淺談智能樓宇建筑照明節(jié)能降耗措施研究

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摘要：在分析了智能樓宇建筑照明系統(tǒng)功能需求及節(jié)能潛力后，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對智能樓宇照明系統(tǒng)安裝調(diào)試工程中常用的節(jié)電方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，最后簡單介紹了照明系統(tǒng)燈具安裝和電線敷設(shè)技術(shù)要點(diǎn)。 

關(guān)鍵詞：智能樓宇建筑；照明系統(tǒng)；節(jié)能降耗  隨著國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，以及人民日常工作學(xué)習(xí)、起居休閑生活水平的不斷提高，相應(yīng)對能源供應(yīng)總量和質(zhì)量也提出了更高的要求，能源緊張以及供需矛盾現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，采取相應(yīng)節(jié)能降耗技術(shù)措施進(jìn)行能源資源的合理利用已成為全球各國重要能源戰(zhàn)略之一。建筑節(jié)能是節(jié)能降耗工程中的重要項(xiàng)目，也是工作人員研究建筑能源可持續(xù)發(fā)展的重要課題。隨著樓宇自動化水平的不斷提高，建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能降耗問題已成為建筑節(jié)能的核心內(nèi)容。尤其是智能樓宇建筑電氣智能化技術(shù)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，照明工程的地位和作用在整個建筑電氣中的地位越來越重要，其設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、以及后期運(yùn)行維護(hù)水平的高低直接影響到整個智能樓宇建筑電氣工程能否發(fā)揮出其應(yīng)有的照明功能效果、安裝調(diào)試施工工期、以及照明系統(tǒng)綜合投資經(jīng)濟(jì)效益。綠色照明、低碳照明等是智能樓宇建筑電氣照明系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢，但所謂照明系統(tǒng)節(jié)能降耗，不等于通過降低系統(tǒng)對視覺作業(yè)的要求和降低照明系統(tǒng)質(zhì)量來達(dá)到節(jié)能目的，這樣非但不能達(dá)到照明系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的，同時(shí)還會影響建筑室內(nèi)的照明系統(tǒng)基本照明功能，降低人員的學(xué)習(xí)工作效率和起居休息舒適水平。因此，在進(jìn)行智能樓宇照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等過程中，要在保證照明系統(tǒng)基本照明功能特性的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)方案、施工方案、安裝調(diào)試技術(shù)等優(yōu)化選擇，力求減少建筑照明系統(tǒng)中的能量損失，從而構(gòu)筑完善的綠色低碳照明系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。  1、智能樓宇建筑照明系統(tǒng)功能需求及節(jié)能潛力分析  智能樓宇建筑在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等過程中，除了要符合操作便捷、安全可靠、經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生、節(jié)能環(huán)保等基本功能要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足智能樓宇建筑內(nèi)部人員生理和心理等多方面的特殊功能需求。