照明电气节能设计在建筑工程中的应用.pdf

光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明工程19照明电气节能设计在建筑工程中的应用李 靖山东众博工程设计有限公司，山东 济南 250000摘要：随着我国经济发展速度的加快，能源的消耗量不断上升，能源大量消耗的同时带来了巨大的污染，严重制约了我国经济的可持续发展。建筑照明作为用能大户，通常需要消耗大量的电能。在提倡绿色低碳生活的今天，人们的节能环保意识正在不断增强，建筑工程照明电气设计也开始重点关注环保性、节能性和经济性等多个方面。文章分析了建筑工程照明电气节能设计的原则，论述了照明电气节能设计的要点。关键词：建筑照明；电气节能设计；建筑工程分类号：TU850 引言近几年，我国十分重视绿色生态的可持续发展战略，鼓励节能减耗以及将落后的产能和技术进行淘汰。同样也要求建筑行业进行绿色施工，让其在确保运行安全以及质量优质的基础上最大限度地节约资源，以便减少对环境产生的不利影响。在建筑工程当中，建筑照明是其中耗能比较大的一项，有相关调查表明，建筑工程中电力能源消耗量占总能源消耗的 30%。为此，设计人员应该对此提高重视，根据当前具有的技术以及实际情况设计科学合理的照明方案，应用高效的照明灯具以及采用智能化的照明控制系统，促使建筑工程实现绿色照明1。1 建筑工程照明电气节能设计现状我国的照明设计起步比较晚，与国际水平还存在一定的差距。设计人员通常只专注设计理论，主要根据以往的设计经验和简单模仿来设计照明。随着新光源的出现，设计人员应该在设计方面有更丰富的想象力和创新力。在开展设计工作时，应该突破传统的限制，应用新的高效光源，选择新的控制方法，以实现节能目的。但很多设计人员不是毕业于光源和照明相关专业，而是从其他专业或相关领域转行而来。我国相关部门也没有积极地为他们提供专业性的讲座和培训，设计人员提高设计能力的途径有限，优秀的照明电气节能设计师较为匮乏。总而言之，当前建筑工程照明电气节能设计还存在一些问题，但我国建筑工程照明电气节能设计有很好的发展前景2。2 建筑工程照明电气节能设计原则建筑照明是日常生活不可或缺的一部分，为了实现节能减排的效果，需要对其进行节能设计。设计人员在设计时应该遵循实用性、合理性、节能性和环保性原则。2.1 实用性在开展照明电气节能设计工作时，设计人员要在保证设计方案安全可靠，同时满足建筑的实际照明需求。如果建筑工程对照明有特殊要求，在照明电气设计方案中也应该有所体现。如在选择照明方式时，应该对不同使用功能的建筑设计不同的照明方案，对住宅可以选择一般照明方式，对于一些有较高照明品质要求的民用建筑（图书馆、博物馆等）和商业综合体建筑，可以根据区域功能不同选择一般照明、局部照明和混合照明多种方式3。2.2 合理性合理地设计建筑电气照明结构，可以帮助降低能源消耗。在线路设计上，可以通过科学合理的布局缩短线路的总长度，还可以通过选择低电阻率的导线和将配电室设计在合理的位置来减少线路和变压器的损耗。选择合理的控制方式也同样重要，如对于医院、厂房和商场等面积十分大的照明场所来说，应该设置光控、声控等智能控制系统，没有人时自动关闭或者降低亮度，降低能耗。设计人员应根据建筑使用功能设计合理的光源，如对于住宅建筑不选择高能耗的白作者简介：李靖，女，本科，工程师，研究方向为建筑电气设计安装。文章编号：2096-9317（2023）03-0019-03 照明工程 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明20炽灯，而以功率低、效果好的 LED 灯具或者其他高效节能灯代替4。2.3 节能性照明电气节能设计是在减少照明电气系统运行能耗的同时，对建筑的总体使用成本进行控制，尽可能避免在电能生产、运输及使用期间产生过大的碳排放量，对生态环境造成污染。为了降低能耗，设计人员可以采用高效节能照明灯具及附件、选择节能导线和变压器、对照明系统进行智能控制等多种节能设计措施实现节能目的。