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①在設計時,要高度重視照明質量,遵循節能的要求,不可因提倡節能而降低建筑照明質量。要嚴格遵守GB50034—2004《建筑照明電氣設計標準》中的規定,保證電氣設計的安全性和節能性,進而實現電氣照明綠色化設計。要通過綠色化電氣設計提高建筑使用者的生活質量,并在此基礎上減少能源的消耗量。例如,在設計照明水平時,應將視覺工作的需要作為參考指標,在使用高光效建筑光源時,應考慮光源的顯色性要求,盡量避免使用可能會產生眩光效應的節能燈具。另外,在電氣設計中,要將人工照明與自然采光等有效結合起來。
②要保證照明電氣設計的經濟性。建筑照明節能設計方案具有經濟適用、節約成本的特點,它能夠合理控制電氣照明系統的耗能情況,避免浪費。此外,在設計照明電氣系統時,應堅持“節約能源、保護環境、以人為本”的原則,不可因節能而過度追加投資,要保證在短時間內通過照明節能回收電氣設計中增加的投資。
2建筑照明電氣節能設計分析
2.1照明配電系統的節能設計
在設計建筑照明的配電系統時,可以從變壓器的節能設計和線路導體選擇2方面入手。
2.1.1變壓器的參數設計
①選擇節能式變壓器,減少空載損耗和負載損耗。
②根據照明要求,適當加大變壓器的實際容量,減小負載率(Sj/S)。要將負載率控制在0.60~0.75之間,避免因為負載率太小而增加變壓器成本,或因負載率過大而增大電能損耗。此外,還應適當提高變壓器的功率因數,避免計算負荷變大和運行時間增加。一般情況下,應保證功率因數>0.9.
2.1.2選擇照明電氣線路導體
電氣線路導體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實現照明節能,對于室內照明的電氣線路,可以選擇電阻率較低的銅導體。在導體截面方面,可以根據建筑電氣安全設計的要求,適當增大導體的截面。在此過程中,應保證電纜和導線載流量比照明線路計算電流大,各段線路的電壓損失總和應比允許值小,同時,要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規定值。此外,應適量提升線路功率因數,以便降低能耗,實現節能。
2.2合理選擇鎮流器
在建筑照明系統中,鎮流器會影響到照明能效和照明質量,因此,合理選擇照明鎮流器也是照明電氣設計中的重要內容。在選擇鎮流器時,盡量避免選用大功耗普通電感型鎮流器。對于金鹵燈和高壓鈉燈,可以采用節能電感型鎮流器實現照明控制,而對于直管型熒光燈,則應采用電子型鎮流器。對于建筑照明中常用的熒光燈,在選擇照明鎮流器時,應控制好能效值。電子型鎮流器在向燈管供給高頻電流時,高頻電流一般為幾十千赫,燈管光效比工頻高10%左右。同時,因為電子型鎮流器的自身功率較小,所以,在進行電氣節能設計的過程中,可以優先考慮選用電子型鎮流器。在選擇照明鎮流器時,還要考慮功率因數、諧波和性能因素。電子型鎮流器所產生的電流諧波一般高于電感型鎮流器,對于諧波限值,在設計時,應嚴格遵守GBN17625.1—2003中的規定。例如,對于建筑工程中的C類照明設備,其允許諧波限值如下:當諧波次數為2時,基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應為2%;如果諧波次數為5,則其相對應的百分比為10%;如果基波次數為9,則其相對應的百分比為5%;當諧波次數為11~39時,其相對應的百分比為3%.在功率因數方面,如果燈具的功率在25W以上,則電子型鎮流器的功率因數>0.95;如果燈具功率<25W,則電子型鎮流器功率因數一般僅為0.55~0.60.在設計時,如果需采用電子型鎮流器,則應保證燈具功率>25W。此外,在經濟性能和使用性能方面,電感型鎮流器價格相對較低,并且使用壽命長,但是,它無法調光,并且在高頻狀態下頻閃效應較大;而電子型鎮流器能夠調光,并且在高頻狀態下的頻閃效應較小。綜上所述,在進行電氣設計時,可以根據實際情況選擇照明鎮流器。
