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电气照明节能技术与措施 节能设计的重要性 近些年来 有关节能 生态 环境保护和可持续发展等问题已越来越成为全社会关注的焦点 也引发了人类对于日益严重的生态环境问题的反思 针对我国的能耗状况 建筑节能已成为我国一系列应对措施中的一个重要环节 国家与地方相继出台了一大批有关建筑节能的规范与标准 而建筑节能设计则是实现建筑节能目标的第一步 一项完善的建筑节能设计 将为建筑长期的低能耗运行打下良好的基础 节能设计时 设计人员应根据各自项目的特点 依照节能设计的相关步骤 从前期设计阶段就开始入手进行建筑节能方面的研究 确定建筑 设备等的节能方案 并在设计的各个阶段循序渐进地进行各项建筑节能的计算及相关的系统和构造设计 建筑电气节能的原则 在充分满足 完善建筑物功能要求的前提下 减少能源消耗 提高能源利用率 而不是简化建筑物的功能要求 降低其功能标准 节能的途径之一是合理配置建筑设备 并对其进行有效 科学的控制与管理 建筑电气专业的设计人员应根据建筑物的使用功能和设计标准等综合要求 合理进行供配电 电气照明 建筑设备及系统的控制设计 确保安全可靠 经济合理 高效节能 随着科技的迅速发展 节能技术 设备也将不断提高和发展 在工程设计中要不断总结经验 把握成熟的节能新技术 新设备信息 逐步加以推广应用 照明节能的重要性照明节能是建筑节能中一个重要组成部分 全球照明用电占到总用电量的19 我国照明用电占全社会用电量的13 左右 2005年全国总用电量约为24000亿度 照明用电量约为3000亿度 且每年以13 14 的速度增长 如果把我国在用的14亿只白炽灯全部替换为节能灯 每年可节电480亿千瓦时 相当于每年减少二氧化碳排放4800万吨 节能减排潜力很大 本章主要内容包括 电气照明设计中需要遵循的节能要点 确定的照明指标和选择节能光源 灯具 附件的方法 以及典型建筑物的电气照明节能设计措施等 照明设计中 应从以下几方面考虑照明的节能措施 应根据国家规定的照度标准来合理选定各工作和活动场所的照度 应根据不同的使用场合来选择合适的照明光源 在满足照明质量的前提下 尽可能选择高光效的光源 选用配光合理 效率高的灯具 在满足眩光限制的条件下 应优先选用开启式直接照明灯具 效率不低于75 一般室内的灯具效率不宜低于70 并要求灯具的反射罩具有较高的反射比 合理利用局部照明 对同一大房间中有局部小范围高照度要求的 应优先采用局部照明来满足 选择镇流器时 应选择电子镇流器或节能型高功率因数电感镇流器 并应采用能效等级高的产品 公共建筑内的荧光灯单灯功率因数不应小于0 9 气体放电灯的单灯功率因数不应小于0 85 室内照明配电线路应选用铜芯 配电线路导体截面的选择应合理 并可适当加大 以降低线路阻抗 照明节能设计时应遵循下列原则 在能保证有足够的照明数量及质量的前提下 应尽可能地做到节约照明用电 照明的节能应能提高整个照明系统的效率 而不应在损失主要照明质量的情况下 片面地强调节能 建筑照度标准值应从节能上考虑 贯彻按实际需求选择照度标准值的高低 不宜追求或攀比高照度水平 照明的客观评价指标及其实施照明设计时 应从照度标准 照明均匀度 统一眩光值 光色 照明功率密度值 简称LPD 能效指标等来客观综合评价 民用建筑 含居住建筑 公共建筑 的照度标准 照明均匀度 统一眩光值 光色 照明功率密度值 简称LPD 等应符合 建筑照明设计标准 GB50034所对应的相关标准值要求 在民用建筑中实施的照度标准值 可以根据照明要求的档次高低来选择照度标准值 