浅论照明节能的系统设计

随着双碳战略工作的有序推进以及民众对于能源节约意识的加强，越来越多的人将注意力集中到了节能降耗上来。在我们当下的主要能源消费情境中，最主要的便是用电。在电能消耗上，照明产品是继空调、采暖电器之后的第二能耗大户。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%。而建筑照明在使用的过程中，除了灯源自身消耗的电能之外，其灯具也会产生相应的热量，这部分热量又是构成建筑第一能耗大户“空调、采暖”的主要热源之一。由此便迎来绿色照明的蓬勃发展。

绿色照明的概念在过去的十年中出现在商业和工业环境中，主要集中在节能方面。从更广泛的角度来看，住宅环境中的绿色照明是“智能家居”概念的一部分，其主要目标是提供和促进用户的舒适、方便和安全，并满足居民的需求。所以在进行照明节能实践过程中，行有嘉数字能效平台首先是关注用户照明的实际需求，其次就是在不影响用户体验和舒适感的前提下进行照明节能系统设计。

绿色照明是节约能源、保护环境,有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,保护身心健康的照明。在满足建筑照度要求的前提下还要做到节能环保。绿色照明的实现可以在很大程度上帮助我们节省照明所需的电费；提高维护团队的响应能力和效率；降低运营/维护成本;减少能源浪费以及减少碳排放，助力国家早日实现碳中和。

在建筑照明设计中,必须遵循国家相应的法律法规,实施绿色照明。绿色照明的实现可以从很多维度去实现，首先便是智慧照明。智慧照明是将照明系统连接到物联网，配合中央系统实现照明系统的智能化管理，其次就是灯具本身的技术革新，与传统的白炽灯或荧光灯不同，绿色照明系统常规会配备二极管或LED灯，这是我们当下较为高效的照明技，同样使用条件下能够比白炽灯泡能耗减少75%，寿命长25倍。最后就是加入各类传感器以及赋予计算机以学习能力，组建更高效的管理生态。

在国标《建筑照明设计标准》GB50034-2004中“照明节能评价”一节规定了以照明功率密度值作为照明节能的评价指标,这个指标是指单位面积上的照明安装功率(包括光源、镇流器或变压器)来计算,单位是W/㎡。在进行照明设计时,所选照明方案除满足照度要求时,还需校核功率密度值的要求。照明节能设计和应用可以从以下多方面入手:

1、充分利用天然光和合理的选择电气控制开关

太阳能目前来看是取之不尽、用之不竭的能源，能够充分利用太阳能便可以更节能和环保。

1.1房间的采光系数或采光窗的面积比应符合《建筑采光设计标准》,同时充分利用室内受光面的反射性,能有效地提高光的利用率,如白色的墙面的反射系数可达70～80%,能起到节能的作用。

1.2在电气控制上也宜充分利用自然光,光线强时,可以关掉靠窗的一部分灯具。

1.3技术经济条件允许的条件下,采用各种导光装置,将天然光导入室内,或将太阳能作为照明电源,有利于节能。

2、选择符合环境功能的节能光源

在照明设计时,应根据不同的使用场合,选用不同的节能高效的光源。以下简要介绍几种主要光源的选用原则及适用范围。

2.1白炽灯

照明设计时,应尽量减少白炽灯的使用量。一般情况下,室内外照明不应采用普通白炽灯。但不能完全取消,这是因为白炽灯没有电磁干扰,便于调节,适合频繁开关,对于要求瞬时启动和连续调光的场所、防止电磁干扰要求严格的场所及照明时间较短的场所是可以选用的光源。

2.2荧光灯

荧光灯是应用最广泛、用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点,是首选的高效节能光源。

2.2.1紧凑型荧光灯。推荐采用紧凑型荧光灯取代普通白炽灯。紧凑型荧光灯可以和镇流器(电子式)连接在一起,组成一体化的整体型灯。它集中了白炽灯和荧光灯的优点,具有光效高,寿命长,显色性好,节能,使用方便,可以与普通白炽灯直接替换,适用于家庭、宾馆、营业厅等。

2.2.2管型荧光灯。推荐采用三基色细管径荧光灯,如:直径为26mm的T8型和直径为16mm的T5型等。荧光灯主要用于层高4m以下的房问,如办公室、商场、教室、公共场所等。三基色细管径荧光灯具有光效高、寿命长、显色性好的特点。

