浅谈建筑节能-楼宇建筑照明的节能技术

建筑节能技术论文学院专业建筑环境与设备工程班级姓名学号指导教师2013年11月6日浅谈建筑节能——楼宇建筑照明的节能技术【摘要】近年来,随着国内城市的高速发展、经济的快速繁荣以及人们对生活水平和环境质量要求的不断提高,与之配套的照明产品的需求量也在大幅增长然而,照明的快速发展,也使电能消耗越来越大,在讲求美观的同时我们更应该重视节能。在电能消耗上，它成为继空调、采暖电机之后的第二能耗大户。事实在向人们展示照明能耗量大的同时，也给我们敲响了警钟。在全国提倡节能减排的行动中，建筑照明是节能减排的重要方面。【关键词】建筑能耗，建筑照明系统，照明节能，措施【引言】目前，我国建筑照明能耗占到整个建筑电量能耗的25%~35%，占全国电力总消耗量的13%，照明节能空间潜力很大，目前成熟的照明节能方案均能达到节电20～35%，若按节电20%的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知在国民经济中作用很大。据统计,我国年照明用电量占总发电量的10%左右,而且以低效照明为主,节能潜力很大因此照明系统节能的潜力还是相当大。在保证照度尺度和照明质量的条件下，提倡照明节能，在保证不降低工作场所的视觉要求，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能，建筑照明节能势在必行。【正文】1、建筑能耗1.1建筑能耗现状建筑能耗主要指采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗。据统计，建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到27.6%，且仍将继续增长。我国目前城镇民用建筑运行耗电占我国总发电量的25%左右，北方地区城镇供暖消耗的燃煤占我国非发电用煤量的15%～20%。这些数值仅为建筑运行所消耗的能源。建设领域中的建筑业和住宅产业也是资源消耗的大户，据计算，钢材消耗约占我国钢材生产总量的20%，水泥消耗量约占我国水泥生产量的20%，玻璃消耗量约占我国玻璃生产总量的15%，降低能耗、节约资源问题不容忽视。1.2建筑能耗的总体发展趋势1.2.1既有建筑规模到2004年底，我国城乡建筑总面积约400亿平方米，其中城镇约为150亿平方米。在城镇中居住建筑面积约为105亿平方米，能达到建筑节能标准的仅占5%，其余95%都是非节能高能耗建筑。目前我国公共建筑面积大约为45亿平方米，其中采用**空调的大型商厦等为5～6亿平方米。这些建筑绝大部分为高耗能建筑，其单位面积能耗大约是普通居住建筑的10～15倍。1.2.2建筑发展趋势目前，我国每年竣工的房屋建筑面积约20亿平方米，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿平方米。2、绿色照明的重要性2.1绿色照明的理念绿色照明是指通过科学的照明设计，采用光效高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制器和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。照明工程必须实施可持续发展战略，把节约放在首位，提高资源利用效率。因为绿色照明能节约电能，节约电能对保护环境具有重要意义。2.2绿色照明工程的基本内涵绿色照明工程的基本内涵是：节能、高效、舒适、安全有益于环保。具体地说，绿色照明工程通过采用新颖高效节能新光源和电子式镇流器、先进的节能控制器、新颖优质材料的反射器代替落后质差的反射器、优化的开关控制器代替落后的开关、在不同的场合选用先进合理的灯具结构等照明节电技术，以达到节约照明用电，减少发电对环境的污染，节约一次能源，保护生态平衡的目的，是一项以节能为核心的系统工程。在我国，商业用电逐步增加，大中型商场照明用电相当可观。商场照明设计应坚持以人为本的原则，按照现代绿色照明设计的原则，使照明系统具有系统工程中的综合效益：既要降低能耗指标，满足环保要求；又要创造良好的照明环境，适应各种商业空间的要求，实现商业目标。