建筑照明系統(tǒng)節(jié)能并不是單純地意味著節(jié)約系統(tǒng)電能消耗，而應(yīng)在滿足建筑樓宇基本功能照明特性的基礎(chǔ)上，通過各種優(yōu)化的措施方案和技術(shù)手段，使整個照明系統(tǒng)在照度、亮度、色溫、以及顯色性等技術(shù)指標(biāo)均滿足相關(guān)照明區(qū)域照明功能需求，為人們學(xué)習(xí)工作、起居休閑等提高一個高質(zhì)高效的照明環(huán)境，使整個照明系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)工況條件下，達(dá)到綠色低碳、高質(zhì)優(yōu)質(zhì)、以及節(jié)能降耗的照明需求。  1.1 照明系統(tǒng)功能指標(biāo)分析  對于智能樓宇建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等過程中，要充分考慮照明系統(tǒng)照度、亮度、色溫、以及顯色性等技術(shù)指標(biāo)。就照度技術(shù)指標(biāo)而言，建筑物內(nèi)不同的功能空間，其對照明共需求也有很大差異，對照度的要求也有很大的不同，如對于書房、廚房照明空間而言，因?yàn)槠渲饕獮槿藗兲峁┕ぷ鲗W(xué)習(xí)和日常洗漱就餐等功能，其對照明系統(tǒng)的照度要求也較高；而對于臥室、客廳等休閑場所，人們活動較為頻繁，且活動類型也有很大差別，如睡覺、看電視、會客交談等，不同活動類型其對照度要求也有很大差異，因此，在對這些控制的照明系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試過程中，要結(jié)合室內(nèi)的實(shí)際情況，布設(shè)不同類型的燈具以及控制系統(tǒng)以滿足該類空間不同活動對照明系統(tǒng)照度的需求。對于同一空間內(nèi)部的照明燈具布設(shè)，應(yīng)盡量保持照度間的均勻平衡，防止出現(xiàn)照度偏差較大，引起室內(nèi)人員出現(xiàn)視覺不適或疲勞高，從而降低了照明系統(tǒng)綜合功能特性。從大量建造照明系統(tǒng)安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)可知，房間內(nèi)最低照度應(yīng)在同一空間范圍內(nèi)照度的70%以上，否則就會出現(xiàn)照明偏差引起內(nèi)部人員出現(xiàn)視覺不舒適問題。對于照明系統(tǒng)亮度而言，太亮?xí)碳と搜郯l(fā)生視覺不適疲勞效應(yīng)；亮度太低會降低照明區(qū)域的照明功效。因此，在進(jìn)行照明系統(tǒng)安裝調(diào)試過程中，要嚴(yán)把亮度關(guān)，合適選用高效功率的光源，保證整個照明區(qū)域具有較好亮度特性。色溫是營造照明環(huán)境的重要指標(biāo)，色溫低于3300k的光源會給照明空間營造一個溫度舒心、親切輕松的照明環(huán)境，尤其適合在臥室、起居室、以及就餐室的照明；色溫處于3000~5000k時(shí)，其主要營造一個爽快愉悅的環(huán)境，比較適合于書房、廚房等照明區(qū)域。另外，在進(jìn)行智能樓宇建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試施工過程中，要充分考慮光源顯示性能，即在不改變房間內(nèi)物體原有顏色的基礎(chǔ)上，盡量達(dá)到照明光源顯色與整個房間顏色相互融洽，提高照明區(qū)域照明的綜合特性。  1.2 照明系統(tǒng)節(jié)能潛力分析  從大量統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)資料和實(shí)際安裝調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)可知[1]-[2]，照明系統(tǒng)能耗約占整個建筑能耗的12%左右，如甲國在2009年全國總用電量約在26000億kwh，其中照明系統(tǒng)能耗就超過了5500億kwh。由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平等因素的制約，甲國樓宇建筑照明系統(tǒng)能耗普遍較高，如采用調(diào)壓節(jié)能措施其可以達(dá)到20%左右的節(jié)能效果；用節(jié)能光源代替老式光源可以達(dá)到25%~35%的節(jié)能潛力。從大量安裝調(diào)試工程實(shí)踐應(yīng)用效果來看，建筑照明系統(tǒng)節(jié)能降耗措施技術(shù)措施較多，而且其所能取得的節(jié)能效果也十分明顯突出，也就是說整個智能樓宇建筑照明系統(tǒng)中蘊(yùn)含著非常強(qiáng)大的節(jié)能潛力，在建筑節(jié)能工程大事開展過程中，如何將科學(xué)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保的技術(shù)措施融入到建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、以及后期運(yùn)行維護(hù)過程中，是甲們這些建筑電氣工作人員迫切需要解決的問題。  