2.3照明光源的節能設計
我國建筑的照明節能設計應該滿足基本的設計原則。首先,要滿足建筑照明系統的自身需求,滿足照度、功率密度值等基本要求;其次,要滿足經濟適用的原則,照明節能設計要根據實際情況,考慮實際的經濟效益,不能盲目的追求節能效果增加不必要的投資及投入成本,保證高投資在較短的時間得到較好的收益,并且可以通過節能減少照明費用的方式進行成本回收。照度是指入射在包含該點的面元上的光通量除以該面元面積所得之商。照明功率密度值LPD是指單位面積上一般照明的安裝功率(包括光源、鎮流器、或變壓器等附屬用電器件),照明設計應滿足建筑照明設計標準GB50034-2013中照明功率密度值的要求。以上兩個參數是照明節能設計過程中首先參考的設計根據,只有將照度及照明功率密度進行量化,并且作為節能設計的依據,才能科學的進行照明系統節能設計工作。
2我國建筑照明節能設計措施
2.1采用高效節能燈具及附屬用電器件
根據建筑物功能,工程性質,視覺要求,照明質量及數量等合理的選擇建筑照明光源,在滿足照度、啟動時間、LPD、眩光值及顯色指數的條件下,選擇高效,壽命長、性價比高的光源。根據電源的發光原理,分出了鹵鎢燈、白熾燈等熱輻射光源、金屬鹵化物燈、高壓熒光汞燈等氣體光源燈及LED電致發光半導體材料芯片燈源等三類。在所有的照明燈具中,鹵鎢燈、白熾燈的效率是最低的。它所消耗的電能只有約2%可轉化為光能,而其余部分都以熱能的形式散失了。在照明時間方面,這種電燈的使用壽命通常不會超過1000小時。在建筑照明設計標準GB50034-2013中,限制了對鹵鎢燈的使用。相對于熱輻射光源,氣體光源具有更加高效的節能性,絕大多數氣體光源都是氣體放電燈,它們需要鎮流器才能工作。普通電感式鎮流器功耗大、光閃爍嚴重。目前已成功開發的節能鎮流器——節能型電感式鎮流器和電子鎮流器,都比原電感鎮流器的功耗減小一半以上。LED燈節能環保、壽命長、適用性好、因單顆LED的體積小,可以做成任何形狀、回應時間短,是ns(納秒)級別的回應時間,而普通燈具是ms(毫秒)級別的回應時間、環保,無有害金屬,廢棄物容易回收,但缺點是價格較高,并且具有一定的發熱量,目前還不能完全取代傳統光源。白熾燈無論是從光效,顯色指數還是壽命上都較其他燈具有一定的劣勢。高壓鈉燈由于其高效以及較長時使用壽命廣泛的應用于對顯色指數要求不高的道路,廣場,碼頭等。金屬鹵化物燈由于其發光效率高,相對較好的顯色性及壽命長等特點常應用于各種廠房,車站照明,熒光燈有著較高的顯色指數,通常應用于辦公或者室內照明。
2.2充分利用自然光
在我國建筑照明節能設計中,充分利用自然光源能夠有效的保證照明能耗的降低并充分利用電能。由于建筑物內的自然光在不同時段的不穩定性,很難單一利用,如果把室內照明與自然光相結合,是實現節能有效性的重要措施。,一般常用導光管法在自然光充足的條件下進行照明補充,即把光線通過導光管收集器收集并傳輸至室內采光區。此外還有光導纖維、平面反射、光電效應等方法。同時可以在屋頂、室內墻面以及地面采用淺色建筑材料,這樣可以通過反射對太陽能和光源進行充分的利用。
2.3減少配電線路上的損耗
由于線路電阻的存在,當電流流過輸電線路時會有有功功率的產生,因此產生了不必要的能源損耗,在建筑工程中,縱橫交錯的輸電線路難免會造成總有功功率的損失,但是線路上的有功功率是無法避免的,只能通過減小輸電線路電阻來減少損耗,同時由于電阻取決于電阻率、線路長度和線路的截面,所以應該從這三面入手來減小電阻。
2.4優化照明配電系統設計
對建筑物各個樓層的照明配電系統進行設計,包括對照明光源及燈具的選擇、線路布置方式、敷設方式的確定等,根據各個樓層的具體情況對照明系統圖進行設計;照明供配電設計需要符合安全、可靠、優質、經濟的原則,同時需要處理好局部建筑物和工程總體設計的關系。
