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，結合工程實踐經(jīng)驗，對智能樓宇照明系統(tǒng)安裝調試工程中常用的節(jié)電方法進行了歸納總結，最后簡單介紹了照明系統(tǒng)燈具安裝和電線敷設技術要點。 

關鍵詞：智能樓宇建筑；照明系統(tǒng)；節(jié)能降耗  隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展，以及人民日常工作學習、起居休閑生活水平的不斷提高，相應對能源供應總量和質量也提出了更高的要求，能源緊張以及供需矛盾現(xiàn)象日趨嚴重，采取相應節(jié)能降耗技術措施進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)能的核心內容。尤其是智能樓宇建筑電氣智能化技術系統(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，其設計、安裝調試、以及后期運行維護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)揮出其應有的照明功能效果、安裝調試施工工期、以及照明系統(tǒng)綜合投資經(jīng)濟效益。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)質量來達到節(jié)能目的，這樣非但不能達到照明系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的，同時還會影響建筑室內的照明系統(tǒng)基本照明功能，降低人員的學習工作效率和起居休息舒適水平。因此，在進行智能樓宇照明系統(tǒng)設計、安裝調試等過程中，要在保證照明系統(tǒng)基本照明功能特性的基礎上，通過設計方案、施工方案、安裝調試技術等優(yōu)化選擇，力求減少建筑照明系統(tǒng)中的能量損失，從而構筑完善的綠色低碳照明系統(tǒng)，達到節(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)設計、安裝調試等過程中，除了要符合操作便捷、安全可靠、經(jīng)濟衛(wèi)生、節(jié)能環(huán)保等基本功能要求外，還應當滿足智能樓宇建筑內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，而應在滿足建筑樓宇基本功能照明特性的基礎上，通過各種優(yōu)化的措施方案和技術手段，使整個照明系統(tǒng)在照度、亮度、色溫、以及顯色性等技術指標均滿足相關照明區(qū)域照明功能需求，為人們學習工作、起居休閑等提高一個高質高效的照明環(huán)境，使整個照明系統(tǒng)運行在最優(yōu)工況條件下，達到綠色低碳、高質優(yōu)質、以及節(jié)能降耗的照明需求。  1.1 照明系統(tǒng)功能指標分析  對于智能樓宇建筑照明系統(tǒng)設計、安裝調試等過程中，要充分考慮照明系統(tǒng)照度、亮度、色溫、以及顯色性等技術指標。就照度技術指標而言，建筑物內不同的功能空間，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，因為其主要為人們提供工作學習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)進行規(guī)劃設計、安裝調試過程中，要結合室內的實際情況，布設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。對于同一空間內部的照明燈具布設，應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)安裝調試經(jīng)驗可知，房間內最低照度應在同一空間范圍內照度的70%以上，否則就會出現(xiàn)照明偏差引起內部人員出現(xiàn)視覺不舒適問題。對于照明系統(tǒng)亮度而言，太亮會刺激人眼發(fā)生視覺不適疲勞效應；亮度太低會降低照明區(qū)域的照明功效。因此，在進行照明系統(tǒng)安裝調試過程中，要嚴把亮度關，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，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，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，在進行智能樓宇建筑照明系統(tǒng)設計、安裝調試施工過程中，要充分考慮光源顯示性能，即在不改變房間內物體原有顏色的基礎上，盡量達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)計文獻資料和實際安裝調試工作經(jīng)驗可知[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。由于受當時建設技術水平等因素的制約，甲國樓宇建筑照明系統(tǒng)能耗普遍較高，如采用調壓節(jié)能措施其可以達到20%左右的節(jié)能效果；用節(jié)能光源代替老式光源可以達到25%~35%的節(jié)能潛力。從大量安裝調試工程實踐應用效果來看，建筑照明系統(tǒng)節(jié)能降耗措施技術措施較多，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)中蘊含著非常強大的節(jié)能潛力，在建筑節(jié)能工程大事開展過程中，如何將科學經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保的技術措施融入到建筑照明系統(tǒng)設計、安裝調試、以及后期運行維護過程中，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)安裝調試節(jié)電方法  2.1 選用高效節(jié)能燈具  在進行智能樓宇照明系統(tǒng)安裝調試過程中，應結合工程實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，其在運行過程中會造出大量的照明資源浪費，而且與整個環(huán)境的照明很不匹配，因此在進行改造安裝調試過程中，應合理選用緊湊型熒光燈等燈具。從大量安裝調試實際工作經(jīng)驗來看，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)域進行照明系統(tǒng)改造安裝調試時，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行節(jié)能改造，其可以達到的節(jié)電潛力大約在35%~50%左右，光效可高達50%以上，還可以有效消除頻閃效應和燈具運行噪聲，同時節(jié)能型熒光燈還具有較長的使用壽命，具有非常強大的節(jié)能改造經(jīng)濟效益。據(jù)大量安裝調試經(jīng)驗可知，采用節(jié)能型熒光節(jié)能燈具進行照明系統(tǒng)改造，其大約可以在運行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)設計和改造安裝調試過程中，應結合工程實際情況，進行完善的照明負荷計算分析。在改造方案設計和安裝調試過程中，要合理搭配各種光源，并結合先進的控制技術提高照明系統(tǒng)綜合運行工況，達到節(jié)能降耗的目的。