档次要求高的允许提高一级 档次要求低的允许降低一级 以利照明的节能 1凡符合下列条件之一时 参考平面或作业面的照度值允许按照度标准值分级提高一级 当眼睛至识别对象的距离大于500mm时 连续长时间紧张的视觉作业 对视觉器官有影响时 识别对象在活动面上 识别时间短促而辨认困难时 视觉作业对操作安全有特殊要求时 建筑水准要求较高时 2凡符合下列条件之一时 参考面或作业面的照度值允许按照度标准值分级降低一级 进行临时工作时 当工作精度和识别速度无关紧要时 当反射比或亮度对比特别高时 建筑水准低时 照明设计时 应合理选择好合适的照明方式 当照明场所要求高照度时 应选混合照明的方式 当工作位置密集时 则可采用单独的一般照明方式 但照度不宜太高 一般最高不宜超过500lx 当工作位置的密集程度不同 或者为某一区域时 可采用分区一般照明的方式 要求高的工作区可采用较高的照度 而非工作区可采用较低的照度 但两者的照度比不应大于3 1 照明节能指标的确定应采用房间或场所一般照明的照明功率密度值 LPD 作为照明节能的评价指标 不同种类的建筑及场所有不同的照明功率密度对应值 计算房间或场所一般照明的照明功率密度值时 应计入灯具光源及附属装置的全部用电量 当房间或场所的照度值高于或低于规定的对应照度值时 其照明功率密度值应按比例提高或折减 16 高效节能光源 附件及其选择 一 光源的选择照明设计时 对照明光源的选择应符合国家现行相关标准的规定 根据不同的使用场合来选用合适的照明光源 所选用的照明光源应具有尽可能高的光效 以达到照明节能的效果 1 光源综合能效常用光源的电气参数包括额定功率 光效 显色指数 色温 平均寿命等 光源综合能效是综合光源光效和寿命两个方面的指标 采用两个维度对光源的能效进行评价 单位为lm h W 17 18 垂直高度大者表示光效高 水平长度大者表示其平均寿命长 矩形面积大者表示其综合能效高 19 2 光源的选择 20 21 22 荧光灯主要用于层高4 5m以下的房间 荧光灯应以直管荧光灯为主 并应选用细管型 d 26mm 有条件时应优先选用直管稀土三基色细管径荧光灯 T8 T5 在要求照度相同条件下宜采用紧凑型荧光灯代替白炽灯 节能效果 荧光灯的选用 23 室内空间高度大于4 5m且对显色性有一定要求时 体育场馆的比赛场地因对照明质量 照度水平及光效有较高的要求 宜选用金属卤化物灯 可采用金属卤化物灯代替荧光高压汞灯 以取得较好的节能效果 金属卤化灯的选用 24 标准高压钠灯光效高 显色性较差 适用于显色性无要求的场所 对显色性要求不高的场所 宜选用显色性改进型高压纳灯 有调光要求时 高压钠灯可进行调光 光输出可以调至正常值一半 系统的功耗减少到正常值的65 高压钠灯的选用 25 目前LED光通量不高 光效约在30 50lm W 价格相对较高 尚未作为普遍照明室内光源推广 但其单色性好 启动时间短 寿命长 适用于各种场合的动态照明及颜色变化 白光LED 无红外线及紫外线辐射 发光效率高 适用于博物馆及展览厅有特殊要求场所 LED灯的选用 有很多领域还是可以大量地应用LED照明灯 这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产 促进技术的提高 并可降低生产成本 在LED照明设计 应用上也可获得更多的经验 有利于将来的推广 这些应用领域都是用电大户 对节电能起到很大作用 通常有 城镇街道的路灯系统 包括太阳能路灯系统 隧道及地下停车场 包括地下商场 交通工具的照明 汽车 电车 轮船 飞机等的内部及部分外部照明灯 大型公共场所的LED照明 