设计人员还应该严格遵循降低能耗的设计原则，对设备的使用寿命、电气运行的情况、运行时产生的能耗和照明的品质进行多方面的分析，确保建筑照明电气的功能得到充分发挥。2.4 环保性在开展照明电气节能设计工作时，应该将保护环境作为先决条件，随后秉持实用性、合理性、节能性等设计原则，提高建筑照明的综合效益和能源的利用率。如果没有充分考虑环境保护问题，通常不会取得很好的效果，甚至会对用户的舒适程度产生消极的影响。因此，在照明电气节能设计时设计人员应该严格遵循保护环境的设计原则，以更好地达到节能的目的5。3 建筑工程照明电气节能设计要点随着当前我国能源不断被开发和使用，设计人员不应该只考虑眼前的利益，而是应该大力开发可再生能源，加强对现有重要能源的保护工作，尽可能高效利用现有的资源，确保不浪费资源。建筑行业通常会消耗大量的能源，为了节约资源，在对建筑照明电气节能进行设计时应该做到以下几点6。3.1 设计合理的照明线路对照明线路进行合理的设计除了能够降低照明线路上的能耗，还能够优化线路，使建筑照明美观。设计人员在开展照明线路设计工作时应该提高对降低能耗的重视，应该根据建筑的规模和用电负荷容量合理安排电气位置，并根据经济电流密度，选择合适的电缆和导线的截面7。应该尽可能缩短导线的使用长度，要让大部分的线路都处于直线的状态，这样不仅看起来比较美观，还能降低电阻损耗。为了减少供电半径，供电所应该尽可能建造在负荷中心的位置。不合适的导线截面积导致在照明线路上有不小的电力损耗，可以通过增大导线的截面积来解决损耗问题。在开展设计工作时应该确保线路的热稳定性和满足电压降的要求，最好选择大一级的线截面，这样可以减少能耗和运行费用，实现节省资金和节能的目的。此外，在选择导线时，设计人员应该选择电阻率比较低的导线。电阻率的高低主要由制造导线的材料决定，对于一类建筑和二类建筑应该选择使用低损耗的铜芯导线，而不使用高能耗的铝芯导线8。3.2 选择能耗低的变压器在照明电气节能设计工作中，变压器是重点，电气节能效果会受到变压器负荷量、损耗和负荷功率因数的影响。在开展设计工作时，设计人员应该选择型号和容量合适的变压器，通常选择型号为 D10 和 SBH15的变压器。D10 型变压器价格比较便宜，SBH15 型变压器的空载损耗率降幅比较大，设计人员应该根据建筑的实际情况选择合适的变压器。需要有较强节能效果和对整体的使用成本进行控制时，可以选择 SBH15型变压器。对于一些小型的建筑，可以选择 D10 变压器，以便控制工程造价。同时，设计人员还应该根据建筑工程的实际情况计算变压器的运行负荷和容量需求，设置合理的冗余容量，确保变压器的运行负荷率始终在 80%左右，避免变压器在使用期间出现老化速度加快和较大空载损耗量的问题。选择合理的变压器，能够大大减少建筑照明电气的能耗。3.3 选择合适的灯具及附件对照明能耗进行合理的控制离不开使用合理的节能灯具及配件。在一些建筑项目中，节能高效的新型节能照明灯具已经得到了广泛的应用，如 LED 灯具等，已经取得了很好的节能效果。经过数十年的发展，半导体 LED 技术已经比较成熟了，并且其凭借节能环保、高效低耗和使用寿命比较长的优点在建筑工程中得到广泛应用。设计人员在开展设计工作时应该根据建筑的实际照明需求和自然采光的情况合理地选择灯具，要确保灯具不仅具有良好的光照效果，还要满足节能减排的需求。所选择的灯具应具有优良的质量，较长的使用年限，较强的可操作性、实用性和经济性。在选择照明灯具时，应该根据灯具的光输出比例来计算照明耗能。具体而言，对于层数比较低的建筑，可以选择荧光灯，因为较低的建筑可以充分利用自然光，只需使用荧光灯就能够满足室内的光照需求。对于层数比较高的建筑，可以选择金属卤化物灯，因为这种灯具有光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明工程21很强的照明效果、较强的稳定性和较长的使用寿命。