在設計和安裝調試過程中，應盡量利用天然光束以減少室內照明，依據(jù)照明區(qū)域、照明時間、天氣、以及工作學習、休閑起居等不同功能需求，設計出靈活調節(jié)控制照明系統(tǒng)。高壓鈉燈不僅具有較高的光效特性，同時其使用壽命也非常長。據(jù)實際安裝調試工作經(jīng)驗可知，高強度氣體放電燈其在運行過程中，其光效最高可以達到每瓦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大的穩(wěn)定性能，其光通維持性能非常好，在點燃八千小時以后其光遁黽依然可以達到初始值的80％～90％左右，從而有效提高照明系統(tǒng)改造安裝調試節(jié)能經(jīng)濟效益。    3、照明系統(tǒng)安裝技術要點分析  3.1 燈具安裝  在進行照明燈具吊裝和固定施工過程中，當燈具總重量大于3 kg時，應采取固定在螺栓或安裝在預埋吊鉤上；利用軟線吊燈安裝方式，當燈具自重小于0.5 kg時，可以采取軟電線直接吊裝方式，但當燈具重量大于0.5 kg時應采用吊鏈等加固措施進行吊裝，且軟電線應有序編叉在吊鏈內部，使軟電線在燈具吊裝安裝模式下不受拉力。在安裝過程中，燈具類型及配件應按照設計圖紙或施工組織設計要求備齊全，其在施工前要進行機械損傷、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，軟電線兩端應做相應保護扣,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不少于2顆; 絕緣臺直徑在75 mm以下時,可以采用1個螺釘或螺栓進行固定。  3.2 電線敷設  智能樓宇建筑照明系統(tǒng)應采用埋管暗敷方式。應急照明線路在每個防火分區(qū)處均應獨立設置應急照明回路，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防火技術規(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穿剛性保護導管暗敷，疏散照明電纜暗敷保護層厚度應不小于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。電線電纜應無壓扁、扭曲、以及鎧裝帶應無松卷等現(xiàn)象。耐熱、阻燃的電線和電纜外護層應有明顯標識和制造廠商標。電線和電纜的絕緣層厚度應和圓形線芯的直徑相匹配，其線芯直徑的誤差應不大于標稱直徑的1%。照明系統(tǒng)中所有配電線路的相線和零線均應采用銅線作為載流導體，從而減少線損損耗。建筑樓宇照明系統(tǒng)的入戶線截面應不小于6 mm2,戶內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)濟的高效穩(wěn)定運行。  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)電率可以達到35%。應用于傳統(tǒng)燈源，如熒光燈、金鹵燈、鹵素燈、高壓鈉燈，及節(jié)能燈源---t5燈。適用于室內外照明節(jié)能控制;工廠、商店、辦公大樓、室內停車場；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，使在變換節(jié)電級別時，不影響負載端電路，不會造成滅燈現(xiàn)象；旁路模式啟動，可選預留15分鐘預熱，使燈在全電壓情況下點亮；對照度影響小，節(jié)電率可達30%以上；對電網(wǎng)不產(chǎn)生任何諧波污染；plitron 專利技術環(huán)形變壓器，噪音小、溫升低，效率高達97%。用戶即可以通過電腦、互聯(lián)網(wǎng)進行遠程控制，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行節(jié)能審計，以及在緊急狀況時，可以直接恢復原照明電路；延長燈及鎮(zhèn)流器壽命，從而降低維護成本；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 進行的照明節(jié)能改造i期項目，實驗對象為編號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，分別進行開關控制。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, 電氣柜設計防護等級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日進行了照度降低與節(jié)能水平之間的關系測量，在電壓下調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，不成線性關系。通常人眼所感知的照度降幅為10%以內時，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)當天現(xiàn)場所有人員體驗，亦驗證了這一理論。通過調試，最終確定下來在不影響現(xiàn)場作業(yè)照度降低的情況下，最佳的調壓水平為tap4, 調壓23%。在此水平下，三相平均節(jié)電率達30%。  這8盞金鹵燈每天工作10小時55 分（即10.92 小時）。自5月23日至7月20日，為vremstm 控制下節(jié)能狀態(tài)運行；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）運行8 天。由于有壹盞燈老化嚴重，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)進行了比對。結果驗證了，采用vremstm后，綜合節(jié)電率超過30%。試驗數(shù)據(jù)顯示，7月12日21:30 至7月20日21:45 八天時間為節(jié)能狀態(tài)，第一相和第二相所負載的4 盞燈，節(jié)能狀態(tài)下總計耗能及工作總時為：  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 八天時間甲們做了旁路模式（非節(jié)能模式）對比試驗，燈在全電壓下工作，該階段能耗及總工作時長為：  非節(jié)能狀態(tài)下的能耗：w=1803.8+2165-1596.1-1945.9=426.8kwh  工作總時長：t=10.92h×8+15min/60 = 87.61h  節(jié)電率：（426.8-282.4）/426.8 *100%=33.8%  5、結束語  綜上所述，在建筑照明節(jié)能設計、安裝調試、以及后期檢修維護過程中，相關工作人員應結合建筑樓宇照明系統(tǒng)功能特性和實際耗能情況，反復比較研究多個節(jié)能降耗方案，從設計、安裝調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，并結合工程實際情況，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)能的工作學習和人居休閑環(huán)境，提高照明系統(tǒng)能源綜合利用效率。  參考文獻：  [1] 北京照明學會照明設計專業(yè)委員會編．照明設計手冊[m]．北京:中國電力出版社，2006.  [2] 國家標準.gb50034-2004.住宅建筑規(guī)范[s].中華人民共和國建設部,2004.