民用建筑电气照明系统节能设计分析.pdf

照明工程 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明24民用建筑电气照明系统节能设计分析朱有杰甘肃建投建设有限公司，甘肃 兰州 730050摘要：对电气照明系统进行节能设计可以最大程度发挥电气系统自动化和智能化方面的优势，也可以大大降低电气损耗，从而在确保建筑功能实现的同时降低成本消耗。这要求相应设计人员在建筑电气照明系统设计过程中以节能目标为核心，通过综合应用多种节能技术来提升电气照明系统的节能效果，从而推动现代建筑行业的发展。文章主要阐述民用建筑电气照明系统的节能设计方法，希望能够对相关专业人士有所帮助。关键词：民用建筑；电气照明系统；节能设计分类号：TU850 引言民用建筑按照具体功用可以分为居住建筑、公共建筑等类型，对其进一步细分，公共建筑还可分为商场建筑、影院建筑、工厂建筑等，不同类型建筑所采用的照明设计方式有所差异。在电气照明系统设计过程中要全方位分析建筑功能需要，以此为基础进行照明设计。设计人员在对建筑电气照明系统进行节能设计的过程中，一定要采用更加现代的设计技术和方法，选择更高效的节能设备，严格遵照节能标准规范，从而创造更加健康环保、舒适安全的工作和生活环境。在具体设计过程中设计人员要遵循绿色环保、经济实用的基本原则来选择建筑照明节能设备，采取多种综合性设计措施（如使用节能灯具、确定照明标准、创新技术和产品等），从不同角度来落实建筑照明节能设计理念。1 民用建筑电气照明系统的节能设计1.1 充分利用自然光正常情况下，在自然采光不足时需要使用人工光源，在自然采光良好时可以不使用人工光源。在节能设计中，要充分应用自然光来减少人工光源的应用，在改善室内采光条件的同时实现节能的目的。为了充分应用自然光，要充分利用导光材料对照明系统进行优化调节，进一步加强自然光线的反射、折射等，这样不但可以提升自然光的利用率，而且能够减少成本投入1。1.2 选择适宜的照明光源民用建筑电气照明系统的节能效果在很大程度上受到照明光源的影响，要根据照明光源的具体工作原理和实际节能需求选择照明光源，以增强节能效果，控制设备费用，得到更好的经济效益。在选择建筑光源时不但要满足基本照明需要，而且要保证照明的安全性和环保性。1.2.1 辐射发光光源辐射发光光源属于传统照明光源，主要是通过加热或者燃烧方式发光，常见辐射发光光源为白炽灯，结构如图 1 所示。此种光源价格较低，应用范围较广。但是其亮度较低，使用寿命有限，随着技术水平的提升和其他节能照明设备的出现，辐射发光光源的竞争力越发不足，即将被市场淘汰2。1234567831绝缘体；2灯头；3导线；4芯柱；5波壳；6灯丝；7稀有气体；8黏合剂。图 1 普通白炽灯的结构1.2.2 气体放电发光光源气体放电发光光源主要利用气体放电实现照明，作者简介：朱有杰，男，本科，工程师，研究方向为给排水安装施工技术管理。文章编号：2096-9317（2023）03-0024-03光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明工程25按照电压的不同可以分成高压、低压等类型。高压气体放电发光光源多用于博物馆、影院等公共建筑，而低压气体放电发光光源的使用年限较长，并且光效较高，可以实现更好的节能效果，得到了更加广泛的应用，适合用于城市道路和民用建筑。1.2.3 场致发光光源和激光光源场致发光光源主要利用固体材料发光，如目前常用的 LED 灯具就是最常见的类型场致发光光源。此种光源具有透光、改善灯光分布的特性，其技术成熟度较高，广泛应用在民用建筑中，可以优化建筑环境，在确保良好节能效果的同时使得环境更具艺术性。