2、智能樓宇照明系統(tǒng)安裝調(diào)試節(jié)電方法  2.1 選用高效節(jié)能燈具  在進(jìn)行智能樓宇照明系統(tǒng)安裝調(diào)試過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況選用高效光源和節(jié)能型燈具。對于大多數(shù)老式建筑社區(qū)而言，其路燈、樓梯、以及公共場所等地方的照明大多采用長明白熾燈或水銀燈，其在運(yùn)行過程中會造出大量的照明資源浪費(fèi)，而且與整個環(huán)境的照明很不匹配，因此在進(jìn)行改造安裝調(diào)試過程中，應(yīng)合理選用緊湊型熒光燈等燈具。從大量安裝調(diào)試實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來看，采用緊湊型熒光燈代替白熾燈等高耗能燈具，其節(jié)電效果十分可觀，在照度相同情況下，采用緊湊型節(jié)能熒光燈與普通高耗能照明白熾燈其所取得的節(jié)電效果如表1所示：  表1 緊湊型節(jié)能熒光燈與普通高耗能照明白熾燈節(jié)電效果比對  從表1可知，在照度相同情況下，緊湊型節(jié)能熒光燈可以達(dá)到75％左右的節(jié)電效果。對于老式辦公、商業(yè)樓等建筑照明區(qū)域進(jìn)行照明系統(tǒng)改造安裝調(diào)試時(shí)，可以采用節(jié)能型熒光燈對常規(guī)老式帶電子鎮(zhèn)流器等高耗能燈具進(jìn)行節(jié)能改造，其可以達(dá)到的節(jié)電潛力大約在35%~50%左右，光效可高達(dá)50%以上，還可以有效消除頻閃效應(yīng)和燈具運(yùn)行噪聲，同時(shí)節(jié)能型熒光燈還具有較長的使用壽命，具有非常強(qiáng)大的節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)大量安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)可知，采用節(jié)能型熒光節(jié)能燈具進(jìn)行照明系統(tǒng)改造，其大約可以在運(yùn)行2年后就可以收回整個改造工程的原始投資成本。  2.2 優(yōu)化照明改造方案  在建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改造安裝調(diào)試過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，進(jìn)行完善的照明負(fù)荷計(jì)算分析。在改造方案設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試過程中，要合理搭配各種光源，并結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)提高照明系統(tǒng)綜合運(yùn)行工況，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試過程中，應(yīng)盡量利用天然光束以減少室內(nèi)照明，依據(jù)照明區(qū)域、照明時(shí)間、天氣、以及工作學(xué)習(xí)、休閑起居等不同功能需求，設(shè)計(jì)出靈活調(diào)節(jié)控制照明系統(tǒng)。高壓鈉燈不僅具有較高的光效特性，同時(shí)其使用壽命也非常長。據(jù)實(shí)際安裝調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)可知，高強(qiáng)度氣體放電燈其在運(yùn)行過程中，其光效最高可以達(dá)到每瓦120流明，是普通高壓汞燈的2.2倍，高耗能白熾燈的8～10倍。高壓鈉燈具有非常強(qiáng)大的穩(wěn)定性能，其光通維持性能非常好，在點(diǎn)燃八千小時(shí)以后其光遁黽依然可以達(dá)到初始值的80％～90％左右，從而有效提高照明系統(tǒng)改造安裝調(diào)試節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。    