照明节能在大面积办公室设计中的应用

　　引言

　　现有建筑的电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为“节能”而节能。因此笔者认为电气节能设计的原则应包括变压器的选择、供配电系统及线路设计、提高系统功率因数、照明节能、电动机节能、节电型低压电器的选用等多个方面。本文将仅对大面积办公室的照明节能作进一步的说明。

　　1 照明节能概述

　　因建筑照明量大面广，故照明节能的潜力很大。照明节能设计需根据不同场所、不同功能要求和不同标准选取照度标准值;选用高效节能的光源、灯具和电器附件;合理选择照明方式及照明控制方式。选择符合国家GB50034-2004《建筑照明设计标准》的照明功率密度值。

　　(1)科学选用电光源

　　科学选用电光源是照明节能的首要问题。当前，国内生产的电光源的发光效率、寿命、显色性能均在不断提高，节能电光源不断涌现。就光源的光效而言气体放电光源比热辐射电光源高，在过去的设计中我们习惯使用的白炽灯是属于热辐射光源其光效就很低，寿命短、耗电高。各类灯具中，现在我们大力推广的T8 细管荧光灯、紧凑型荧光灯发光效率比普通荧光灯高5%，细管型荧光灯比普通荧光灯节电10%。由于其光效高、启动快、显色性好主要用于室内照明，除非是对电磁干扰和开关频繁等场所还选用白炽灯。当然在高大空间采用金属卤化物灯是很好的选择。汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样设计光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。我们做设计时一定要选用合适的光源，以满足节能的要求。

　　(2)选用高效灯具

　　除装饰需要外，应优先选用直射光通比例高、控光性能合理;反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具;采用非对称光分布灯具，由于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，因此可获得较高的效能;选用变质速度较慢的材料制成的灯具，如玻璃灯罩、搪瓷反射罩等，以减少光能衰减率;室内灯具效率不应低于70%(装有遮光栅格时，不应低于55%)，室外灯具效率不应低于40%(室外投光灯不应低于55%)。

　　(3)合理的照明方式

　　恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式，当一种光源不能满足照度等要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了照明质量。在一般工作区域，如果其作业面密度不大，可采用在作业面装设局部照明的方式，减少大面积的增加照明灯具带来的浪费;利用高强度气体放电灯的光通量大的特点采用间接照明的方式，这样避免了照度不均和眩光的问题，又提高了照明质量做到了节能的效果。

　　(4)合理选择照度标准值

　　照明设计时，应根据工作、学习等需求确定照度。根据建筑物的级别和每个房间的使用功能不同来合理的确定照度值;根据照明场所的功能要求确定照明功率密度值。并应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004 的规定。

　　(5)合理的采用照明控制方式

　　充分利用自然光，根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开停。设计时适当增加照明开关点，即每个开关控制灯具的数量不要过多，以便管理和有利节能;对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需要照明的地方不开灯，有利节电;有条件时，可采用调光器、定时开关、节电开关等控制电气照明。公共场所照明，可采用集中控制的照明方式，并安装带延时的自动控制装置;在插座面板上设置翘板开关控制，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载消耗，达到节电的目的。

　　(6)其他照明节能措施

　　用电子式镇流器代替电感式镇流器，因为电子式镇流器自身功耗很低，约为灯具效率的15%左右，功率因数也可达到95%，所以在节能设计中必不可少。另外在配电时尽量做到使负荷三相平衡。

　　2 实例分析

　　2.1设计原则

　　我们在做设计时不能盲目的追求照度高标准或者一味的为了节能而降低照度值，这两种的后果都是造成了浪费。设计人员应从使用者的角度和发展情况根据国家的照明设计规范，采用针对每个建筑切实可行的照明密度值。现在照明设计中有些习惯做法是往往不采用照度计算，只简单的利用功率密度值反算需要多少个灯具，这种做法对绝大多数的室内空间尽管功率密度值没有超标，但实际的照度值却超出了标准中所规定的照度值，这与实际的节能设计原则是相违背的。为此2008 年初北京市规划委员会发布了《北京市建筑节能设计计算文件编制要求》(通知文号：市规发[2008]112 号)，要求在施工图设计中列出典型房间的照明照度及功率密度计算表(见表1)，用来规范照明节能的设计。