激光光源的射程更远，在民用建筑中应用激光光源可以创新场景，提升建筑吸引力。1.3 选择适宜的照明方式和照度照明方式和照度的选择对节能设计也非常重要，设计人员需要在遵循照度设计标准的基础上，实现电力节约的目的。照明方式包括一般照明、局部照明、分区照明、混合照明等方式。在民用建筑电气照明系统设计中，要按照相应法律法规来确定针对性的照明方式，如对公共区域可以采用一般照明、局部照明等方式，对地下停车场可以在停车位和车道采用分区照明方式。如果单一光源无法满足显色性要求，可以利用混合照明方式进行优化3，同时，利用室内受光面的自然反射现象可以进一步提升光的利用率。照度是参照照明规范和设计要求设置的，是民用建筑电气照明系统非常主要的设计指标，若照度设定不合适会对人员的视力造成影响，也会引发资源的严重浪费。在照度选择过程中要参照建筑的具体情况，在满足用户要求的同时节约资源。建筑物各类房间的照度和功率密度要求如表 1 所示。表 1 建筑物各类房间的照度和功率密度要求房间或场所照度标准值/1x照明功率密度限值/（Wm2）现行值目标值起居室100 6.0 5.0卧室 75 6.0 5.0车库 30 2.0 1.8普通办公室300 9.0 8.0一般商店营业厅300 10.0 9.0一般走廊 50 2.5 2.0一般控制室300 9.0 8.01.4 设计科学的照明线路民用建筑电气照明系统消耗的电能除了发光消耗，还包括一定的电力传输过程中的损耗。受各种因素的影响，电能在线路传输的过程中会出现不同程度的消耗，从而造成一定程度的电能浪费。照明线路的设置直接决定照明系统的能耗，要加强对照明线路的节能设计。1.4.1 导线选择所选择的导线会直接影响能耗，合适的导线不但能够降低能耗，而且能够减小发热量，保证供电可靠性、安全性。现阶段民用建筑的线路敷设主要采用暗敷的方式，此种方式虽然可以提升供电可靠性和美观度，但是会限制日常的维护和检查。因此在线路敷设过程中要采用合适导线，尽量避免返修。导线的选择需要以承载的照明负荷为基础和标准，避免因导线断面不足造成热量过高而引发火灾事故。（1）照明线路导线截面的选择标准如表 2 所示。电力传输过程中超过 10%的电量消耗在线路中，严格控制照明线路能耗是实现节能的关键所在。电能传输线路上的电流不能改变，设计人员只能通过减小线路的电阻来降低线路传输过程中的电能消耗。根据电阻计算公式，要想减小线路的电阻，就要增大线路的截面积，从而降低功率损耗和电压损失，确保负荷平衡，最终实现节能目标。表 2 照明线路导线截面选择标准导线类型支持点距离/m导线截面/mm2铜芯铝芯吊灯用软线0.5磁卡配线 0.81.0 2.5磁珠配线 1.51.0 2.5 2.01.5 4.0瓷瓶配线 3.01.5 4.0 6.02.5 4.0穿管配线1.0 2.5铝片卡配线 0.31.0 2.5建筑内裸导线2.5 6.0外沿墙敷设绝缘导线 20.04.010.0（2）在选择导线的过程中，应尽可能选择电导率较小的材质，以铜导线为最优选择。但是，当前铜金属资源紧缺，各地都在全面落实节约用铜工作。因此在实际项目中应在满足规范要求的前提下，合理采用铜芯或者铝芯作为导线的材质。（3）在开展电能传输线路设计的过程中，设计人员应尽可能让线路呈直线，低压路线应少走或者不走回头路；变压器应尽可能接近负荷中心，以切实减少 照明工程 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明26供电距离；低压配电室与竖井的位置应尽可能接近，然后通过低压配电室为每个竖井提供干线，从而切实降低支线沿着干线倒送等不良现象的发生概率。1.4.2 线路优化为了增强照明线路可靠性，需要将线路分为插座线路和灯具线路。