關(guān)于建筑照明中節(jié)能理論的探討
上傳人:admin 上傳時(shí)間: 2007-10-30 瀏覽次數(shù): 297 |
降低建筑能耗,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,是當(dāng)前的惟一可行之路。建筑能耗包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明、炊事和家用電器等方面,而照明節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分。具統(tǒng)計(jì),2005年,我國(guó)總用電量約為24000億kWh,照明為3000億kWh,且每年以13%~14%的速度遞增,預(yù)計(jì)到2010年,照明將超過(guò)5000億kWh,新增照明用電2000億kWh。若要完成國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十一五規(guī)劃綱要要求節(jié)能的20%目標(biāo),便意味著照明要減少用電1000億kWh。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須采取相應(yīng)措施,如充分利用天然光、合理選用光源、燈具及附件和采用照明智能控制系統(tǒng)等方法。
充分利用天然光
天然光是一種取之不盡、用之不竭的無(wú)污染的綠色潔凈能源。充分開(kāi)發(fā)并有效利用天然光,勢(shì)必對(duì)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)起到加速推動(dòng)作用。目前利用天然光主要有以下幾種:
導(dǎo)光管法。用導(dǎo)光管將太陽(yáng)集光器收集的光線(xiàn)傳送到室內(nèi)需要采光的地方;光導(dǎo)纖維法。采用光率的光導(dǎo)纖維將光線(xiàn)引到需要采光的地方;棱鏡組多次反射法。用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽(yáng)光傳送到需要采光的部位;平面反向鏡反射法。用反光鏡一次將太陽(yáng)光反射到室內(nèi)需要采光的地方;光電效應(yīng)法。根據(jù)光電效應(yīng)把太陽(yáng)光直接變成電能供照明使用,太陽(yáng)能電池就屬于這類(lèi)換能器件和光-熱-電-光轉(zhuǎn)換法,用太陽(yáng)光集光器將吸收的光轉(zhuǎn)化為熱能產(chǎn)生的蒸汽,用蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電,作為照明電源。
工程中充分利用天然光是需要多專(zhuān)業(yè)人員密切配合的,通常要對(duì)建筑采光、天然光在建筑中的作用進(jìn)行綜合分析,建立建筑物的采光設(shè)計(jì)模擬,計(jì)算大量數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)的。
合理選用光源、燈具及附件
節(jié)能照明光源原則:高度較低房間,如辦公室、教室、會(huì)議室及儀表、電子等生產(chǎn)車(chē)間宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈;商店?duì)I業(yè)廳宜采用細(xì)管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率的金屬鹵化物燈;高度較高的工業(yè)廠房,應(yīng)按照生產(chǎn)使用要求,采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈,亦可采用大功率細(xì)管徑熒光燈;一般照明場(chǎng)所不宜采用熒光高壓汞燈,不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈;一般情況下,室內(nèi)外照明不應(yīng)采用普通照明白熾燈,在特殊情況下需采用時(shí),其額定功率不應(yīng)超過(guò)100W。
