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摘要：随着全球能源问题日益突出，建筑节能显得十分重要，电气照明是能耗较高的工程，能否降低建筑电气照明能源标准，提高建筑电气照明的能源利用率，是建筑节能设计中的重要环节。文章在针对办公楼照明节能的一些问题进行简单的分析，同时对办公楼中常见的开敞办公区域进行了照明节能设计，并且重点对节能设计中的功率密度进行了阐述。
关键词：照明节能；设计；控制方式；分析；建筑
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
在公共建筑大约有50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，20%～30%用于照明。因此“电气照明节能”是一个众人关注的课题，并且这一课题贯穿于电气照明工程建设的设计、施工、运行、管理全过程。显然，对于电气照明系统节能控制，应在系统构成的初始阶段即工程设计阶段，就要充分考虑节能技术的应用。在工程设计中做好电气照明设计方案的优化，正确选用节能设备和器材，对照明设备采用节能控制方式，从而达到电气照明工程的节能目标。
2 办公楼建筑电气照明节能的设计
在保证电气照明质量的前提下，尽可能节约照明用电。照明节能主要是通过采用高效节能照明产品、提高质量、优化照明设计等手段达到受益的目的，即节能但不牺牲质量。应符合GB 50034-2004《建筑照明设计标准》。
2.1照明功率密度值
遵循规范中规定的各项照明指标，如表1所示。其中照明功率密度值（LPD）是照明节能的重要评价指标。不同种类的场所有不同的功率密度值，各房间或场所的照明功率密度值不应大于规范中规定的值。
表1 各项照明指标
（1）在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%～+10%的偏差。此偏差只适用于装10个灯具以上的照明场所，当小于10个灯具时，允许适当超过此偏差。
（2）照明功率密度值不应大于上表中的规定。当房间或场所的照度值高于或低于规定的照度值时，其照明功率密度值应按比例提高或折减。
2.2光源和灯具的选择
《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇电气》中指出：照明节能应通过选择合理的照度标准，选用合适的光源及高效节能灯具，采用合理的灯具安装及照明配电系统，并根据建筑的使用条件和天然采光状况采用合理有效的照明控制装置来实施。
（1）色温K
根据《建筑照明设计标准》4.4.1条和《民用建筑电气设计规范》10.2.3条，总结得出：办公楼中办公室、会议室等一般工作场所宜选用3300≤K≤5300的灯具；设计室、计算机房等高照度场所宜选用色温K>5300的冷色调灯具，以避免使工作场所的色彩环境发生变化而影响原有设计的色彩意图；多功能廳、陈列厅等场所宜选用色温K<3300的暖色调灯具。
（2）显色指数Ra
根据《建筑照明设计标准》4.4.2条：长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数Ra不宜小于80。
（3）采用高效光源
灯的效率是指所消耗的电能中有多少转变为可见光。灯的效率越高，达到同一照度时就越省电。办公楼中应选用具有高光效和光通量维持率高的灯具，以达到照明节能的效果。
国标GB50034-2004第3.2.3条规定：高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯。必须选用稀土三基色荧光灯，其光效更高，显色性好（显色指数Ra＞80），寿命更长。选用功率较大的灯管，功能性照明场所应选用不小于约1200mm长灯管。
（5）天然光的应用
据统计，我国白天照明用电占总照明用电的50%以上。利用天然光照明，不仅能节约电能，而且在自然光下工作，人们不易疲劳，可提高工作效率，也能保证工作人员的健康，是未来办公环境的一种发展趋势。国家标准《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）第6.2.3条指出：有条件时，宜利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明。自然光光导照明系统在多层办公楼中的应用就是很好的案例，这种系统也称光导采光系统，它主要是由采光区域，光导管和漫射区域组成。
2.3照明控制方式
根据办公楼自身特点对照明系统进行分散、集中、手动、自动、经济实用、合理有效的控制，是实现照明艺术性和舒适性的有效手段，也是办公楼照明节能设计的关键所在。照明控制方式按其实现方式可分为传统照明控制、基于DDC的自动照明控制和智能照明控制。
智能照明系统主要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、监控计算机、时钟管理器、手持式编程器等部件组成。
由于智能照明系统能够通过高效的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行效果预先进行光照度设置，不需要的照明时，灯光会自动熄灭，并采用软启动和软关断技术，使得灯具的使用寿命延长，有效地降低了照明系统的运行费用。照明系统在采取这种智能化控制之后，就可以不受光源和灯具的限制，在计算机平台上对整座大楼的照明情况进行控制和管理。这就能在保证照明质量、提高照明效率的情况下，达到预期的节能目标，为整个大楼节约大量的电力资源。
2.4照明配电系统
（1）照明电源线路尽可能采用三相供电，以减少电压损失，并应尽量使三相照明负荷平衡，以免影响光源的发光效率。末端照明配电箱的出线回路也应尽可能三相平衡，最大最小相的负荷电流差不宜超过30%。