例如 铁路旅客车站 城市轨道交通站 地铁站 民用机场 汽车客运站 大型超市 大型百货公司 大厦及医院等 景观照明 26 二 高效灯具的选用一般规定 光学特性 技术指标 结构特点灯具发光强度的空间分布曲线宜采用空间等照度曲线 平面相对等照度曲线 灯具分类宜按光通量分布 光束角 防护等级划分 灯具的能效应采用灯具的光输出比为评价标准 1 灯具配光种类的选择灯具宜按五种不同种类的配光 根据场所不同选用 2 灯具效率及保护角选择灯具反射器的反射效率受反射材料影响较大 灯具扩散配光应采用扩散反射材料 格栅的保护角对灯具的效率和光分布影响很大 保护角20 30 时 灯具格栅效率60 70 保护角40 50 时 灯具格栅效率40 50 3 灯具的光输出比应满足以下要求 采用直接照明的直管荧光灯时 所选灯具的光输出比应符合如下的规定 敞开式不小于75 透明棱镜不小于65 漫射不小于55 格栅灯具 双抛物面不小于60 铝片不小于65 半透明塑料不小于50 不得采用镜面不锈钢板制作格栅和反射器 采用间接照明时 所选灯具的光输出比不应小于80 采用直接照明的高效气体放电灯时 出光口敞开的灯具光输出比不应小于75 有格栅或面板的灯具光输出比不应小于60 结论 如果眩光 美观 安全能满足要求 尽量使用开敞式灯具 31 4 高保持率灯具指运行期间光通降低较少 包括光源光通下降 灯具老化污染等 1 高压钠灯 寿终光通量约降低17 金属卤化物 寿终光通量约降低30 2 灯具宜采用石英玻璃涂层降低氧化腐蚀率 3 环境污染较大的场所宜采用活性炭过滤器 提高灯具使用效率 三 节能镇流器的选用1 镇流器选用原则自镇流荧光灯应配用电子镇流器 直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器 高压钠灯 金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器 在电压偏差较大的场所 宜配用恒功率镇流器 功率较小者可配用电子镇流器 荧光灯和高强气体放电灯的镇流器分为电感镇流器和电子镇流器 选用时宜采用能效因数BEF BEF 100 P 式中 BEF 镇流器能效因数 W 1 镇流器流明系数值 是指基准灯与被测镇流器配套工作时的光通量与基准灯与基准镇流器配套工作时的光通量之比 P 线路功率 W BEF值越大 越节能 各种镇流器自身的功耗表 管型荧光灯镇流器能效限定值 管型荧光灯镇流器节能评价值 荧光灯用电子镇流器与电感镇流器比较性能表 2 镇流器的选用方式1 宜按能效限定值和节能评价值选用管型荧光灯镇流器 选用要求参见 管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值 GB17896 2 高压钠灯镇流器的选用A 宜按能效限定值和节能评价值选用高压钠灯镇流器 选用要求参见GB19574 高压钠灯用镇流器能效限定值及节能评价值 B 对于有调光要求的场所 如城市道路夜间照明 可采用双功率输出的节能型镇流器 配合定时器进行功率选择 以适应不同时段的照度要求 3 金属卤化物灯镇流器的选用 以某办公室为例 说明照明设计的重要性 某绘图办公室 长5 6m 宽3 5m 吊顶距地面2 7m 工作台面高0 8m 台面上的平均照度要求500lx 人工照明节能设计示例 42 照明设计方案 43 44 45 46 47 48 49 50 方案汇总 U1 0 44 U2 0 53 U1 0 27 U2 0 40 U1 0 44 U2 0 58 U1 0 29 U2 0 42 U1 0 35 U2 