2.3高强度气体放电灯

金属卤化物灯、高压钠灯同属高强度气体放电灯。各种规格的金属卤化物灯和高压钠灯由于具有光效高、寿命长的特点,应用于高度大于4.5m的各种场所,如机场、港口、道路、体育场馆、大型工业车间、地铁站等。金属卤化物灯显色性相对较高,更适宜于对照明质量、照度水平有较高要求的场所,如体育馆、比赛场地等。高压钠灯光效较高,价格较低,显色性较差,适用于对显色性要求不高的场所。

3、选择符合规范要求的节能灯具及镇流器

3.1高效的灯具

既要合理选用高效光源,同时也要选用高效灯具。灯具的选用应符合下列规定:

⑴荧光灯:开敞式灯具效率不宜低于0.75,装有遮光格栅的不低于0.6。

⑵高强度气体放电灯:开敞式灯具效率不宜低于0.75,装有遮光格栅的不低于0.6。

3.2选择正确的镇流器

气体放电灯的镇流器主要分两大类:电子式镇流器和电感镇流器。

3.2.1采用电子镇流器,使灯管在高频条件下工作,可提高灯管光效和降低镇流器自身损耗,有利于节能,并且发光稳定,消除了频闪和噪声,有利于提高灯管寿命。荧光灯采用电子镇流器可使灯具的总输入功率下降20%。以T5细管径荧光灯配电子镇流器代替原来的T12粗管径荧光灯配普通电感式镇流器,按每天使用8小时,一年可节电23度(不包含双休日),节能效果非常可观。

3.2.2自镇流荧光灯应配用电子镇流器,T8细管径荧光灯可配节能电感式镇流器或电子镇流器;T5细管径荧光灯配电子镇流器。

3.2.3电感式镇流器应选用节能型,普通电感镇流器自身功率的损耗约占灯功率的20%,采用节能型电感镇流器可降低镇流器功耗,使灯具的总输入功率下降10%。

3.2.4高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器。

4、选择科学合理的照明配电系统照明配电系统设计应结合日常节能的需要加以考虑。

4.1一般照明光源的电源电压应采用220V,1500W以上的高强度气体放电灯宜用380V,以降低损耗:照明灯具的端电压宜介于其额定电压的95%和105%之间,有利于延长灯具寿命和降低能耗。

4.2照明安装功率不大时,电力设备又没有大功率冲击性负荷,共用变压器比较经济,但照明最好由独立馈电线路供给,以获得相对稳定的电源电压;照明安装功率大时,采用专用的变压器,有利于保证照度的稳定和光源的使用寿命。

4.3照明配电系统宜采用放射式和树干式结合的系统,三相供电系统的各相负荷尽量平衡,最大相负荷不宜超过三相平均负荷的115%,最小相负荷不宜低于三相平均负荷的85%。照明配电箱宜置于照明负荷中心且方便操作的地方,减少各级照明线缆的长度,降低电压损失和线路损耗。

4.4荧光灯及其他气体放电光源应在灯具内或近旁就地装设补偿电容器,使功率因数达0.9以上。这样不但大大降低了照明线路电流,减少了线路损耗,而且各级配电线路、开关设备和保护设备均可相应降低,节能效果非常显著。

4.5对住宅、集体宿舍按户设置电表,工厂按车间设置电表,办公楼按租户或单位设置电表,实行计度收费,这些都能有效地降低照明用电量。

绿色照明的推广也并不是没有挑战的。首先伴随着科技的发展，新技术的应用成本都会不断降低。但目前来看很多照明节能改造仍然能够获得客观的回报资金。就行有嘉数字能效以前相关案例来讲，部分场景的照明节能率能达到60%左右，按投入和收益比较的话预计4-5年即可完成成本回收。

其次就是市场对于智能控制技术应用以及其节能实践缺乏了解，这也从很大程度上增加了当下绿色照明技术快速推广的障碍。

最后，对于部分城市景观以及公共公用照明，这其中涉及到很多方的共同管理，而这部分照明耗费的能源也占照明用能的很大一部分，这就需要社会各方共同努力去推进这项工作。

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