体建筑中采用了树干式与辐射式有机结合供电系统,而变电所到建筑单体主干线都使用了沿地沟铺设电缆或者直接埋地,用穿管埋地铺设也是行得通的,采用穿钢管铺设是建筑单体中配电箱间常用的铺设方式。
3、消防及各种二级负荷供电。所有的消防以及应急与诱导照明所用电都依照二级用电的负荷供电,用电可靠性得到了保证,而这些用电设备都使用了双电源末端切换的方法进行供电,将电源从两个不同的变电所低压母线引出来。
4、通过类比确定小区内装机容量。案例中已经确定了各栋厂房和宿舍的使用功能,同时单位工程建筑面积也明确了,还有宿舍的住宿人数以及设备用电容量,所以为了保证电气节能就用类比法确定装机容量,设计前的调查研究以及征求了使用厂房和各车间人员的电用量采集意见,初步对厂房宿舍等建筑运行负荷,最低运行负荷及最高运行负荷等各种技术数据,并登记好。对该案例工程原电气工程的施工图纸设计装机容量进行比较,最终确定装机容量为2000kVA,工程总用电负荷设计为2000kVA,依据变配电室供电线路、供电质量、供电负荷等各种技术要求。
5、变压器运行方式优化。合理分配负荷,对变压器运行方式进行优化,同时选择容量和电力负荷也要合理,让变压器尽可能在高效低耗区工作,还要考虑到非线性用电设备的控制要产生高次谐波,减小了高次谐波值,降低了电动机、变压器及线路等各种损耗,降低变压器运行环境温度,让三相负荷平衡,变压器型号要选择最合适的。
(三)具体的灯具节能设计措施
1、灯具设备设计
(1)合理使用导线材料。灯具使用的电能是用导线进行传输,导线材料是否具有最大的通过电流的性能决定它是否具有节能的性能。从配电线路的公式可以看到,P=3I2R·10-3,在该公式中,P为三相输电线路的功率损耗,I为线电流,R为线路相电阻,要对P值进行控制,主要是控制I与R的数值,特别是R的数值将决定配电线路的能耗,要对R进行有效控制,可以用通过减小导线的长度进行控制,这要求建筑要使用就进使用电能的原则,以免造成电能的浪费。在导线长度固定的前提下增大导线截面积能达到节能的效果,然而如果截面积太大,将会造成增大施工成本,而太小又会造成能源浪费,因此要根据实际情况选择导线截面的参数,同时导线要做好减少能耗的工作,比如使用PVC管对导线进行有效保护,使电流不会无意义的流失。
(2)使用提高功效设备。在建筑照明系统中可以外接一些提高功效的设备达成节能的效果,比如使用电容补偿功能的设备能减少电流的能耗;合理使用镇流器能让电流最有效的应用,外接提高功效设备能优化配电系统,达到节能效果。
2、灯具设备选择
(1)灯具设计位置较低的场所选用荧光灯。荧光灯是照明灯具中比较常见的一种灯具,其优点在于,高效照明、使用年限长、显色性能强。荧光灯中的直管型灯具价格比较低廉,应被考虑大量应用在不考虑美观效果情况下的建筑照明中。 (2)根据高度选择灯具。有的建筑内部空间广阔,长将灯具位置设计在较高处,这样做会对灯具的维护以及更换造成很大难度,为了解决这些问题,在选择灯具时应将其使用年限考虑进去,可选择使用年限比较长的高压钠灯以及陶瓷金属卤化物灯,既能保证建筑的照明效果,又能有效降低更换光源的频率。
3、灯具设备安装
(1)从安装的方式进行节能。在建筑设计中。照明功能的需求不同造成安装的功能不同,比如在一些公众场合,或者特别给予人们聚会的娱乐、服务场合有集中供电的需要,它们要求持续的、大量的照明效果,而对于出入人群不多的场合,且没有特别需求的场合则不需要大量的照明。因此对灯具进行安装时,要根据需求的不同合理计算灯具的安装,以免造成照明资源的浪费。
(2)从控制的方法进行节能。在建筑中,有些场合要求持续不间断的供电,而有些场合则在特殊的时候需要用电,比如公共过道,在有人通过时需要灯具的照明,而平时没有照明的需求,因此对电气照明设计时,要根据需求做好多种模式的控制方式。比如可以用智能控制系统用程序优化的方法对照明需求智能的控制,达到照明能源利用效率的最大化。
结语
