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摘要: 建筑电气节能是建筑低碳化的一个重要方面。本文从工业建筑电气照明设计中的光源选择、灯具配件选择、灯具布置方式和控制方式、灯具数量的算法等方面综合分析了工业建筑电气照明节能设计的几个主要措施和方法。关键词：工业建筑;照明设计;节能
Abstract: the construction of electrical energy saving is an important aspect of building low-carbon. In this paper, from the source of electrical lighting design of industrial buildings, lighting accessories, lighting layout mode and control mode, the number of lamps algorithm as a comprehensive analysis of several main methods and measures of building electrical lighting energy-saving design.
Keywords: industrial buildings; lighting design; energy saving
中图分类号：J914 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
引言
电气照明对我们日常生活、生产具有十分重要的意义，也为推动人类文明不断进步作出了很大的贡献。随着社会的不断前进，资源短缺的现象已经愈演愈烈，为此，世界自然基金会于2007年向全球发出一项“地球一小时”的倡议，也称作“关灯一小时”，以照明节能为出发点，号召全人类向气候变暖作出遏制行动。另外，建设部和国家发改委发布了《关于加强城市照明管理，促进节约用电工作的意见》，以及我国的“绿色照明节能计划”，都说明照明节能已经被提升至一个相当的高度，要能与经济、能源、社会等协调发展。因此，照明节能设计在电气设计中已经成为一个必须考虑的问题。
照明光源的选择
传统的工业建筑内园区照明通常采用白炽灯、水银灯等。高压钠灯作为一种气体光源，发光效率高，寿命长，耗电少，不诱虫，透雾能力强，更适合用于厂区照明和公共场所等室外照明。工业建筑物内的厂房、库房则应多考虑采用自然光，建议将建筑专业的采光与电气专业的照明有效结合，白天盡可能利用自然光。现在利用自然光照明的措施很多，比如光导管、棱镜窗、采光天窗等，将自然光引入室内。但是厂房内仍需进行照明设计，以防有阴雨天气或自然光不好的情况，仍可利用电气照明以不影响生产。库房内顶棚可以采用透光板，以充分利用自然光。
工业建筑内使用荧光灯的场所通常为办公区域。传统的设计都采用T8荧光灯管，比如36w的T8灯管在现有办公室内使用非常普遍。随着灯具技术的不断进步，T5荧光灯管越来越受到用户的青睐。T5灯管全采用电子镇流器，功率补偿可达95%，抗频闪能力更强。该灯管内的惰性气体原子与电子碰撞的几率更高，功耗更低，因此光效也更高，同一间办公室内如果均需要达到300lx的照度，很明显，采用T5管更节能。现在已经出现更为先进的LED（发光二极管）光源，此种光源功耗比T5管更低，用于办公室内照度均匀度更好。因此，此种灯具也具有非常广阔的应用前景。
3、灯具配件的选择
灯具配件主要有镇流器、灯具反光罩等。现在普遍使用的镇流器有电感镇流器和电子镇流器。以飞利浦T8荧光灯管电感镇流器和电子镇流器为例，电感镇流器光效率为40lm/w，电子镇流器光效率为60lm/w，电感镇流器工作电流346mA，电子镇流器为169mA，电感镇流器线损更高。因此电子镇流器比电感镇流器具有明显的节能优势。
为了提高灯具光源利用率，灯具通常配有反光罩，以阻挡射向顶板及非工作区域的光线，而将此类光线反射至工作区域。目前应用广泛的反光罩有磨砂保护罩、棱镜保护罩、透明保护罩及格栅等。这些常用的反射罩反光率低，最高的透明保护罩也只有65%。镜面铝反光板作为一种新型的反射装置，其反射率能达到98%，能大大提高灯具利用率，对于同一功率和光通量的灯具，采用镜面铝反光板后，工作面的亮度可以翻倍。
4、灯具布置方式的选择和照明控制
厂区照明等室外公共场所的道路照明宜采用智能照明控制系统，以群组控制功能控制整个区域的灯光，并通过亮度传感器、定时开关等实现自动控制照明的方式。
厂房及办公建筑灯具布置不宜设置在工作区域正上方，荧光灯灯轴应与水平视线平行，比如吉林某卷烟厂卷包车间内走道上方采用荧光灯带，灯带方向与走道方向平行。办公室内采用荧光灯时，灯具也宜与办公室外窗平行，另外，与外窗最近的一排灯具宜同一回路，在日光较好的情况下可以关闭此回路以节约电能。
卷烟厂车间照明通常采用智能控制方式。车间内设计有现场智能控制面板，通过该面板能够调节车间内不同的工作模式。走廊处则通常采用就地直接控制方式，办公室内采用平行外窗顺序控制的方式。
