照明节能及智能控制技术的应用

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照明节能及智能控制技术的应用

作者：王江海

来源：《城市建设理论研究》2013年第01期

【摘要】如何以科学的发展观为指导，科学、合理地节约用电，不仅是每个用电消费者应该认真面对的问题，同样也是每个电气设计人员必须认真加以思考和解决的任务。本文就照明节能及智能控制技术的应用做了简要研究。 【关键词】照明节能智能控制技术

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

电能是建筑照明等用电设备使用的能源形式。人们天天无意识地、频繁地与各式各样的照明电器在打交道。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电能的需求量正在大幅度地增加，能源供需矛盾日益加剧。如何以科学的发展观为指导，科学、合理地节约用电，不仅是每个用电消费者应该认真面对的问题，同样也是每个电气设计人员必须认真加以思考和解决的任务。

一、照明节能的方式 1、照明光源的选择 （1）采用高效节能的电光源

办公室、教室、会议室采用光效高、寿命长、显色性好的细管径直管形三基色荧光灯管。因为直管型灯管效率优于弯曲灯管，且灯管管径越细，光效越高，节电效果越好。直管型荧光灯管按管径大小分为T12等多种规格（T＝1/8英寸，数字代表T的个数），一般应采用T8以下（≤26mm）的细管径直管形荧光灯。另外，由红、绿、蓝三种基色混色组合成为暖白色光的三基色荧光灯管光色接近太阳光，灯光舒适，且发光效率高，符合优质光源的条件，因而采用细管径直管形三基色荧光灯管。 （2）采用新型绿色光源

半导体发光二极管（LED，Lighting Emitting Diode）的固态照明被称为第四代新型绿色光源，不仅光效高、功耗低、相同照明效果比传统光源节能80%以上；而且本身不含汞、铅等有害物质，废弃物可回收，光谱中没有紫外线和红外线，在生产和使用中不会产生对外界的污染，是符合绿色照明节能、环保要求的优质光源。目前越来越多地应用到信号标识照明、建筑物中的诱导灯和勾勒轮廓的立面照明、庭园灯光多色彩的照明和城市夜景等领域，将逐步代替白炽灯和荧光灯进入普通照明领域，是未来发展的趋势。


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2、照明灯具的选择

一般应根据视觉条件的需要，综合考虑灯具的照明技术特性及其长期运行的经济性等原则进行灯具的选择。 （1）灯具的效率

条件允许时，优先选用直接开启式灯具。对室内荧光灯和高强度气体放电灯的开启式灯具效率不应低于75%。当灯具装有遮光格栅时要注意遮光格栅保护角对降低灯具效率的影响，灯具效率不应低于60%，以提高灯具效率。 （2）灯具的材质

应选用变质速度较慢的材料，如用玻璃灯罩或搪瓷反射罩制成的灯 具，以减少光能衰减率；采用易清洁、防静电且不吸尘材质制造的灯具。 同时，优选光通量利用系数高的灯具。 （3）照明技术特性

可采用非对称光分布的灯具，它具有减弱工作区反射眩光的特点，在一定的照度下，能够大大改善视觉条件，因而可获得较高的效能。 二、智能照度控制系统的节能分析

采用照明控制系统可以大大减少智能建筑能量的消耗并可缓解用电高峰时期的用电负荷。 1、提高管理水平，减少维护费用

智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且同时将大大减少大楼的运行维护费用，并带来极大的投资回报。 2、利用自然光进行照度补偿

照度传感器检测周围环境的照度，与设定值比较，从而控制照明开关。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，这样可以最大限度地利用自然光，达到节能的目的。一般来讲，越靠近窗自然光照度越高，人工照明提供的照度就低，保证合成照度维持在设计照度值。 3、通过智能照明控制系统保持照度不变


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新安装的合乎规定的照明设备，在使用3~5年之后，照度只剩下原设计值的44%，因此电气工程师在对新的建筑物进行电气设计时，有时其初始照度设置得较高，这种设计方法会由于照度设计偏高造成不必要的浪费，传统照明系统的房间照度曲线呈锯齿状，随着时间的推移，灯具的效率和房间墙面反射率不断衰减，引起照度下降，两次装修后又重新回到原有的照度值。使用智能控制系统以后，虽然照度设计还是偏高，但由于采用了智能调光系统，系统将会按照预先设计的亮度使照明区域保持恒定的照度，呈水平直线，不受灯具效率降低和墙面反射率衰减的影响，阴影部分为节约的能源，这也是智能照明控制系统可节约能源的原因之一。 4、通过人的活动情况控制灯的状态