现阶段,国内建筑电气照明节能技术普及与推广正处于起步阶段,所以在电气照明节能设计方面不是很成熟,所以节能效果也一般。当然电气照明节能不能仅仅依赖设计阶段,还要靠用户后期使用过程中自己的节能意识,所以国家要进一步的宣传节能理念,使电气照明节能真正实现。
参考文献:
关键词:建筑;电气;照明设计;节能;方法
中图分类号:TS958文献标识码: A
一、建筑电气照明节能的设计原则
1、节能要满足建筑物的基本功能
在建筑的照明系统设计过程中,需要保证整个系统照明功能的实现。在这个基础上进行设计和施工方案的优化,从而不断减少照明系统的能力损失。建筑照明系统设计不是单纯的要节约电能的损耗,是在满足了基本照明功能需求的前提下,优化技术手段,优化施工手段,让整个系统在亮度、色温等方面都满足相关需求,为人员的学习和生活提供一个舒适的环境。让整个照明系统在最佳的运行状况下,达到低碳环保优质的照明需求。
2、节能要满足建筑物的实际经济效益
节能要考虑到实际的经济效益,不能因为需要节能就过度的消耗投资,增加运行的费用,在进行电气照明设计的时候,电气工程师需要通过认真的比较和分析,合理的选择一些节能材料,争取在一个比较短的时间内回收节能方面的投资。
3、节能要减少无谓的能量消耗
在电气照明节能设计的时候,需要找出哪些能量的消耗同建筑物的功能联系不大,然后再考虑需要采取什么样的节能措施,比如,在电能线路的传输上的一些有功损耗,变压器的功率损耗等等,这些都属于没用的能量损耗。再比如,那些量大面广的照明容量,需要采用先进的调光技术以及控制技术等等。所以,在实施节能措施的时候,需要坚持技术先进、经济比较合理的原则,因为民用建筑的节能潜力是比较大的,可以在设计的时候进行认真的考虑,在选择节能设备的时候,要了解其节能的原理和性能,从技术和效果上进行比较,最后确定设备的选择,实现真正意义上的节能。
二、电气照明系统中的节能设计措施
1、采用高光效光源
不同的建筑物的功能需求不同,所使用的光源也不同,建筑物在选择光源时要在满足自己功能需求的前提下尽可能使用最高效的光源达到节能的目的。在对照明光源及其相关附件进行选择时,要对其色温、光效、显色指数、价格及光源寿命等因素都要进行充分的考虑。表1为各种光源的主要性能参数对比。
表1各种光源的主要性能参数对比
目前,随着技术的发展对于节能灯的研究不断深入,发光效率高显色好的节能灯流入市场,走向千万家庭,逐步取代了传统的白炽灯,节省了大量的电能。比如荧光灯,荧光灯照明性能与节能效果非常优秀,而且在需要极少能耗的情况下它能达到高效的照明效果,特别是T5型荧光灯,它的照明效果比传统荧光灯进一步改良,能只使用28W的能源下产生2600lm的照明效果,在建筑中如果大量使用荧光灯将能起到大幅度的节能效果。对于另一些特殊的建筑场合,它们要求灯光特别醒目,此时光线比较柔和的荧光灯不能满足其需要,那么可以使用高强度气体放电灯,该种灯以金属物特别强化照明醒目效果,使灯光效果特别显眼,并且它能在使用较少能耗的情况下加强醒目照明效果。
近年来LED照明的应用也越来越多,LED照明有其自身显著的特点和优势实际上,LED照明在现代建筑设计中倍受欢迎的原因主要在于它自身所携带的功能性、艺术性、经济型及其绿色节能的特点和优势。从表2可以看出LED属于第四代照明灯。相比较而言,第一代照明白炽灯热度高、易爆炸,荧光灯和节能灯易破裂、且光源有辐射。除了从光效的高性能和寿命的延长上体现出LED照明的功能性。从图1可看出LED灯耗能的大幅减少体现出其可观的经济性。
表2LED照明相比较普通照明的优势之一
在前一段时间松下电工的两款“LED FreePa筒灯”和“LED筒灯”高节能LED灯具迅速占领了市场,就是因为其能耗比同款荧光灯少三分之二。其Ra为90,但功耗为6.9W,是普通荧光灯的四分之一。同时,LED照明的低耗能和光源无辐射的优势也绝非对不起“绿色节能”的称号。从生活中建筑外景的彩灯布置,到室内外的各种创意小灯具也都将其“艺术性”体现得淋漓尽致。总而言之,在21世纪建筑化照明设计中对LED的应用会更加广泛。
图1LED照明相比较普通照明的优势之二
2、照明节能灯具设计及选用