5、照明配电系统节能设计
以节能为出发点，电气照明配电设计时尽可能采用三相配电，并且三相照明线路各相负荷的分配宜平衡，相负荷电流以平均值的±15%为宜。
6、功率密度法和利用系数法计算照明灯具个数
现以某卷烟厂铝箔车间为例，通过功率密度法和利用系数法分别计算需要的灯具个数。
该车间长度(L)为52.5米，宽(M)为30米，车间净高(H)5.0米，照度要求值为200lx，根据《建筑照明设计标准》，功率密度现行值为8w/m2，目标值为7w/m2，光源采用飞利浦HPK888 1*CDM-TP 150W金属卤素灯。
先以功率密度法计算如下：
房间面积A=L*M=52.5*30=1575m2
根据功率密度目标值，该房间照明总功率W=1575*7=11025W
以每盏灯为150W计算，所需的灯具数量为N1=11025/150=73.5（盏）
取整后为73盏灯。
下面根据利用系数法计算灯具数量。
利用系数法公式为：
（1）
其中，表示房间平均照度，N表示该房间灯具数量，表示每盏灯具的光通量，U表示利用系数，K表示灯具维护系数，表示灯具效率。
根据该公式，可以推算出房间灯具数量的计算公式：
（2）
房间面积已经在上种算法中得出，为A=1575 m2
该房间目标照度值为200lx，即=200lx
经过查阅飞利浦该型号灯具的参数，其光通量=12000lm
通过查阅《照明设计手册》，本次设计计算中灯具利用系数U取值为0.8
通过查阅《建筑照明设计标准》，本房间属于一般性工业车间，因此维护系数取值K=0.7
灯具效率通常由厂家提供，保守估算为=0.8
将上述数据套入公式（2）后，可以算出灯具数量N=58.59（盏）
取整后为58盏灯。
根据《建筑照明设计标准》第4.1.7条，一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%~+10%的偏差。反推算可知，算出的灯具数量也可以有-10%~+10%的偏差。
现在对比两种算法，明显利用系数法更精确，算出的灯具数量也比简单的功率密度值算法少，这就意味着采用利用系数法计算更能节能。
但是利用系数法也不是适用于所有场合，比如一些小型的办公室，房间面积有十几平方，两种方法算下来灯具数量差距不明显，再加上-10%~+10%的偏差，两种算法甚至可以完全等同。因此在设计小面积房间照明时，我们通常更愿意采用功率密度法计算，简便又快捷。利用系数法则更适用于大空间的照明设计，有以上实例为证。
7、总结
综上所述，建筑电气照明节能设计的方式很多，设计人只有在设计过程中全面考虑，具体问题具体分析，采用最优化设计方案，才能得出最节能的设计效果。
Abstract: the construction of electrical energy saving is an important aspect of building low-carbon. In this paper, from the source of electrical lighting design of industrial buildings, lighting accessories, lighting layout mode and control mode, the number of lamps algorithm as a comprehensive analysis of several main methods and measures of building electrical lighting energy-saving design.
Keywords: industrial buildings; lighting design; energy saving
中图分类号：J914 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
引言
电气照明对我们日常生活、生产具有十分重要的意义，也为推动人类文明不断进步作出了很大的贡献。随着社会的不断前进，资源短缺的现象已经愈演愈烈，为此，世界自然基金会于2007年向全球发出一项“地球一小时”的倡议，也称作“关灯一小时”，以照明节能为出发点，号召全人类向气候变暖作出遏制行动。另外，建设部和国家发改委发布了《关于加强城市照明管理，促进节约用电工作的意见》，以及我国的“绿色照明节能计划”，都说明照明节能已经被提升至一个相当的高度，要能与经济、能源、社会等协调发展。因此，照明节能设计在电气设计中已经成为一个必须考虑的问题。
照明光源的选择
传统的工业建筑内园区照明通常采用白炽灯、水银灯等。高压钠灯作为一种气体光源，发光效率高，寿命长，耗电少，不诱虫，透雾能力强，更适合用于厂区照明和公共场所等室外照明。工业建筑物内的厂房、库房则应多考虑采用自然光，建议将建筑专业的采光与电气专业的照明有效结合，白天盡可能利用自然光。现在利用自然光照明的措施很多，比如光导管、棱镜窗、采光天窗等，将自然光引入室内。但是厂房内仍需进行照明设计，以防有阴雨天气或自然光不好的情况，仍可利用电气照明以不影响生产。库房内顶棚可以采用透光板，以充分利用自然光。