现代高层办公大楼中，人为造成照明能源浪费的现象仍然非常严重，无论房间有人还是无人，经常是“长明灯”。通过动静探测控制，可以减少很多能源。当然，如果做到智能照明系统既能分散控制又能集中管理，大楼的管理人员也可以通过人工操作关闭无人房间的照明灯。 当然，在一个灯光控制系统中，我们会采用多种控制技术，来达到节能的目的。可将各种传感器的检测情况及开关动作加以综合控制并对一天的照度情况进行分析，能量节省主要由检测人的传感器和灯光的调节技术（包括照度值调节、人工调节、自动调节)来决定。

在房间内部，若人员稀少，检测人的传感器在能量节省中是最重要的影响因素，特别是当人离开，而灯的手动开关又处于打开的时候。在人员密集的地方，光的调节则是最重要的影响因素，特别是当人在房间里位置不动的话，灯光的自动调节控制则是更有效的节约能量的方法。

三、实际工程的应用

武汉某图书馆是一座标志性的现代建筑，其特色的书山、中庭、空中花园、云海、清水泥墙和外墙百叶等都是建筑物的亮点，将这些亮点和艺术效果通过照明效果体现出来，是照明设计师和灯控设计师共同努力的目标，同时对节能光源的选择及控制也提出了很高的要求。 1、阅览室、培训室

阅览室、培训室的照明用电占据了图书馆内大部分照明电力消耗，是图书馆照明节能的重点。

（1）光源的选择

根据GB 50034—2004《建筑照明设计标准》的要求，将该区域的照度控制在300 lx，灯具选用28W T5型荧光灯。

（2）照明节能控制系统解决措施


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图书馆书架取阅区域、阅览室等采用分区传感技术控制照度。靠近玻璃幕墙，幕墙外有折射光线的百叶，系统可以充分利用自然光调节灯光的亮度输出。根据光感探头测得的亮度，能个别地调节荧光灯亮度输出。当外部明亮时，幕墙边的荧光灯被充分调弱，而远离幕墙的荧光灯则保持亮度。灯光的强弱也是根据测量房间不同区域所需照度而调节的，所以光感探头一般安装在窗口，以便保证适当的照明。控制开关能方便用户手动控制灯光，以便临时需要。 通过相关数据的计算每天合计节电量为516 kWh，每年节约的电费约为18万元，光源的寿命延长节省约为3. 2万元，算得每年节约成本21. 2万元。故收回投资年限约为3 a。 2、卫生间区域 （1）计算依据

依据GB 50034—2004《建筑照明设计标准》，照度要求为75~150 lx，功耗为6~7W /m2。采用人体红外感应技术、时序控制:工作时间取上限值(无人50 lx/有人150 lx)，非工作时间取下限值(无人10 lx/有人80 lx)。卫生间共28个，共用300组13W节能灯。按1元/kWh的工业用电，每年实际使用350 d。

增加成本:电子调光镇流器300只×180元≈5. 4万元，原来采用的非电子调光镇流器300只×75元≈2. 25万元，节能控制设备4万元，算得一次性增加的设备投入约为7. 15万元。 （2）计算结果

卫生间节能改造前后能耗计算结果如表5所示。

每天合计节电量为32. 78 kWh，每年节约的电费约为1. 15万元，光源的寿命延长节省约为0. 8万元，每年节约成本1. 95万元。故收回投资年限约为3年8个月。 结束语

照明节能是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程，其含义广泛，意义重大而深远，在新的世纪里，必将有更大的发展。 参考文献

[1] 何前爱.建筑电气照明设计中的节能措施[J].民营科技. 2008(07) [2] 王河.关于城市照明设计节能措施探讨[J].中国高新技术企业. 2011(18) [3] 刘栋阳.建筑电气设计与安装中的节能措施分析探讨[J].中外建筑. 2009(04)

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