不管是能够改变光源的光线,还是改变光色的设备都被统一称为灯具。灯具的选取与使用对于提高照明效果具有非常显著的作用。当前,灯具的种类多种多样,常见的有带保护罩的格栅式、透明式、棱镜式、磨砂式等等。它们的效率是不同的。磨砂或棱镜保护罩式反射率只有55%,格栅式为60%,透明式为65%,控罩式(或开敞式)为75%。即使是形状一样的灯具,当使用不同的材料制造时其对光线产生的作用也具有相当大的差异性。节能灯具有以下几个突出优点:其一,增强了照明效果。其二,提高了电能的利用率,实现了节能的目的。其三,能够更加长久的使用,比白炽灯具有更长的寿命。其四,降低了光污染,减轻紫外线等不可见光对人体的危害。综上所述,使用节能灯具可以大大的提高照明效果,节省了能源,具有非常广阔的应用前景。
3、合理选择照明装置配件
镇流器也是照明耗能的一部分,而品质优良、可靠性好、效率高、能耗低于传统电感型镇流器的电子镇流器已成为首选产品。在采用电子镇流器时,应重视高次谐波对供配电系统的影响,并应采取相应的措施。电子镇流器的使用使电网中高次谐波的含量大量增加,对供配电系统造成危害。因此,我们要采取相应的措施来防范和抑制高次谐波。具体措施有:选用符合国家电磁兼容标准的产品;采用带有接线变压器,减少3次及其倍数的谐波对电源的干扰;对谐波源设置隔离变压器;采用无源和有源电力滤波器;适当增加导体截面等措施。镇流器的选择最重要的是应根据灯具的类型选择不同形式的节能型镇流器,以达到良好的节能效果。其有以下选择原则:①自镇流荧光灯应配用电子镇流器。②高压钠灯、金属卤化物灯应配节能型电感镇流器。③直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器。④在电压偏差较大的场所,宜配用恒功率镇流器。⑤功率较小者可配用电子镇流器。
4、建筑电气智能照明控制系统分析
图2 智能照明控制系统图
智能照明控制系统时将现代控制技术、计算机技术、电子技术等相互结合利用的,相比传统的照明控制系统,具有明显的优势,在节能控制上,主要体现在以下几个方面:第一,智能照明控制系统对于灯具的开与关做好事先的程序编辑,相比传统方式,拥有准确性和及时性,并且也有利于灯具开灯数量和工作时间的减少,有利于电能消耗的降低;第二,可以根据不同的要求以及不同的场合进行照度精确的转换,这样也可以避免因为高照度,从而导致能量方面的损耗;第三,通过外置的感光探头,智能控制系统就可以将光线的强弱探测出来,然后在根据探测的结果来进行照度的实际调整。当天气晴朗的时候,就会将灯自动调暗;当天气阴暗的时候,就会将其调大一点,这样最大限度的利用自然光,也有利于灯具电能消耗的降低;第四,通过移动探测感应装置的使用,智能照明控制系统可以在有车来、有人来的时候自动开启灯,在车走、人走之后自动熄灭,可以避免在无人的时候灯光照射所带来的电能消耗,这样也可以促进电能的有效利用;第五,在管理上,相比传统的控制,智能照明控制系统主要是偏向于程序化、自动化的智能管理,不仅节能还可省力。在实际的操作控制中,使用节能型的开关装置、改进控制灯具的方式也是行之有效的方式之一。根据照明使用的实际特点来进行分区控制或者是将照明的开关点适当增加,在病房、客房、卧室等可以设置床头调光开关。随着智能建筑在最近几年的发展,楼宇自动化也推出了照明智能控制系统,在建筑照明设计当中,这一部分专业化的控制系统也促进了照明的节能。目前,照明控制方式有很多,比如:单灯、双灯、总线控制等,由于它们各自具有自身的优缺点,所以,在实际的运用中,我们需要考虑到现场的实际情况,根据标准,再结合到工程实际来选择最佳的控制方式,不仅要让控制方式选择贴近方便管理,还能够贴近最大限度的节能。在照明自动化控制上,对于节能所产生的影响是非常可观的,并且在今后很长的一段时间内,对于这一个方面的研究还会进一步加深,能够带来更优的节能效果。
5、重视太阳能的作用