工业建筑内使用荧光灯的场所通常为办公区域。传统的设计都采用T8荧光灯管，比如36w的T8灯管在现有办公室内使用非常普遍。随着灯具技术的不断进步，T5荧光灯管越来越受到用户的青睐。T5灯管全采用电子镇流器，功率补偿可达95%，抗频闪能力更强。该灯管内的惰性气体原子与电子碰撞的几率更高，功耗更低，因此光效也更高，同一间办公室内如果均需要达到300lx的照度，很明显，采用T5管更节能。现在已经出现更为先进的LED（发光二极管）光源，此种光源功耗比T5管更低，用于办公室内照度均匀度更好。因此，此种灯具也具有非常广阔的应用前景。
3、灯具配件的选择
灯具配件主要有镇流器、灯具反光罩等。现在普遍使用的镇流器有电感镇流器和电子镇流器。以飞利浦T8荧光灯管电感镇流器和电子镇流器为例，电感镇流器光效率为40lm/w，电子镇流器光效率为60lm/w，电感镇流器工作电流346mA，电子镇流器为169mA，电感镇流器线损更高。因此电子镇流器比电感镇流器具有明显的节能优势。
为了提高灯具光源利用率，灯具通常配有反光罩，以阻挡射向顶板及非工作区域的光线，而将此类光线反射至工作区域。目前应用广泛的反光罩有磨砂保护罩、棱镜保护罩、透明保护罩及格栅等。这些常用的反射罩反光率低，最高的透明保护罩也只有65%。镜面铝反光板作为一种新型的反射装置，其反射率能达到98%，能大大提高灯具利用率，对于同一功率和光通量的灯具，采用镜面铝反光板后，工作面的亮度可以翻倍。
4、灯具布置方式的选择和照明控制
厂区照明等室外公共场所的道路照明宜采用智能照明控制系统，以群组控制功能控制整个区域的灯光，并通过亮度传感器、定时开关等实现自动控制照明的方式。
厂房及办公建筑灯具布置不宜设置在工作区域正上方，荧光灯灯轴应与水平视线平行，比如吉林某卷烟厂卷包车间内走道上方采用荧光灯带，灯带方向与走道方向平行。办公室内采用荧光灯时，灯具也宜与办公室外窗平行，另外，与外窗最近的一排灯具宜同一回路，在日光较好的情况下可以关闭此回路以节约电能。
卷烟厂车间照明通常采用智能控制方式。车间内设计有现场智能控制面板，通过该面板能够调节车间内不同的工作模式。走廊处则通常采用就地直接控制方式，办公室内采用平行外窗顺序控制的方式。
5、照明配电系统节能设计
以节能为出发点，电气照明配电设计时尽可能采用三相配电，并且三相照明线路各相负荷的分配宜平衡，相负荷电流以平均值的±15%为宜。
6、功率密度法和利用系数法计算照明灯具个数
现以某卷烟厂铝箔车间为例，通过功率密度法和利用系数法分别计算需要的灯具个数。
该车间长度(L)为52.5米，宽(M)为30米，车间净高(H)5.0米，照度要求值为200lx，根据《建筑照明设计标准》，功率密度现行值为8w/m2，目标值为7w/m2，光源采用飞利浦HPK888 1*CDM-TP 150W金属卤素灯。
先以功率密度法计算如下：
房间面积A=L*M=52.5*30=1575m2
根据功率密度目标值，该房间照明总功率W=1575*7=11025W
以每盏灯为150W计算，所需的灯具数量为N1=11025/150=73.5（盏）
取整后为73盏灯。
下面根据利用系数法计算灯具数量。
利用系数法公式为：
（1）
其中，表示房间平均照度，N表示该房间灯具数量，表示每盏灯具的光通量，U表示利用系数，K表示灯具维护系数，表示灯具效率。
根据该公式，可以推算出房间灯具数量的计算公式：
（2）
房间面积已经在上种算法中得出，为A=1575 m2
该房间目标照度值为200lx，即=200lx
经过查阅飞利浦该型号灯具的参数，其光通量=12000lm
通过查阅《照明设计手册》，本次设计计算中灯具利用系数U取值为0.8
通过查阅《建筑照明设计标准》，本房间属于一般性工业车间，因此维护系数取值K=0.7
灯具效率通常由厂家提供，保守估算为=0.8
将上述数据套入公式（2）后，可以算出灯具数量N=58.59（盏）
取整后为58盏灯。
根据《建筑照明设计标准》第4.1.7条，一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%~+10%的偏差。反推算可知，算出的灯具数量也可以有-10%~+10%的偏差。
现在对比两种算法，明显利用系数法更精确，算出的灯具数量也比简单的功率密度值算法少，这就意味着采用利用系数法计算更能节能。
但是利用系数法也不是适用于所有场合，比如一些小型的办公室，房间面积有十几平方，两种方法算下来灯具数量差距不明显，再加上-10%~+10%的偏差，两种算法甚至可以完全等同。因此在设计小面积房间照明时，我们通常更愿意采用功率密度法计算，简便又快捷。利用系数法则更适用于大空间的照明设计，有以上实例为证。
7、总结
综上所述，建筑电气照明节能设计的方式很多，设计人只有在设计过程中全面考虑，具体问题具体分析，采用最优化设计方案，才能得出最节能的设计效果。