熒光燈的選用:熒光燈主要使用于層高不高的房間(4.5m以下)如辦公、商店、教室、圖書(shū)館、公共場(chǎng)所等。熒光燈應(yīng)以直管熒光燈為主,直管熒光燈應(yīng)選用細(xì)管徑型(≤26mm),有條件時(shí)應(yīng)選用直管稀土三基色細(xì)管熒光燈,以達(dá)到光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性好的要求。在照度相同的條件下可采用緊湊型熒光燈取代白熾燈,以節(jié)約能源。在選擇光源時(shí),應(yīng)盡量減少白熾燈的使用量,但在下列場(chǎng)所可采用白熾燈。它包括要求瞬時(shí)啟動(dòng)和連續(xù)調(diào)光的場(chǎng)所,使用其它光源技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時(shí);對(duì)防止電磁干擾要求嚴(yán)格的場(chǎng)所;開(kāi)關(guān)燈頻繁的場(chǎng)所;照度要求不高,且照明時(shí)間較短的場(chǎng)所和對(duì)裝飾有特殊要求的場(chǎng)所。
金屬鹵化物燈的選用:一般室內(nèi)空間高度大于5m且對(duì)顯色性有一定要求時(shí)宜采用金屬鹵化物燈;體育館的比賽場(chǎng)地因其對(duì)照明質(zhì)量與照度水平及光效有較高的要求宜采用金屬鹵化物燈;一般照明場(chǎng)所不宜采用熒光高壓汞燈,不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈,可用金屬鹵化物燈來(lái)代替熒光高壓汞燈;陶瓷金屬鹵化物燈具有比石英金屬鹵化物燈更好的顯色性、長(zhǎng)壽命、光效高,可用于商業(yè)場(chǎng)所的一般照明或重點(diǎn)照明;金屬鹵化物燈的光效和壽命與其工作位置有關(guān),應(yīng)根據(jù)工作時(shí)水平和垂直位置,選擇合適的工作位置類(lèi)型。
高壓鈉燈的選用:高壓鈉燈的發(fā)光特性與燈內(nèi)的鈉蒸氣壓有關(guān),標(biāo)準(zhǔn)高壓鈉燈光效高,顯色性較差,適用于顯色性無(wú)要求的場(chǎng)所;對(duì)顯色性要求不高的場(chǎng)所,宜選用顯色性改進(jìn)型高壓鈉燈;有調(diào)光要求時(shí),高壓鈉燈可進(jìn)行調(diào)光,光輸出可以調(diào)至正常值一半,系統(tǒng)的功耗減少到正常值的65%。
LED的選用:與傳統(tǒng)的照明技術(shù)相比,LED最大的區(qū)別是結(jié)構(gòu)和材料的不同,它是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體,發(fā)光效率并不高,但它的光譜全部集中于可見(jiàn)光頻段,效率可達(dá)80%-90%,同等光效的白熾燈可見(jiàn)光效僅為10%-20%,單體LED的功率一般在0.05-1W,并且具備高效節(jié)能、綠色環(huán)保、長(zhǎng)壽命、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。但以現(xiàn)今的LED技術(shù),要完全取代傳統(tǒng)照明,尚需時(shí)日。第一是LED自身的工作溫度,LED本身只可以在較低的溫度下使用,要加大照度必須增加電壓和電流量,而增加電流所產(chǎn)生的熱量又會(huì)在短時(shí)間達(dá)到LED可以承受的極限而燒毀,整個(gè)過(guò)程只在短短的數(shù)小時(shí);第二是現(xiàn)今市場(chǎng)流通的LED晶片,它的光通量到達(dá)極限也不能達(dá)到照明所需的流明值;第三是光衰,如不能解決以上兩種問(wèn)題,強(qiáng)行將LED以集群方式安裝在照明燈具中,LED的整體衰減至少要比正常衰減快一倍。因此發(fā)光二極管LED尚未作為普通照明光源推廣,但鑒于它的綜合性能,發(fā)光二極管LED必將取代傳統(tǒng)照明。
燈具及附件的選用:對(duì)于提高照明系統(tǒng)的效率及達(dá)到照明節(jié)能的目的,不僅要合理選用高效光源,同時(shí)也要選用高效燈具。燈具的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定:燈具高掛時(shí)宜采用開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)燈具;而低吊的燈具可采用封閉式結(jié)構(gòu);除裝飾需要外,應(yīng)優(yōu)先選用直射光通比例高、控光性能合理的高效燈具。燈具的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)應(yīng)易于維護(hù)清潔和更換光源;除建筑裝飾燈具外,室內(nèi)用燈具效率不宜低于0.7,裝有遮光格柵時(shí)不低于0.6,室外用燈具效率不宜低于0.5,室外投光燈燈具效率不宜低于0.6;在可能的情況下,有吊頂?shù)霓k公室應(yīng)將照明燈具與空調(diào)風(fēng)口結(jié)合設(shè)置,以保證最佳的光通量輸出和應(yīng)按室形指數(shù)選燈(見(jiàn)表)。