太阳能是取之不尽,用之不竭的。在房屋建造设计的过程中,设计者可以适当的扩大窗户的尺寸,在经济条件允许的情况下,更可以采用玻璃门窗,以提高对于太阳光的利用率。对于室内地板,墙壁,家具上所存在的反射光源,也应该纳入设计者考虑范围之列。全面考虑太阳光以及折射光源的强弱,合理地布局室内灯光,可以有效的避免能源的过度损耗。对于太阳光充足的地区,一定要科学合理地利用太阳能照明技术与产品,从而降低对于一次性能源煤炭、天然气、石油等的依赖。
三、结合实例分析筑电气照明中的节能设计措施
1、工程概况
该工程为某大学新校区公共教学楼,为4幢单体构成的建筑,建筑面积约5.1万m2,建筑高度为39.7m。
2、照明计算及设备选型
现取其中一间典型教室做照度计算。教室基本参数:长9m,宽6m,高3.6m,黑板宽4.0m,高1.2m。根据平均照度的计算公式:
E=ФNUK/A(1)
式中Ф――光源的光通量
N――灯具数
U――灯具的利用系数
K――维护系数
A――教室面积
由式(1)得N=EA/(ФUK)
根据GB50034――2004《建筑照明设计规范》,教室平均照度取300lx。墙面、地面的反射比分别为0.7、0.5、0.3,灯具安装高度距课桌面1.8m。查《照明设计手册》并计算,灯具的利用系数为0.73,维护系数为0.7。若选择T8(36W)三基色荧光灯管,配电子镇流器,蝙蝠翼式灯具,每个光源的光通量为3250lm,N=9.7(N取12)。若选择T8(36W)普通灯管,配电子镇流器,蝙蝠翼式灯具,每个光源的光通量为2560lm,则利用式(1),得N=9.7(N取15)。另外,黑板照明选择T8(36W)三基色蝠翼式荧光灯6套,黑板照明选用专用的非对称光强分布特性的双管专用灯具3套。
3、经济效益分析
3.1光源经济效益比较
若选用三基色荧光灯,照明总功率为W=Wn+WH+Wz=36×12+36×6+2×21=690W
若选用普通荧光灯,照明总功率为W=Wn+WH+Wz=36×15+36×6+2×21=798W
由于是大学教学楼,结合假期综合考虑,每天按工作时间7h计算,一间教室一年省下的用电量是275.9kWh,近期电价按0.9元/kWh计算,年可节约电费支出248元。同时,目前市场上正规企业生产的产品,三基色荧光灯平均每只价格17.8元/只,普通荧光灯平均每只价格7.3元,基本上半年就可收回成本。
3.2镇流器经济效益比较
36W荧光灯所配电子镇流器自身用电损耗约5W,若配套电感镇流器,其自身用电损耗约15W。因此每盏灯采用电子镇流器后可降低损耗10W。仅电子镇流器自身用电损耗节能约66%。按同样的考虑条件,一间教室一年省下的用电量是572.3kWh。近期电价按0.9元/kWh计算,1年可节约电费支出515元。目前市场上正规企业生产的产品,电感镇流器平均每只价格20元,电子镇流器平均每只价格60元,两种产品价格相差40元。基本上2年就可收回成本。加大照明节能力度,首先应进行科学的照明设计,采用光效高、寿命长、安全稳定的照明电器产品,并积极主动采取有效的照明节电措施。把购买成本、使用寿命和节能效益三者紧密结合起来,真正实现照明领域的节电又省钱,最终做到高效、舒适、安全、有利于环境保护,有益于身心健康,并体现现代文明的照明系统。
4、灯具的布置与控制
灯具布置设计考虑有效利用自然光,灯具沿外窗平行方向布置,灯具开关可分排控制,白天可根据自然光情况,不需开灯或只开内侧灯具照明,有效实现照明灯具的节能控制。
结束语
据调查,我国照明用电量占到了用电量的13% ,因此节约建筑电气照明耗能势在必行。我国关于建筑节能的工作刚刚起步,需要政府不断的完善建筑节能的相关法律和政策,为建筑电气节能提供标准、要求。同时电气设计人员应该根据相关规定进行设计工作。首先制定电气照明的设计方案,明确照明的目的和意义。其次在设计工作进行中,选择高效节能的灯具、使用节能的输电线、安装可控的电源开关、选择合理的照明度为设计标准,以此保证照明设计达到节能的目的。同时设计人员要通过学习研究,不断开发节能新技术和新产品。
参考文献
[1]刘磊,侯亮.民用建筑电气中的主要节能措施[J].辽宁建材,2011(6):152.
