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【摘 要】随着我国经济不断发展,能源消耗也不断增加.根据相关部门统计,我国建筑电气占国家电能消耗的27%以上.充分利用电力资源是关系到我国未来发展的重要因素.本文针对民用建筑电气中照明部分进行分析,望能提高其节电性能.
【关 键 词】建筑电气；照明；节电技术
近些年来我国经济不断发展,生活水平不断提高,人民变得更加富裕.同时建筑领域的电能消耗快速增加,但也带来了电能利用不合理的现象.建筑电气中照明部分占用电耗高达20%左右,而照明电气设计及照明设备选用不合理都导致耗电性大大提高.特别是在我国沿海地区,在夏季常常出现用电紧张的情况.就目前建筑照明电气而言,有必要对其进行分析探讨.本文将从节电设计技术与节电设备选用两个方面进行分析,探讨提高民用建筑电气照明节电性能的技术.
一、民用建筑电气照明节电设计
在民用建筑电气照明设计中,要遵守绿色照明的原则.但我国建筑电气设计往往都是参考发达国家做法,缺少完善的技术措施.就目前而言我国在针对节能方面设计的力度还不够,尚有较大的提升空间.照明部分在民用建筑电气耗电量中占有较大比例,而实际中部分照明耗电并是不消耗在有价值的地方.为降低电力能源的无谓消耗,且保证不影响照明的要求下,应当从照明节电设计进行改进.在实际照明节电设计中还应当考虑经济费用问题,且不可为节能节电而大大增加造价费用.在照明电器节能设计的同时还要做到照明电器安全有所保障,经济造价合理适当.笔者提出以下几点技术措施可用于作为民用建筑电气照明节电设计的参考.
1.合理设计照明线路
在民用建筑电气照明设计中线路的合理布置是决定电耗的重要因素.在线路设计中要按一定规范要求,保障电器安全的情况下来实行电能的节约.照明系统的电能消耗并不是全部用于发光,而是有一部分消耗在电能传输的线路中,此时线路的完善布置能减少线路中的电能消耗.导线材料的选择对照明线路也起着较为重要的影响,合理的导线材料在降低电能消耗的同时还能满足发热量小的要求以,此来保障供电安全.
1）导线材料选择
在选用导线时要从节能、用电安全和经济三个角度综合考虑.就目前而言,大多数民用建筑的线路铺设采用暗敷形式.这种形式可以提高建筑内部的整体性,但是同时带来了不易检查的缺点.所以在民用建筑线路的铺设时,要合理选择导线以避免不必要的返修.在普通电气设计时,大多数情况都注重动力负荷方面的计算,而将照明负荷通过相应的经验公式计算得到.但是在就民用建筑照明系统的设计中,应当重视照明负荷计算,将该计算作为选择导线的重要依据.不然在选择导线的时候容易造成导线截面不满足要求的情况：一旦在选择导线截面时大幅度超出计算值,会造成材料的浪费而提升工程造价；如果遇到导线截面过小,在遇到较大的电流时,导线容易发出大量热量,甚至破坏线路的绝缘而引起火灾.如有需要可采用足够强度的阻燃性PVC管来保护导线,防止导线在外力撞击中损坏造成漏电事故的发生.
2）照明线路的优化
据相关部门统计,至少有5%的电能损耗发生在线路中.减少照明线路中的电能消耗是民用建筑电气照明节电技术的重要难题.根据线路的电阻R等于ρ*L/S,它与导线电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比.可以通过以下途径对照明线路进行优化：合理选择布置线路缩短路径及适当的增加导线的截面积,这两措施都能减少导线电阻,从而减少导线上的电能消耗.为减少电压损失,可以在照明电源的设计中采用三相供电系统.在满足使用的前提下要尽量做到三相负荷的平衡,达到减少电能损耗的目的.
2.优化照明控制系统
目前建筑照明的控制方式种类较多,应当针对具体建筑要求要合理选择,充分利用到不同控制系统的特点.
1）控制方案的选择
建筑照明的控制可以采用单灯控制、多灯控制,在要求较高的建筑中可以采用楼宇自控制系统或者智能控制系统等.在照明线路设计时,应当对建筑特点进行分析,选用较为合适的控制方案.若建筑分区较多,可增设必要的照明开关,方便随手关闭不用的照明灯具.比如在建筑楼道中设置延时自动关闭开关；在卧室床头设置可调节开关,在正常使用的范围内,对灯进行调节降低用电的消耗；像学校教室、体育馆等公共集中场所可以采用控制室集中管理,在人员散场后可以一并关闭,从而减少相应人力资源；在较高档的酒店住宅可以采用自动控制系统,根据对室外室内的光线采集分析,适时调控照明系统,以减少电能消耗.
2）控制设备的优化
在建筑电气设计中,为提高照明线路的可靠性,应当将照明线路与插座线路严格的分开.插座线路上使用的电器设备较多将导致负荷加大.相对于插座线路,照明上所连接的为灯具,所需要的负荷恒定且较小.将这两个线路分开有利于提高照明线路的稳定性,从而延长照明灯具的寿命.在将照明线路与插座线路分开的同时还需设置高分断能力的空气开关,这种开关能较好的保护线路.一旦发生漏电及过负荷现象,可以自动断电来保证线路的安全,还能达到节约电能的作用.