3、照明系統(tǒng)安裝技術(shù)要點(diǎn)分析  3.1 燈具安裝  在進(jìn)行照明燈具吊裝和固定施工過程中，當(dāng)燈具總重量大于3 kg時(shí)，應(yīng)采取固定在螺栓或安裝在預(yù)埋吊鉤上；利用軟線吊燈安裝方式，當(dāng)燈具自重小于0.5 kg時(shí)，可以采取軟電線直接吊裝方式，但當(dāng)燈具重量大于0.5 kg時(shí)應(yīng)采用吊鏈等加固措施進(jìn)行吊裝，且軟電線應(yīng)有序編叉在吊鏈內(nèi)部，使軟電線在燈具吊裝安裝模式下不受拉力。在安裝過程中，燈具類型及配件應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙或施工組織設(shè)計(jì)要求備齊全，其在施工前要進(jìn)行機(jī)械損傷、變形、涂層剝落、以及燈罩破裂等安全隱患缺陷檢查。軟線吊燈安裝模式下，軟電線兩端應(yīng)做相應(yīng)保護(hù)扣,兩端芯線搪錫。燈具在安裝過程中要固定牢固可靠，不可采用木楔。絕緣臺直徑在75 mm以上的照明燈具所采用的固定螺釘或螺栓應(yīng)不少于2顆; 絕緣臺直徑在75 mm以下時(shí),可以采用1個螺釘或螺栓進(jìn)行固定。  3.2 電線敷設(shè)  智能樓宇建筑照明系統(tǒng)應(yīng)采用埋管暗敷方式。應(yīng)急照明線路在每個防火分區(qū)處均應(yīng)獨(dú)立設(shè)置應(yīng)急照明回路，對于穿越不同防火分區(qū)的電力線路有防火隔堵措施。照明系統(tǒng)中疏散照明線路按照相關(guān)防火技術(shù)規(guī)范要求選取耐火電線和電纜，采取穿管明敷或在非燃燒體內(nèi)穿剛性保護(hù)導(dǎo)管暗敷，疏散照明電纜暗敷保護(hù)層厚度應(yīng)不小于30 mm。照明線路電線宜采用額定電壓不低于750 v的銅芯絕緣電線電纜。并在安裝調(diào)試前，要檢查電線絕緣層是否完整無損,絕緣厚度是否均勻。電線電纜應(yīng)無壓扁、扭曲、以及鎧裝帶應(yīng)無松卷等現(xiàn)象。耐熱、阻燃的電線和電纜外護(hù)層應(yīng)有明顯標(biāo)識和制造廠商標(biāo)。電線和電纜的絕緣層厚度應(yīng)和圓形線芯的直徑相匹配，其線芯直徑的誤差應(yīng)不大于標(biāo)稱直徑的1%。照明系統(tǒng)中所有配電線路的相線和零線均應(yīng)采用銅線作為載流導(dǎo)體，從而減少線損損耗。建筑樓宇照明系統(tǒng)的入戶線截面應(yīng)不小于6 mm2,戶內(nèi)照明線路截面不小于2.5 mm2,以確保整個照明線路安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。  4、案例分析  4.1 vremstm照明節(jié)能控制系統(tǒng)  vremstm照明節(jié)能控制系統(tǒng)，其典型節(jié)電率可以達(dá)到35%。應(yīng)用于傳統(tǒng)燈源，如熒光燈、金鹵燈、鹵素?zé)簟⒏邏衡c燈，及節(jié)能燈源---t5燈。適用于室內(nèi)外照明節(jié)能控制;工廠、商店、辦公大樓、室內(nèi)停車場；室外公共場所照明，如停車場、碼頭、體育場、路燈及工地照明。vremstm 專利技術(shù)，使在變換節(jié)電級別時(shí)，不影響負(fù)載端電路，不會造成滅燈現(xiàn)象；旁路模式啟動，可選預(yù)留15分鐘預(yù)熱，使燈在全電壓情況下點(diǎn)亮；對照度影響小，節(jié)電率可達(dá)30%以上；對電網(wǎng)不產(chǎn)生任何諧波污染；plitron 專利技術(shù)環(huán)形變壓器，噪音小、溫升低，效率高達(dá)97%。用戶即可以通過電腦、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，集群管理，通訊方式可采用有線與無線；旁路模式方便客戶進(jìn)行節(jié)能審計(jì)，以及在緊急狀況時(shí)，可以直接恢復(fù)原照明電路；延長燈及鎮(zhèn)流器壽命，從而降低維護(hù)成本；電子元器件少，取材優(yōu)良，性能穩(wěn)定，使用壽命長；投資回報(bào)快, 1~2 年回本；有效降低碳排放。  4.2照明系統(tǒng)節(jié)能效果分析  甲公司在sct 進(jìn)行的照明節(jié)能改造i期項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)對象為編號c22高桿燈柱。c22 燈柱頂端共安裝有16盞德國產(chǎn)的osram hqi-t1000 w/d c828 型金屬鹵化物燈，每盞燈額定功率1kw。c22 燈柱共16 盞，分成兩組,每組8 盞，分別進(jìn)行開關(guān)控制。三相vremstm 照明節(jié)能控制器規(guī)格：  功率容量為19.8kw， 每相額定電流30a, 工作電壓220 伏，50hz, 電氣柜設(shè)計(jì)防護(hù)等級ip65，控制柜尺寸：950*700*400mm，包含底座總體占用空間：1250*700*400mm，總重155kg。