关键词:绿色建筑;电气照明;节能设计
中图分类号:TE08文献标识码: A
1.引言
随着近年来的物质生活的丰富,各种电器设备已经走进千家万户,极大的方便了人们的生活。电器设备在满足人们生活需要的同时,也在以很快的速度不断完成自我更新和升级,所以就产生了更多的电器设备的种类,有更多完善的功能,这些完善的功能也使人们居住的建筑物更加现代化,也可以这么说,建筑物的现代化程度由建筑电气来决定,人们对电器的依赖催生了更多的电器的产生和使用,同时,有限的电能也经常会满足不了人们的需求,其中建筑的照明的能耗在逐年增加,现在已经达到国家总能耗的 12%到20%,在我国能源消耗比重中已经达到一个很高的地位。而且这个比重也在随着城市化进程的推进在逐年上升,而在一些大型企业和商城中,用在照明设备上的电量更加多。所以,为了可以在建筑电气工程设计过程中,满足人们对电能的需求,在保证用电安全可靠的前提下,采取相应的措施来减少电能的损耗,节约电能,设计人员必须在相关部门的指导下,努力地对电气照明设备进行优化设计,使建筑电气照明可以最大程度的节约电能,实现绿色照明。
2.建筑电气照明节能的设计
绿色照明就是绿色建筑电气照明节能设计的主要原则,它的主要内涵就是在不影响居民的日常生活、学习和生产过程中所需的照明的基础上,尽可能地节约电能的消耗。在可持续发展战略的指导下,我国最近几年也特别关注节能的问题,针对目前缺少有关节约能源的法律法规的现状,很多有关民用建筑节能设计标准的法律条文也陆续与大家见面了。而且最近几年,一些条文规定也改成必须强制执行的法律条款。这些措施的出台并实施,可以大大的降低能源消耗,尤其是在在照明节能方面,有很大的发展潜力,一般情况下,一个节能方案可以为使用者降低 30%左右的能原消耗。如果这些措施可是长期实施的话,全国可以节省很大一部分电能消耗。但是,在实际的生产生活过程中,也不能一味的追求节能的效果而在设计过程中通过增加不必要的投资。所以,一个好的节能照明设计必须在满足建筑照明需要的基础上,关注灯具的布置情况,争取可以建立一个高效的节能和安全体系,可以遵守建筑电气照明节能相关的规范要求,做好绿色节能工作。
设计人员在进行电气照明节能的设计时,一定要符合经济适用的要求。经济适用就是在清楚的认识建筑电气照明的使用范围和适用情况,在保证照明设备可以满足人们日常照明需求的前提下。合理控制电气照明消耗的电量,避免严重浪费的情况发生。
3.建筑电气照明节能设计的措施
3.1合理确定照明设计方案
在进行电气照明的节能设计过程中,应该遵守相应的照明设计标准,并且要更加注重其实效性,而不是过分地追求形式主义。为了可以严格控制照明用电的标准,设计时应该采用分区设置照明类型的方式,如在空调房内可以采用照明空调组合的系统;当遇到特殊的高照度需求的情况,可以通过采用多个光源来满足照明的需要;当遇到有改善光色要求的情况,我们可以采用混合照明来达到该表光色的要求,但是必须利用系数高的方案可以优先考虑;为了可以更加增加光源和太阳能的使用率,室内的墙面、地面、屋顶必须采用颜色较浅的建筑材料,但是,一般情况下,不考虑通过降低照度来节约电能的消耗;日常的工作场所采用一般的照明就可以了,但是同一个场所内如果有不同的照明,那必须在合理选择照明标准的基础上,采取分区照明的方法,对于不同的照明需求,可以采用不同的照明度,这样也可以有效的节约能源;针对一些作业面照明要求特别高的场所,我们可以采用增加局部照明的方法来满足要求。
3.2推广使用高光效光源,采用高效率节能灯具