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我國處于發展中國家,這也導致建筑消耗非常巨大。根據調查,我國比西方同等發展中國家在建筑方面的消耗高出3倍不止。其中,民用建筑電能消耗比例中,空調用電占到百分之四十到百分之五十,水泵等設備占比例百分之十到百分之十五,而照明用電占了百分之十五到百分之二十五。從調查資料中可以發現,照明用電是耗電量重要的一方面,所以,建站節能想要達到效果,照明用電節能是不可忽視的一部分。在建筑工程中,注重照明光源,燈具設備,照明方式,電線的消耗等方面,從其中尋找節能效果是十分明顯的,如此一來,不僅能達到節能的目的,同時也能提高經濟效益。
2電氣照明節能設計的原則
2.1滿足建筑功能需求的原則。電氣照明首先要滿足建筑功能的需求,不同建筑物對照明的要求也大不相同。例如公共娛樂場所,這類地方對照明的要求需要明亮醒目,而商業區則需要足夠的照明面積,住宅區的建筑物多以溫馨為主。建筑物不同其功能也不相同,照明只有在滿足建筑物功能的基礎上才存在意義。因此,在電氣照明節能設計時,應當以首要滿足建筑功能需求為第一原則。
2.2滿足經濟整體布局的原則。建筑物的存在需要經濟投入,所以在對建筑進行設計時首先要考慮經濟成本,要滿足經濟投入所創造出的經濟利益,否則無法被人們接受采納。在針對電氣照明設計時,需要明白它屬于經濟控制的一環,如果使用它會造成重大經濟浪費,那么同樣它就不適用于人們生活需求。因此,合理布置照明設置是電氣照明節能設計中第二原則。
2.3減少無意義能源損耗的原則。在建筑物當中布置過多的照明設置或是在不需要的地方安放照明設備,或者設計方案不合理等等,都會導致能源浪費,使照明設備不能發揮更大的效率。雖然照明設備雖然造成的電能浪費有限,但是根據積少成多的原則,長年累月的堆積,將會造成大量的電能浪費,造成巨大的經濟開銷成為社會沉重的負擔。因此避免無意義的能源損耗是電氣照明節能設計的最終目的。
3建筑電氣中照明節能設計探討
3.1采用高效率節能燈具。燈具效率是指在正常情況下燈具所發射的光通量與燈具內所有光源發出的光通量的比值,它反映了燈具對光的利用效率。高效率的節能燈具在保證室內光源的前提下同時也具備節能的特點。同時,在使用場所不同的情況下,應該選擇控光合理的燈具,這樣可以降低電能不必要的消耗。效率低的燈具大大提高了耗電量,并且浪費運行費和投資費。
3.2優化照明控制。在建筑電氣省電中照明控制占據了相應的地位,合理的照明控制可以根據自然光的照明程度來決定照明亮度和范圍,大大節約了照明設備所用的電能。除此之外,對不需要照明或是只需要少量光源的地方設置增加更多的開關點,有效的控制照明同樣是建筑電氣照明節能設計中應當考慮的因素。例如在有些建筑物中,房間采光好或是開窗面積大時,可以選擇最大限度的運用自然光,減少照明設置。如果有些建筑物采光并不好,那就采用照明開關控制方式來達到照明控制的優化。
3.3提高照明系統的功率因數。在建筑照明系統中,由于一些用電設備具備電感元件,就會在一定程度上產生無功功率,從而使電能無法得到有效的利用。對于這種無功功率可以采用提高設備功率因數的情況,來實現降低的目的,此外,還可以采用電子鎮流器,以此來補償電容器,使線路和設備上的無功功率傳輸相對減少,從而達到節能的目的。在一些建筑電氣中,采用變壓器低壓側集中補償的方式,雖然可以在一定程度上減少區域內高壓線路上的無功傳輸,提高無功因數,但是對于用戶來說,不能夠相對減少無功功率的傳輸,這樣就沒辦法達到節能的目的,因此,無功補償裝置應該就地進行安裝,從而實現就地補償的。
3.4合理利用自然光節能降耗。自然光是值得珍惜和充分利用的能源,在建筑電氣中,照明設計應該充分利用自然光實現節能降耗,并且利用自然光的變化,來有效的決定照明范圍,以此來發揮自然光的節能作用。自然光分為日光和天空的散光兩種部分,日光屬于由太陽直接照射出來的光束,天空的散光就是空氣中的微粒對陽光的散射。由此可見,自然光是大自然的能源,是取之不盡,用之不竭的,合理的利用自然光,當自然光進入建筑物的時候,就可以作為補充光源,以此來降低人們對照明能源的消耗。
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