　　2.2照明设计计算及布置

　　下面就一典型房间的设计实例阐述一下对照明节能在电气设计中如何实施的一些观点，此房间为一办公楼中的大面积开敞办公室，见图1。

　　如图1所示,此办公室长21.6m，宽10.5m，房间的面积为227m2，根据《建筑照明设计标准》6.1.2查得相应的照度标准值为300lx，标准功率密度值为11W/m2，采用嵌入式格栅荧光灯，光源采用T8 管三基色荧光灯，单个光源的输出流明值为3250lm，选用电子镇流器(每个4W)，每个光源用电量为40W。

　　若按照简单的功率密度值反推，共需2495W，需要光源数为62.4 个，选用T8 三基色双管荧光灯具，为了方便房间的灯具布置，调整为60 个光源，共需用30 个灯具排列成3 行10 列(见图2)。计算其功率密度值为10.5 W/m2，没有超出标准功率密度值。但是根据这个光源数量计算出的照明值为429lx，高出129lx，超出43%。计算结果见表2。

　　对比表2、表3的计算结果可以看出，仅用简单的功率密度值反算照明灯具数量的方法是不可行的，其功率密度值为10.5W/m2，照度值为429lx，功率密度值虽未超出标准照明功率密度值，但是照度值却超出43%;采用正确的计算方法得出的结果，计算照度值符合标准照度值的要求，功率密度值为7.4 W/m2，比10.5W/m2 减少3.1W/m2，227m2 的房间节省704W 的电量。可见对建筑物中有代表性的房间进行照度和功率密度值的计算是有必要的，对建筑节能也具有现实的意义。

　　2.3合理选择控制方式

　　房间的灯具布置合理之后，灯具的照明控制也是照明节能中一个不可缺少的部分。现有的照明控制方式有很多，例如：单灯控制、多灯控制、双控开关控制等。

　　在此房间的照明控制方式设计中应注意如下几点，根据《建筑照明设计标准》7.4 规定：①“照明开关所控光源数不宜太多，开关数不少于2 个”; ②“房间布有两列或多列灯具，所控灯列与侧窗平行。”;③“在有天然采光时，近窗和远窗处分别设开关。”采用以上分区控制的方式，可增加照明分支回路控制的灵活性，保证不需要照明的地方不开灯，有利于节电;充分利用自然光，根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开停;要适当的增加照明开关点，即每个开关控制的灯具数量不宜过多，以便管理和有利节能。如图3所示，该办公室在④轴和⑩轴出为两个主要人员出入口，此办公室面积又较大，故设计中应在这两个人员出入口均设置照明开关，图中所示所控灯列为3 行，每行为7 个灯具，设计中应考虑到①当只有少数人员工作时，可按需要开一部分灯具，而不必打开不需要的灯具，以减少不必要的能源浪费;②此办公室在C轴处为南侧侧窗和F轴处为北侧侧窗，在白天阳光较强的时候，靠南侧侧窗边的工作区域由于室外的阳光照度已能超出标准的300lx的照度，然而在靠内侧的区域还需要人工照明，在这种情况下，可将靠近南侧侧窗区域的照明和靠内侧区域的照明灯具分开控制，可以减少电能的浪费，实现节能的目的。在设计时，将整个员工办公区分成若干个独立的照明区域，由于有两个人员出入口，为了方便使用人员操作，所以在④轴的人员出入口处设置了3 个三控灯具开关，可以分别控制④～⑥轴的三行三列的灯具;在⑩轴的人员出入口处设置了3 个双控灯具开关，可以分别控制⑦～⑩轴的三行四列的灯具。这样分行的控制方式，也可将靠近南侧侧窗区域的照明和靠内侧区域的照明灯具分开控制。如图4所示开关的控制方式可以有效的解决当少数人员工作时，可按需要点亮所需要的灯具;阳光明媚的日子里，靠近南侧侧窗的工作人员可以把灯具关上，有效地节约了不必要的能源。

　　3 结论

　　随着社会的进步，经济的发展，照明与人们的生活越来越密不可分。我国是能源短缺的国家之一，但能源浪费却很严重。纵观我国资源和能源消耗的现状，实施照明节能技术，不仅有利于普通百姓的生活，给百姓带来实惠，它更关乎国家的可持续发展战略。因此，广大设计人员应努力学习先进节能技术，结合方案比较，优先采用经济性良好的照明方案。只有精心设计，以人为本，才能达到最佳的节能效果和取得最佳的经济效益。

编辑：妮子