插座线路中包括多种类型的电源，而灯具线路具有恒定负载，分开二者不但能够确保线路的稳定性，而且能够延长灯具使用寿命。在线路上要设置分断性能较强的空气开关，实现对线路的可靠防护，一旦发生漏电要及时将电源切断，在保证安全的同时实现节能。1.5 优化照明控制一般情况下民用建筑的照明控制方式包括单灯控、多灯控等，随着照明要求的提升，往往采用自动控制器进行照明控制。设计人员要根据建筑的功能来确定最合适的照明控制方式，若建筑存在较多分区要增加照明开关。如可以在休息区域设置可调节开关，在楼道中设置延时自动关闭开关来降低用电消耗。对于公共区域，可以对照明设备进行集中管控，人员离场之后集中关闭灯具，实现节能效果。对于居住区域，要通过自动控制系统进行照明调节，减少电能消耗。1.6 积极引进绿色环保节能技术在新时期，随着科技的发展，越来越多的绿色环保技术应用到建筑领域，让建筑行业朝着绿色节能环保的方向发展。在民用建筑电气照明系统设计中，要积极引进先进的绿色环保节能技术和新型能源，以满足对建筑性能的需求，同时减少资源的消耗。2 节能设计案例2.1 案例概况某民用建筑主要用于教育教学，共有 4 层，总体高度为 16.2 m，一层主要用于基本的接待和工作人员的办公，同时设置有阅览室和实验室等空间，其他几层主要用于教学。针对每层楼的功用，在建筑电气设计过程中设计人员需要按照建设单位对电气照明系统的基本要求，确定基本照明和其他用电设备的情况。同时，建设单位要按照建筑平面图预估用电量，向供电部门申请供电。2.2 设计方案2.2.1 灯具布置建筑主要分为办公室、实验室、教室等区域，这些区域都采用不带有反射罩的吊链式荧光灯作为照明设备，需要确保其悬挂高度和梁底保持一致。在走廊、楼梯间、门厅等主要采用半圆球吸顶灯，根据计算的单位容量来确定每一类房间灯具的容量。灯具主要采用均匀布置的模式，房间内装设 4 盏灯时要采用矩形布置方式，若装设 8 盏灯要采用菱形布置方式。2.2.2 照明配电低压架空电源线可以从东部二层引入一层的总配电箱，每一层配置 4 个配电箱，都设置在接近负荷中心的走廊墙壁内。建筑干线主要采用混合式的设置方式，从总配电箱引出 4 路干线，分别引到一层 4 个分配电箱中，之后再引到二、三、四层分配电箱。建筑干线敷设采用钢管埋墙暗敷的方式，而支线敷设是按照负荷分组的情况从每一个分配电箱引出 3 5 组支线，顺着墙壁从顶棚作铝皮卡敷设。建筑照明系统采用 4 路干线，每路干线上连接有4 个分配电箱。为了明确干线负荷，要先计算每一个分配电箱的负荷。在选择支线导线时需要参照支线的布置情况，每条支线能够承载约 10 盏灯具，负荷电流较小。为了满足运行中的机械强度要求，室内配线所用铝线的最小截面为 2.5 mm2，采用 BLVV-500 V 22.5 mm2型号导线即可。为了简化设计，可以采用定型配电箱，在计算支线工作电流后确定负荷开关和熔断器容量。3 结束语总的来说，近些年我国社会经济有了飞速发展，各个行业都有了较大进步，在发展的也增大了各方面资源的消耗，资源短缺已经成为现阶段社会发展中面临的严重问题，在民用建筑中开展节能设计是非常重要的。民用建筑电气照明系统是耗能的重要部分，对此，文章阐述了民用建筑电气照明系统节能设计的基本方法，从多个方面阐述了民用建筑电气照明系统设计的相关内容。通过节能设计能够减少资源的消耗，实现对环境的保护，进一步推动建筑行业的发展。参考文献1 白莉莉.民用建筑电气照明设计中节能技术的应用J.光源与照明,2022(10):42-43.2 周璇,雷尚鹏,闫军威.基于深度学习的办公建筑照明插座能耗多步预测J.华南理工大学学报(自然科学版),2020,48(10):19-29.3 李怀,徐伟,于震,等.某超低能耗办公建筑照明能耗分析J.建筑科学,2017,33(12):51-56.