（2）减少线路损耗，应选择低损耗配电变压器。系统除了电能总计量外，还应设置低压分项计量装置。办公楼宜按租户或单位设置电能表。分用户计算电量，有利于节约电能。合理提高线路的功率因数。
3照明节能设计实例
现代办公楼的功能日趋复杂，建筑形式也发生了变化，这些变化对照明设计特别是照明节能设计提出了新要求。
3.1开敞办公区域光源和灯具的选择及布置
由本文办公楼的照明节能分析，开敞办公区宜选用配电子镇流器的稀土三基色直管荧光灯：显色指数80、色温4000、光通量3350lm、功率36W；灯具布置采用与外窗平行的布灯形式；采用平行外窗方向顺序就地直接控制灯具；并且使照明回路三相基本平衡。另外，开敞办公区四周一般为大面积落地窗，墙上能布置的插座比较少，而且具体工作位置不定，装修时会根据工作桌面的位置布置大量的计算机或其它插座，因此宜在开敞办公区设有单独的配电箱。
3.2确定照度与功率密度值的关系
开敞办公区照明节能设计的关键之一是如何确定照明照度与功率密度值的关系。
根据平均照度法：
其中式中：E—工作面上的平均照度（lx）；
φ—光源的光通量（lm）；
N—光源数量；
U—利用系数；
A—工作面面积（m2）；
K—灯具的维护系数。
由（3-1）式得
查本文表1，选取E=300lx；查《建筑照明设计标准》中表4.1.6，得K=0.8；查灯具样本并计算，取U=0.59，φ=3350lm。
对于开敞办公区，灯具宜按结构柱跨进行布置。因为虽然这些开敞办公区通常都有吊顶，但是由于面积较大，以后业主很可能根据需要按结构柱跨进行再分隔，所以这里只对一个柱跨进行计算，A=81m2（长=13.5米，宽6米），代入（3-2）式，
考虑到灯具照度均匀度，N取8。
计算功率密度：
＜11W/m2
满足《建筑照明设计标准》强制性条文6.1.2，因此，每个柱跨内选8个灯。
4 结束语
电气照明系统是建筑物内的能耗大户，在工程设计阶段就应采用一系列节能设计措施，采用优化设计方案、选用节能设备和器材、采用一些合理和先进的照明设备控制方式来降低办公建筑照明工程运行使用中的能耗。这些措施在诸多的工程案例中都得到验证，这充分说明电气照明系统的节能在工程设计阶段就要重视，并采取行之有效的节能设计措施是可以达到预期的节能目标的。
参考文献
[1]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇电气[M].北京：中国计划出版社，2007：31-51.
[2]中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范JGJ16-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：120-141.
[3]中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准GB50034-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
关键词：照明节能；设计；控制方式；分析；建筑
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
在公共建筑大约有50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，20%～30%用于照明。因此“电气照明节能”是一个众人关注的课题，并且这一课题贯穿于电气照明工程建设的设计、施工、运行、管理全过程。显然，对于电气照明系统节能控制，应在系统构成的初始阶段即工程设计阶段，就要充分考虑节能技术的应用。在工程设计中做好电气照明设计方案的优化，正确选用节能设备和器材，对照明设备采用节能控制方式，从而达到电气照明工程的节能目标。
2 办公楼建筑电气照明节能的设计
在保证电气照明质量的前提下，尽可能节约照明用电。照明节能主要是通过采用高效节能照明产品、提高质量、优化照明设计等手段达到受益的目的，即节能但不牺牲质量。应符合GB 50034-2004《建筑照明设计标准》。
2.1照明功率密度值
遵循规范中规定的各项照明指标，如表1所示。其中照明功率密度值（LPD）是照明节能的重要评价指标。不同种类的场所有不同的功率密度值，各房间或场所的照明功率密度值不应大于规范中规定的值。
表1 各项照明指标
（1）在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%～+10%的偏差。此偏差只适用于装10个灯具以上的照明场所，当小于10个灯具时，允许适当超过此偏差。
（2）照明功率密度值不应大于上表中的规定。当房间或场所的照度值高于或低于规定的照度值时，其照明功率密度值应按比例提高或折减。
2.2光源和灯具的选择
《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇电气》中指出：照明节能应通过选择合理的照度标准，选用合适的光源及高效节能灯具，采用合理的灯具安装及照明配电系统，并根据建筑的使用条件和天然采光状况采用合理有效的照明控制装置来实施。
（1）色温K
根据《建筑照明设计标准》4.4.1条和《民用建筑电气设计规范》10.2.3条，总结得出：办公楼中办公室、会议室等一般工作场所宜选用3300≤K≤5300的灯具；设计室、计算机房等高照度场所宜选用色温K>5300的冷色调灯具，以避免使工作场所的色彩环境发生变化而影响原有设计的色彩意图；多功能廳、陈列厅等场所宜选用色温K<3300的暖色调灯具。
（2）显色指数Ra
根据《建筑照明设计标准》4.4.2条：长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数Ra不宜小于80。