在选择建筑电气照明的光源类型时,应该在满足启动所需的时间,显色性,方便快捷等要求的基础上,根据照明设备的使用场所、使用的设备数量、使用人员的视觉要求和照明设备的照明质量来进行,增加新型光源的推广应用,选择有较长使用寿命,较高的发光效率和性价比,并且在启功时安全可靠的光源,如LED光源,是一种将电能直接转化为光能的半导体器件。它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时至10万小时的使用寿命,同时具备省电、环保无汞、体积小响应快速等优点。另外,为了可以达到降低单位面积的耗电量,减少投资费用和运行费用的目的,还要特别关注灯具的配光曲线。在照明灯具的选择过程中,其光束的宽度的确定可以用室内占空比计算出来,其利用系数也可以通过地面反射系数来分析而得出。直管荧光灯一般可以满足大部分的照明需求,因为其具有较高的光效和性价比,而且它还有显色性好、使用寿命长的优点,成为照明市场上的畅销产品。但是如果对照明有更高要求的情况下,如高大厅堂等易维护的场所,那么就可选用不仅显色性好而且安全可靠耐用的高频无极荧光灯。
3.3研究新技术新产品,优选气体放电光源启动设备
在进行电气照明节能设计的过程中,首先应该考虑的就是天然光和光纤照明,并结合现代的科技手段,根据实际需要选择照明线路和控制开关。如果是有很多玻璃的建筑,例如对于写字楼等高楼大厦,天然光线可以直接通过玻璃,折射到室内,这种情况下,不需要人工照明就可以获得充足的照明,既可以充分利用太阳光的资源,又不会对人们的身体健康造成伤害。另外,还可以采取适当的措施来调控光线强弱,比如在太阳光过于刺眼的情况下,可以调节幕帘来调节光线,使光线更加舒适。如果遇到光线照不到的地方,如地下室,那么可以采用光纤来照明,其工作原理就是在不消耗能源的情况下,通过光采集袋将太阳光由室外传送到室内端口。除此之外,在选择气体放电光源的启动设备时,应该选用节能型电子镇流器和电感镇流器,由于其本身功耗能小,可以节约相当一部分的电能。但是,在使用电子镇流器时,会大大增加高次谐波的含量,这种高次谐波会危害到供配电系统,所以,设计人员应该注重高次谐波对供配电系统的影响,一旦发现问题,应及时采取相应的措施来避免不必要的危害。
3.4合理选择照明方式和照度值
在进行电气节能设计时,应该根据实际的需要,选择合适的照明方式,结合混合照明、一般照明和局部照明等照明方式,选择最佳的节能设计方案。在进行照明控制方法的选择时,则应结合双控开关控制、单灯控制、智能控制探测器控制等控制方法,在公共场所可以采用集中控制和分区分组的控制方式;如果遇到功能较复杂的建筑,为了保证节能效果,则必须采用智能照明控制系统;如果遇到夜景照明的情况,可以设计成多种模式结合的控制方式。照度过大或过小都不利于人们的生活和工作,所以正确选择照度值也是建筑电气照明节能设计中很中重要的一个步骤。
4.结束语
我国的照明用电量在总用电量中的比重逐年增加,同时也有很大的照明节能潜力,这其中的关键点,就是要做好照明节能设计工作。为了做好照明节能设计工作, 电气设计人员必须在满足人们对照明需求和建筑的使用功能的前提下,结合先进的技术和有效的节能措施,根据自己多年的设计经验,反复试验。只有这样,才能设计出节能效率高,使用性能好,同时又美观大方的设计方案,真正到达提高照明的效率,为国家节约能源的消耗,同时还可以保护我们身边的环境,让我们生活的世界更加美好。
参考文献:
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