此外，金属卤化物灯在室外建筑中也得到了比较广泛的应用。如我国 2008 年举办奥运会的主场馆鸟巢就选择了金属卤化物灯作为照明灯具，具有很好的照明和节能减排的效果。对于高层和难以进行维护的建筑，可以选择无极荧光灯进行照明，如人民大会堂所采用的灯具就是无极荧光灯。需要注意的是，热辐射灯和高压荧光灯通常会消耗大量的能源，在选择灯具时尽量不要选择这类灯具。为了提高灯具的节能效果，应该选择配备高效节能的电器附件，如节能电感镇流器和高频交流电子镇流器等。节能电感镇流器的电感线圈能根据电流变化产生磁通变化，对电流起到限制和稳定的作用。高频交流电子镇流器能够解决灯光闪频和散热困难等问题。使用这些电器附件，能够减少耗能，起到节能作用。3.4 选择合适的照明标准根据相关规定，不同的场所都有其相应的照度标准值和照明功率密度值。为此，设计人员在开展设计工作时应该根据相关的标准值进行节能设计。建筑照明设计标准（GB 500342013）对照明数量和质量、标准值、控制及配电等都做出了统一规定，为规范照明工程设计，提高照明设计质量，设计人员应该参照此标准进行设计。如应该按照标准照度 300 lx、功率密度 8 W/m2的标准设计办公场所的照明。同时，设计人员应该根据白天、晚上和分区、分组等具体情况选择合适的照明方式，以便满足照明需求，在提高照明质量的基础上做到节约能耗。3.5 选择智能控制技术传统建筑通常采用手动的方式对照明灯具进行控制，但是这种控制方式存在缺乏时效性和精度不高的问题，经常会出现灯具没有被及时关闭的现象，导致照明灯具进行了无效工作，从而浪费了许多的电能。在对建筑照明电气进行节能设计时，设计人员可以采取智能控制技术，安装相应的控制器、传感器和执行机构等。可以先在软件程序中录入控制方案，要求在规定的时间段内开启和关闭灯具，或者设定标准亮度，当建筑室内的环境亮度低于标准亮度值时自动开启照明，这样能够避免因为忘记关灯而导致照明系统运行时间延长的情况，能够减少能耗。还可以安装具备一定运算能力的控制器，如 PLC 可编程逻辑控制器等，通过控制器对现场的情况进行采集和分析，并根据建筑室内的亮度和自然光的情况对照明灯具进行调整，使照明系统始终处于最佳的运行状态。3.6 合理利用天然光在建筑照明设计中，为达到节能减排的目的，设计人员在设计时应该充分考虑通风和光线的位置，合理利用天然光，这样不仅能够减少电能的损耗，而且可以避免照明所带来的污染和辐射等。还可以利用一定的技术方法设计具有节能效果的电气照明，配合天然光，能够有效提高光的利用率和节约大量的电力，减少能源的消耗，达到节能的效果。4 结束语随着可持续发展战略的提出，照明电气节能设计成为建筑工程的重要环节。设计人员应该对此提高重视，在开展设计工作时要遵循节能的要求，但不能为了达到节能的目的而降低建筑照明的质量。建筑照明电气设计是一项十分复杂的工作，设计人员在设计时应该考虑相应的环保和经济效益要求，同时应该严格遵守建筑照明设计标准（GB 500342013）中的规定，确保电气设计具有良好的安全性和节能性。参考文献1 李洪旭.建筑工程中建筑照明电气节能设计的应用J.光源与照明,2022(1):43-45.2 李其容,黄艳丽,吴见騋,等.城市沿岸建筑带照明规划设计研究J.家具与室内装饰,2022,29(3):110-115.3 钱青,唐桂忠,张广明,等.基于AR-DBN的建筑分项能耗短期预测J.计算机工程,2019,45(6):290-296.4 盛淑芬.建筑照明电气节能设计在建筑工程中的应用J.光源与照明,2021(8):17-18.5 管绪磊.公共建筑多区域空间环境群智能调控方法与应用D.大连:大连理工大学,2022.6 赵建平,高雅春,王书晓,等.建筑光环境提升技术趋势J.建筑科学,2022,38(2):14-19.7 窦嘉铭.照明负荷谐波特性分析与治理方法研究D.北京:北京建筑大学,2022.8 郭为民.城市商业综合体的建筑立面环境照明设计策略研究D.青岛:青岛理工大学,2022.