民用建筑电气照明设计时,要参考按规范要求选择适当的照度.在实际生活中,建筑物中并不是所有地区都有较高照度的需求,通过控制设备适当的降低这些地区的照度,可以减少电能的消耗.比如在较为大型的超市中可以选用一般照明和局部重点照明两种方式；在地下停车场,可以采用停车位与车道分区照明控制；普通道路在夜晚时可以采用半夜灯的照明形式.
3.提高系统的功率因数
设备在使用时需要消耗电能,功率大的设备消耗的电能自然也大.但是功率又分有功功率和无功功率,有功功率是设备在利用电能时所必要,但是无功功率是设备将电能进行转换时所占有的,降低系统中无功功率可以实现减少额外电能消耗的作用.民用建筑照明系统中存在较多能产生无功功率的设备,这些设备中都具有电感元件.电感元件是一种储能元件,并不直接参与到电能的消耗中,但是在存储和释放电能时还产生一定的损耗.电感元件主要存在于变压器、镇流器等设备中.提高功率因数能将无功功率消耗降低.依靠这个思想,可以通过一定的技术措施来降低无功功率,提高功率因数.例如将补偿电容器安装在电感镇流器回路中,以此来抵消镇流器的功率因数.而在变压器容量的较低的设计中,变压器高低侧两端可以选用集中电容来补偿,从而将区域变电站到用户处的线路上的无功功率降低.4.充分利用自然光
在建筑照明设计中应当参考规范要求,相应国家节能号召,充分选用绿色照明技术.在建筑设计时可以增大采光面积,让更多的自然光能进入室内,从而到达节约电能的目的.自然光能改善居住者的生活方式,必要的光照能保障人体健康.在实际的建筑设计中,可以采用将窗户面积增大的措施来达到正常的使用需求.但是对日光有较高要求的建筑中,可以采用主动式导光系统.这种系统由无电照明系统和管道天窗系统组成,首先将自然光中的热量和对人体不利的光线在采光器中去除,然后通过光导管传输到建筑中.依靠这种技术可以减少白天照明时间,增加人体必要的日光照射相对于传统建筑设计中的天窗及采光罩,光照明系统可以将光引导到它所不能达到的建筑位置.这种自然光照明系统可以用于地下停车场,地下通道,高档酒店等建筑构筑物中.
二、民用建筑电照明气节电设备选用
为达到民用建筑电气照明节电的需求,可以选择节能型的照明设备：
1.节能光源的选择
由于科学技术的发展,如今的民用建筑照明系统中已广泛采用节能灯.节能灯的高效性是照明系统能耗降低的重要因素,下面将介绍其中的两种节能灯：
1）荧光灯
相对于传统的照明灯,荧光灯的能耗较低,同时还具有寿命长的特点.荧光灯的种类很多,主要分为紧凑型荧光灯、直管型荧光灯及T5型荧光灯等.紧凑型荧光灯主适用于装有设备监控的房间,而直管型荧光灯主要适用于卧室、普通房间等.T5荧光灯时近些年被广泛应用的荧光灯,相比于前两者,它的优点更加突出.由于加工技术的进步,该荧光灯管径只有16mm.与传统的荧光灯相比,它可以做到减少存储运输的成本.在相同的光通量时,T5具有更低的电能消耗,能节约将近20%的电能.
2）HID灯
HID是指通过激活高强度气体放电来达到发光的灯.HID灯主要种类有钠灯和金属卤化物灯.由于采用的是高强度气体放电技术,所以HID灯具有亮度高、使用寿命长、消耗电能少及不容易结锈等特点.因其突出的高亮度,被广泛用于是室外,例如广场公园、码头、火车站等公共场所.
由于科学技术的发展,以钠灯为代表的HID灯正在被逐步推广.钠灯主要分为高压、低压两种.相比于传统白炽灯,钠灯的亮度是其8倍以上,且在正常使用中寿命长达1万小时以上,这些特点都是白炽灯所不能及的.因钠灯具有高效地将电能转换为光能的能力,所以再节能方面也比较突出.
2.结合光源情况选择相应的灯具
光源是民用建筑照明系统中主要耗电因数,而灯具是配套于灯源决定其能耗的次要因数.灯具的作用是将光源在物理原理下再次分布.选择较好的灯源将更有利于节能.相关数据显示灯具选择不合理将间接导致电能消耗增加25%以上,选择合理的灯具将提高光源的利用率从而达到节能地目的.在建筑照明系统设计中应当按照规范要求进行必要的计算,结合建筑性质的不同来推算房间及其装修后的反射系数,从而作为灯具选择的重要依据.在民用建筑照明灯具布置时一般采用非对称的布置方式,这种方式可将反射眩光降低,减少人在房间中的眩晕感.合适的灯具能将灯源充分发挥,将其反射到所需要的位置,在减少光不必要的损失时到达节能地效果.
3.采用新型光纤维技术
在民用建筑照明系统中可以采用光纤维照明技术,适合于地下室等自然光不然进入的场所.该技术一般分为两个部分：第一部分是安置在室外的自然光收集系统,通个这个收集系统可以就室外的自然光收集.第二个部分为光线传导系统,通个这个系统可以将自然光传递到室内.光纤维技术最大特点是不消耗电能,从本质上减少电能的消耗.
总结：
在建筑电气系统中,照明系统所消耗的电能较高.就目前我国民用建筑照明系统的状况,进行照明节电技术的推广是很有必要的.按照国家相关规范要求,通过照明系统的合理设计及照明设备的合理选择,将有利于提高照明系统的节能性.
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作者简介：
徐兵（1974.4-）,男,籍贯：江苏涟水,职称：工程师,学历：大学专科,研究方向：建筑电气工程设计