2.3建筑照明节能的潜力建筑照明节能潜力主要包括电光源潜力、灯具潜力以及设计、运行管理等方面的潜力。从理论上讲，照明用电量（L）可用下式表示：L＝WT*（EA／FK）=EAT／Kη其中：W-每一台灯具消耗的电功率，KW／台；T-开灯时间，h；E-平均设计照度，lx；A-地板面积，m2；F-每台灯具的灯泡流明，lm;K-维护系数；η-灯泡的综合效率[F／W]。因此，欲降低照明电耗，必须设法使用高效灯泡、提高灯具的维修率；或者减少开灯时间、保持适当的照度和尽量采用局部照明等。但是，绿色照明的原则是在保证足够的照明亮度和质量的前提下节约能源。所以，选择合理照度（E）、高效灯泡流明（F）和提高综合效率（η）、加强运行管理等，对于建筑绿色照明具有非常重要的意义。3、建筑照明能耗分析3.1楼宇建筑照明系统节能潜力分析从建筑照明系统多年年平均电能消耗率统计分析和实际经验可知，照明系统其电能消耗比例约占整个楼宇建筑电能消耗的12%左右，如按照2010年全国楼宇建筑总用电量按28000亿kWh计算，则建筑照明系统中所产生的电能消耗量就达到3369亿kWh。而采用新型节能光源代替传统老式耗能光源其可以达到约25%~35%的节能效果。3.2光源能耗众所周知，光源发光便带来了能耗，也就是电能转化为光能。但同时，也产生了热能，造成了能源的浪费。从光源相对供电电压的特性曲线可以看出，随着电压的升高，光源的功率、通量和光效也相对增加，但光是光效的增加幅度要小于功率和光通量。3.3器件能耗照明电器配件能耗主要为照明辅助器件的能耗，包括补偿电容、流器、镇起辉环节的能耗。3.4技术能耗常规的照明技术在管理维护、电压功率调整等方面缺乏智能和自动调整，在降低有功功率消耗和无功功率方面还不理想。3.5设计能耗主要体现在线路设计、控制开关和利用自然光、照明方式、选择照度值等方面不理想产生的能耗浪费。3.6其他能耗主要是线路损耗及变压损耗等产生的能耗。4.建筑照明节能措施4.1选择优质的电光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作。节能的电光源发光效率要高，使得每瓦电（W）发出更多光通量（Lm）。电光源发光原理可分为两类。一类是热辐射电光源，如白炽灯、卤钨灯等。另一类是气体放电光源，如汞灯、钠灯、氮灯、金属卤化物灯等。气体放电光源比热辐射电光源高得多。一般情况下，可逐步用气体放电光源替代热辐射电光源，并尽可能选用光效高的气体放电光源。当然了，在选择发光较高的光源时要考虑应用场所，根据场所的特点和电光源的特性进行公道的科学的照明改造。4.2选择节电的照明电器配件在进行智能楼宇照明系统安装调试过程中，应结合工程实际情况选用高效光源和节能型灯具。对于大多数老式建筑社区而言，其路灯、楼梯、以及公共场所等地方的照明大多采用长明白炽灯或水银灯，其在运行过程中会造出大量的照明资源浪费，而且与整个环境的照明很不匹配，因此在进行改造安装调试过程中，应合理选用紧凑型荧光灯等灯具。在各种气体放电光源中均需要有电器配件。例如镇流器，旧的T12荧光灯其电感镇流器要消耗其20%的电能，40W灯，其镇流器耗电约8W；而节能的电感镇流器则耗电小于10%，更节能的电子镇流器，则只耗电其2～3%，节能空间十分可观。采用紧凑型节能荧光灯与普通高耗能照明白炽灯其所取得的节电效果如表1所示：从表可知，在照度相同情况下，紧凑型节能荧光灯可以达到75％左右的节电效果。对于老式办公、商业楼等建筑照明区域进行照明系统改造安装调试时，可以采用节能型荧光灯对常规老式带电子镇流器等高耗能灯具进行节能改造，其可以达到的节电潜力大约在35%~50%左右，光效可高达50%以上，还可以有效消除频闪效应和灯具运行噪声，同时节能型荧光灯还具有较长的使用寿命，具有非常强大的节能改造经济效益。据大量安装调试经验可知，采用节能型荧光节能灯具进行照明系统改造，其大约可以在运行2年后就可以收回整个改造工程的原始投资成本。4.3安装照明系统节电器目前海内外都鼎力推广照明节电器，在现在照明系统上加装节电控制设备。海内市场上的照明节能设备良多，其中照明控制节电装置所占比例最大。从工作原理上大致可分为以下三类：①控硅斩波型照明节能装置；②自耦降压式节电装置；③智能照明调控器。