0 52 U1 0 44 U2 0 69 3电气照明的节能 xe 3 6照明节能设计 51 52 典型公共建筑照明节能的设计应用 1 办公建筑照明的节能设计办公室照明光源应以高光效荧光灯为主要光源 其中包括稀土三基色荧光灯和紧凑型荧光灯 设计时应优先选用直管型稀土三基色T8荧光灯和紧凑型荧光灯 条件允许的 宜采用直管型稀土三基色T5荧光灯 控制方式 根据天然光的照度变化 决定照明点亮的范围 且靠外墙窗户一侧的照明灯具应能单独控制 对门厅 会议室和要求比较高的办公室等可采用智能灯光控制系统进行多场景控制和调光控制 2 商业建筑照明的节能设计商场营业厅 超市等的照明光源一般以直管形荧光灯和紧凑型 节能 荧光灯为主 有时也可采用小功率的金属卤化物灯 有特殊照明要求的的场合则辅之以一定数量的卤钨灯和陶瓷金卤灯 设计时应优先选用直管型稀土三基色荧光灯 商场营业厅 专卖店等的照明应采取一般照明 局部照明以及重点照明相结合的照明方式 超市则可采取一般照明为主的照明方式 适当采用分区一般照明方式 景观照明的节能设计 建筑物夜间景观照明的照度值可参照 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 2008中表10 8章节或参照国际照明委员会推荐的照度标准值 光源选择 应根据建筑物立面材质选择合适的高效节能光源 建筑物立面照明光源一般应以金属卤化物灯和高压钠灯为主 建筑物轮廓灯照明光源宜以5 9W优质紧凑型荧光灯为主 有条件的宜采用高光效LED灯作为光源 室外景观照明光源则应以小功率高显色性高压钠灯 金属卤化物灯和节能灯为主 照明方式 建筑物夜间景观照明一般采用投光灯 以混光照明的方式达到改变光源和显色性的效果 对于有大面积玻璃幕墙的建筑物宜利用室内的部分照明或在玻璃幕墙内侧单独设照明灯具 一般以高效荧光灯为主 有条件的也可采用LED灯 达到内光外透的效果 室外照明的节能设计 我国目前尚没有专门针对公共建筑 居住小区类等建筑的庭院照明 景观照明 建筑物立面照明的相关规范 标准 可借鉴我国行业标准 城市道路照明设计标准 及国际照明委员会的推荐标准 节能要点 进行室外照明的光源选择时应注重其光电参数的总体评估 如光源的发光效率 显色指数 灯的启动 再启动 工作电流 额定电压等参数 灯的寿命及性价比等相关因素 选用性能价格比适宜的光源 优先选用高光效光源 在照明功能无特殊要求 电能损耗大体相同时 一般宜选用同一类型或色温相近的光源 光源的选择 居住区道路 公建周围道路照明及庭院照明 景观照明一般宜选小功率金属卤化物灯 紧凑型荧光灯和细管径荧光灯 建筑物立面照明的外照明一般选用金属卤化物灯或高压钠灯 建筑物立面照明的内光外透照明可选用细管荧光灯 建筑物轮廓照明可选用紧凑型荧光灯或高效的发光二极管 LED 灯及灯带等 灯具选用具有光通量维持率高的灯具 灯具反射罩和保护罩经涂膜 镀膜处理后对于灯具的光通量维持率的高低有很大影响 因此 一般情况下选择灯具时 应优选用灯具反射罩和保护罩采用涂膜或镀膜的产品 照明系统节电器的选择 可控硅降压型照明节电装置 通过控制可控硅的导通角 将电网输入的正弦波电压斩掉一部分 以降低输出电压的平均值 达到节电的目的 优点 电压调节速度快 精度高 可分时段实时调整 且相对来讲体积小 设备轻 成本低 缺点 出现大量谐波 不能用于有电容补偿的电路中 自耦降压式节电装置 根据输入电压的高低情况连接自耦变压器输出端相应的抽头 将电网电压分别降低10V 15V 20V 达到节电的目的 优点 结构 功能简单 可靠性较高 缺点 当电网电压波动时 自耦变压器输出