配置4 個不同的調(diào)壓節(jié)能等級：  tap1：旁路模式，全電壓；  tap2：降壓8%；  tap3：降壓14%；  tap4：降壓23%；  5 月18-20日進(jìn)行了照度降低與節(jié)能水平之間的關(guān)系測量，在電壓下調(diào)0，8%，14%， 19%， 23%，27% 的狀態(tài)中，在距離c22 燈柱15 米的位置a、b 位置分別進(jìn)行了照度降低比對,方位如圖1所示：  圖1 照度降低比對方位圖  依照美國iesna燈光手冊比對曲線，見圖2所示：  圖2 美國iesna 燈光手冊比對曲線  從圖2可知，儀器測試所得的照度降低幅度與人眼感知的照度降低幅度并不相同，不成線性關(guān)系。通常人眼所感知的照度降幅為10%以內(nèi)時(shí)，工作人員對工作現(xiàn)場的照度降幅感覺不明顯，不影響作業(yè)。根據(jù)當(dāng)天現(xiàn)場所有人員體驗(yàn)，亦驗(yàn)證了這一理論。通過調(diào)試，最終確定下來在不影響現(xiàn)場作業(yè)照度降低的情況下，最佳的調(diào)壓水平為tap4, 調(diào)壓23%。在此水平下，三相平均節(jié)電率達(dá)30%。  這8盞金鹵燈每天工作10小時(shí)55 分（即10.92 小時(shí)）。自5月23日至7月20日，為vremstm 控制下節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行；自7月21日-29日，該組燈在旁路模式（全電壓的狀態(tài)，非節(jié)能模式）運(yùn)行8 天。由于有壹盞燈老化嚴(yán)重，自7月12日，甲們選取了節(jié)能模式8天的數(shù)據(jù)與非節(jié)能模式8天的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對。結(jié)果驗(yàn)證了，采用vremstm后，綜合節(jié)電率超過30%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，7月12日21:30 至7月20日21:45 八天時(shí)間為節(jié)能狀態(tài)，第一相和第二相所負(fù)載的4 盞燈，節(jié)能狀態(tài)下總計(jì)耗能及工作總時(shí)為：  節(jié)能狀態(tài)下的能耗： ws=1579.9+1937.6-1451.2-1783.9=282.4kwh  工作總時(shí)長： ts=10.92h×8+15min/60 = 87.61h  7 月21 日19:40 至7 月29 日19:55 八天時(shí)間甲們做了旁路模式（非節(jié)能模式）對比試驗(yàn)，燈在全電壓下工作，該階段能耗及總工作時(shí)長為：  非節(jié)能狀態(tài)下的能耗：w=1803.8+2165-1596.1-1945.9=426.8kwh  工作總時(shí)長：t=10.92h×8+15min/60 = 87.61h  節(jié)電率：（426.8-282.4）/426.8 *100%=33.8%  5、結(jié)束語  綜上所述，在建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、以及后期檢修維護(hù)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合建筑樓宇照明系統(tǒng)功能特性和實(shí)際耗能情況，反復(fù)比較研究多個節(jié)能降耗方案，從設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等源頭上熟悉和理解智能樓宇建筑照明節(jié)能的功能特性，并結(jié)合工程實(shí)際情況，采取積極有效優(yōu)化方案和節(jié)能措施，以使整個照明系統(tǒng)達(dá)到真正的節(jié)能降耗的效果目的，創(chuàng)建一個舒適節(jié)能的工作學(xué)習(xí)和人居休閑環(huán)境，提高照明系統(tǒng)能源綜合利用效率。  參考文獻(xiàn)：  [1] 北京照明學(xué)會照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會編．照明設(shè)計(jì)手冊[m]．北京:中國電力出版社，2006.  [2] 國家標(biāo)準(zhǔn).gb50034-2004.住宅建筑規(guī)范[s].中華人民共和國建設(shè)部,2004.