4.4合理选择照明辅助装配件镇流器也是照明系统电能消耗的主要成分，而性能水平较高、运行可靠性较强、电能转换效率较高、综合能耗较低的节能性电子镇流器已成为建筑楼宇照明系统首选的优良产品。在采用电子镇流器产品时，应重视电子镇流器在运行过程中产生的高次谐波对楼宇建筑照明系统供配电系统的影响，并有针对性的采取相应技术措施，改善照明系统的运行环境，提高其电能的综合转换效率。4.5科学的节能照明设计根据照明需求合理的设计照明方式，照明路径。如：公道选择控制开关和充分利用自然光：自然光是免费的光源，要充分的利用，因此就要公道的设计照明开关。充分利用天然光，准确选择天然采光，也能改善工作环境，使人感到恬静，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地进步光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达70～80%，同样能起到节电的作用。4.6尽量利用自然的采光方式建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。4.7采用智能照明控制系统采用智能照明控制系统能够有效地对照明进行控制，节约电能。自从1983年第一座带有智能化概念的建筑物在美国落成后，楼宇智能化就成为当今建筑发展的主流技术。但是长期以来，智能照明在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式。一些智能大厦采用楼宇自控(BA)系统来监控照明，但只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光，场景控制等功能来实现照明质量的提高。就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光场景，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量。目前，照明控制系统一般是在某些照明回路中串联由楼宇自控(BA)系统控制的触点，通过控制这些触点实现诸如区域控制、定时开关、中央监控等功能。但是，这种控制方法具有一定的局限性：①控制回路的数量一般较少，只是大面积区域控制。若将回路划分的较细则造价昂贵。②现场通常不设置开关，所有照明回路通过BA中控室控制，现场无法干预照明状态，使用不便。③控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等复杂的功能技术难度较大。④由于照明系统并不是一个独立的系统，所以，在BA系统出故障时，照明系统也受到影响。因此，在市场上采用独立运行的智能化照明系统，应运而生。它有一套独立的控制协议，相对BA系统来说比较简单，完全能满足对照明控制的需求，价格也更有竞争力。目前智能照明控制系统多数采用现场总线技术，具有分布式智能控制的特点和开放性；而且产品具有多种接口单元(RS232、以太网等)和功能强大的接口程序，许多系统或软件均可方便地与之集成。因此，采用智能照明控制系统会使设计更简单，安装更快捷，使用更灵活，管理更方便。4.7.1智能照明控制系统的功能①智能照明控制系统是全数字、模块化、分布式总线型控制系统，将控制功能分散给各功能模块。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，可靠性高，控制灵活。②系统根据某一区域的功能，每天不同时间得不同用途和室外光亮度自动调节照明。进行场景预设，由楼宇自控系统或分控制器通过调光模块，调光器自动调节。③照明控制系统分为独立子网式系统，特定于房间或大型的联网系统。④联网系统具有标准的串行端口，可以较容易地集成到楼宇自控系统的中央控制器，或与其他控制系统组网。4.7.2智能照明控制系统的应用范围智能照明控制系统可对白炽灯、荧光灯等多种光源进行调光，对各种场合的灯光进行控制，满足各种环境对照明控制得要求。4.7.3智能照明控制系统的系统组成系统由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接