對(duì)于氣體放電光源,電器附件的耗電量約占照明系統(tǒng)總耗電量的10%~20%,因此推廣使用低能耗的電器附件也是不可輕視的措施。
熒光燈以其光效高、光色可選、熱輻射小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),成為室內(nèi)照明的主要光源,并廣泛用于各領(lǐng)域。其種類(lèi)分為電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器兩種。電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器比較,有以下優(yōu)點(diǎn):高功率因數(shù),功率因數(shù)是衡量發(fā)電利用率的一個(gè)重要指標(biāo)。功率因數(shù)越低,無(wú)功電流越大,能供給用戶(hù)的實(shí)際功率就越低。電感鎮(zhèn)流器功率因數(shù)低,大約在0.4~0.6,致使大量無(wú)功功率,增大了照明線(xiàn)路電流和變壓器容量,從而大大增加線(xiàn)路和變壓器損耗,也加大了電能損失,降低照明質(zhì)量,同時(shí)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)威脅。安裝補(bǔ)償電容后,明顯加大了諧波電流,因而對(duì)電網(wǎng)及網(wǎng)內(nèi)其他儀器設(shè)備造成干擾和危害。高性能電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)≥0.97,只有3%左右的無(wú)功損耗,無(wú)功節(jié)電45%以上;諧波含量小,使輸入電流波形畸變小,對(duì)電網(wǎng)幾乎無(wú)污染;并且可減少供電設(shè)備的增容;發(fā)光效率高,因?yàn)殡娮渔?zhèn)流器是高頻激勵(lì),使熒光燈的發(fā)光效率比使用電感鎮(zhèn)流器時(shí)高很多。一般電子鎮(zhèn)流器為70lm /W,而電感鎮(zhèn)流器只有50lm /W;無(wú)頻閃,電感鎮(zhèn)流器供電的熒光燈有50閃爍,會(huì)嚴(yán)重影響工作者的視力。而電子鎮(zhèn)流器在超音頻下工作,就消除了頻閃效應(yīng);無(wú)噪聲,因電感鎮(zhèn)流器有鐵芯,如工藝不當(dāng)會(huì)發(fā)生50周交流蜂音,噪聲刺耳,而電子鎮(zhèn)流器在超音頻下工作,沒(méi)有噪音,提高了環(huán)境的舒適感;起動(dòng)快速可靠。電感鎮(zhèn)流器用雙金屬片啟動(dòng),有觸點(diǎn)接觸火花及接觸不良現(xiàn)象,且往往受氣溫和電網(wǎng)電壓的影響,冬天氣溫低,啟輝器不易起跳,用電高峰電網(wǎng)電壓低時(shí),也難起跳。由于不能一次啟動(dòng),多次啟動(dòng)易損壞燈管陰極,縮短燈管壽命。而電子鎮(zhèn)流器是用高頻高壓氣體產(chǎn)生輝光放電,即使在-25℃的低溫,120V的低電壓下,也能使燈管點(diǎn)燃,而且可一次性快速可靠地啟動(dòng);體積小、重量輕。電子鎮(zhèn)流器因?yàn)闆](méi)有鐵芯和線(xiàn)圈,其重量只有電感鎮(zhèn)流器的十分之一;體積也小,使整套燈具輕量化;節(jié)能效果顯著。電感鎮(zhèn)流器工作頻率為50Hz,電子鎮(zhèn)流器工作頻率為20~50kHz,燈管在高頻下發(fā)光效率比工頻提高10%,因而電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器點(diǎn)燈亮度提高。另外,電子鎮(zhèn)流器自身耗電少,如在同等亮度下,采用電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器節(jié)電約20~30%。以一只36W熒光燈為例。由于電感鎮(zhèn)流器自身鐵芯和線(xiàn)圈物鐵損和銅損占總功率的20%,其功耗可達(dá)8W左右。而電子鎮(zhèn)流器自身僅耗1~2W。
綜上所述,當(dāng)熒光燈作為照明主光源時(shí),應(yīng)盡可能的采用電子鎮(zhèn)流器,以達(dá)到節(jié)能等目的。
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