（3）采用高效光源
灯的效率是指所消耗的电能中有多少转变为可见光。灯的效率越高，达到同一照度时就越省电。办公楼中应选用具有高光效和光通量维持率高的灯具，以达到照明节能的效果。
国标GB50034-2004第3.2.3条规定：高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯。必须选用稀土三基色荧光灯，其光效更高，显色性好（显色指数Ra＞80），寿命更长。选用功率较大的灯管，功能性照明场所应选用不小于约1200mm长灯管。
（5）天然光的应用
据统计，我国白天照明用电占总照明用电的50%以上。利用天然光照明，不仅能节约电能，而且在自然光下工作，人们不易疲劳，可提高工作效率，也能保证工作人员的健康，是未来办公环境的一种发展趋势。国家标准《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）第6.2.3条指出：有条件时，宜利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明。自然光光导照明系统在多层办公楼中的应用就是很好的案例，这种系统也称光导采光系统，它主要是由采光区域，光导管和漫射区域组成。
2.3照明控制方式
根据办公楼自身特点对照明系统进行分散、集中、手动、自动、经济实用、合理有效的控制，是实现照明艺术性和舒适性的有效手段，也是办公楼照明节能设计的关键所在。照明控制方式按其实现方式可分为传统照明控制、基于DDC的自动照明控制和智能照明控制。
智能照明系统主要由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、监控计算机、时钟管理器、手持式编程器等部件组成。
由于智能照明系统能够通过高效的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行效果预先进行光照度设置，不需要的照明时，灯光会自动熄灭，并采用软启动和软关断技术，使得灯具的使用寿命延长，有效地降低了照明系统的运行费用。照明系统在采取这种智能化控制之后，就可以不受光源和灯具的限制，在计算机平台上对整座大楼的照明情况进行控制和管理。这就能在保证照明质量、提高照明效率的情况下，达到预期的节能目标，为整个大楼节约大量的电力资源。
2.4照明配电系统
（1）照明电源线路尽可能采用三相供电，以减少电压损失，并应尽量使三相照明负荷平衡，以免影响光源的发光效率。末端照明配电箱的出线回路也应尽可能三相平衡，最大最小相的负荷电流差不宜超过30%。
（2）减少线路损耗，应选择低损耗配电变压器。系统除了电能总计量外，还应设置低压分项计量装置。办公楼宜按租户或单位设置电能表。分用户计算电量，有利于节约电能。合理提高线路的功率因数。
3照明节能设计实例
现代办公楼的功能日趋复杂，建筑形式也发生了变化，这些变化对照明设计特别是照明节能设计提出了新要求。
3.1开敞办公区域光源和灯具的选择及布置
由本文办公楼的照明节能分析，开敞办公区宜选用配电子镇流器的稀土三基色直管荧光灯：显色指数80、色温4000、光通量3350lm、功率36W；灯具布置采用与外窗平行的布灯形式；采用平行外窗方向顺序就地直接控制灯具；并且使照明回路三相基本平衡。另外，开敞办公区四周一般为大面积落地窗，墙上能布置的插座比较少，而且具体工作位置不定，装修时会根据工作桌面的位置布置大量的计算机或其它插座，因此宜在开敞办公区设有单独的配电箱。
3.2确定照度与功率密度值的关系
开敞办公区照明节能设计的关键之一是如何确定照明照度与功率密度值的关系。
根据平均照度法：
其中式中：E—工作面上的平均照度（lx）；
φ—光源的光通量（lm）；
N—光源数量；
U—利用系数；
A—工作面面积（m2）；
K—灯具的维护系数。
由（3-1）式得
查本文表1，选取E=300lx；查《建筑照明设计标准》中表4.1.6，得K=0.8；查灯具样本并计算，取U=0.59，φ=3350lm。
对于开敞办公区，灯具宜按结构柱跨进行布置。因为虽然这些开敞办公区通常都有吊顶，但是由于面积较大，以后业主很可能根据需要按结构柱跨进行再分隔，所以这里只对一个柱跨进行计算，A=81m2（长=13.5米，宽6米），代入（3-2）式，
考虑到灯具照度均匀度，N取8。
计算功率密度：
＜11W/m2
满足《建筑照明设计标准》强制性条文6.1.2，因此，每个柱跨内选8个灯。
4 结束语
电气照明系统是建筑物内的能耗大户，在工程设计阶段就应采用一系列节能设计措施，采用优化设计方案、选用节能设备和器材、采用一些合理和先进的照明设备控制方式来降低办公建筑照明工程运行使用中的能耗。这些措施在诸多的工程案例中都得到验证，这充分说明电气照明系统的节能在工程设计阶段就要重视，并采取行之有效的节能设计措施是可以达到预期的节能目标的。
参考文献
[1]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇电气[M].北京：中国计划出版社，2007：31-51.
[2]中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范JGJ16-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：120-141.
[3]中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准GB50034-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.