關于建筑照明中節能理論的探討
上傳人:admin 上傳時間: 2007-10-30 瀏覽次數: 297 |
降低建筑能耗,實現可持續發展,是當前的惟一可行之路。建筑能耗包括采暖、空調、熱水供應、照明、炊事和家用電器等方面,而照明節能是建筑節能的重要組成部分。具統計,2005年,我國總用電量約為24000億kWh,照明為3000億kWh,且每年以13%~14%的速度遞增,預計到2010年,照明將超過5000億kWh,新增照明用電2000億kWh。若要完成國民經濟和社會發展十一五規劃綱要要求節能的20%目標,便意味著照明要減少用電1000億kWh。為了實現這一目標,必須采取相應措施,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、用之不竭的無污染的綠色潔凈能源。充分開發并有效利用天然光,勢必對我國的現代化建設起到加速推動作用。目前利用天然光主要有以下幾種:
導光管法。用導光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內需要采光的地方;光導纖維法。采用光率的光導纖維將光線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光反射到室內需要采光的地方;光電效應法。根據光電效應把太陽光直接變成電能供照明使用,太陽能電池就屬于這類換能器件和光-熱-電-光轉換法,用太陽光集光器將吸收的光轉化為熱能產生的蒸汽,用蒸汽驅動汽輪機發電,作為照明電源。
工程中充分利用天然光是需要多專業人員密切配合的,通常要對建筑采光、天然光在建筑中的作用進行綜合分析,建立建筑物的采光設計模擬,計算大量數據才能實現的。
合理選用光源、燈具及附件
節能照明光源原則:高度較低房間,如辦公室、教室、會議室及儀表、電子等生產車間宜采用細管徑直管形熒光燈;商店營業廳宜采用細管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率的金屬鹵化物燈;高度較高的工業廠房,應按照生產使用要求,采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈,亦可采用大功率細管徑熒光燈;一般照明場所不宜采用熒光高壓汞燈,不應采用自鎮流熒光高壓汞燈;一般情況下,室內外照明不應采用普通照明白熾燈,在特殊情況下需采用時,其額定功率不應超過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、圖書館、公共場所等。熒光燈應以直管熒光燈為主,直管熒光燈應選用細管徑型(≤26mm),有條件時應選用直管稀土三基色細管熒光燈,以達到光效高、壽命長、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,以節約能源。在選擇光源時,應盡量減少白熾燈的使用量,但在下列場所可采用白熾燈。它包括要求瞬時啟動和連續調光的場所,使用其它光源技術經濟不合理時;對防止電磁干擾要求嚴格的場所;開關燈頻繁的場所;照度要求不高,且照明時間較短的場所和對裝飾有特殊要求的場所。
金屬鹵化物燈的選用:一般室內空間高度大于5m且對顯色性有一定要求時宜采用金屬鹵化物燈;體育館的比賽場地因其對照明質量與照度水平及光效有較高的要求宜采用金屬鹵化物燈;一般照明場所不宜采用熒光高壓汞燈,不應采用自鎮流熒光高壓汞燈,可用金屬鹵化物燈來代替熒光高壓汞燈;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、長壽命、光效高,可用于商業場所的一般照明或重點照明;金屬鹵化物燈的光效和壽命與其工作位置有關,應根據工作時水平和垂直位置,選擇合適的工作位置類型。
高壓鈉燈的選用:高壓鈉燈的發光特性與燈內的鈉蒸氣壓有關,標準高壓鈉燈光效高,顯色性較差,適用于顯色性無要求的場所;對顯色性要求不高的場所,宜選用顯色性改進型高壓鈉燈;有調光要求時,高壓鈉燈可進行調光,光輸出可以調至正常值一半,系統的功耗減少到正常值的65%。
LED的選用:與傳統的照明技術相比,LED最大的區別是結構和材料的不同,它是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體,發光效率并不高,但它的光譜全部集中于可見光頻段,效率可達80%-90%,同等光效的白熾燈可見光效僅為10%-20%,單體LED的功率一般在0.05-1W,并且具備高效節能、綠色環保、長壽命、調節方便等優點。但以現今的LED技術,要完全取代傳統照明,尚需時日。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,而增加電流所產生的熱量又會在短時間達到LED可以承受的極限而燒毀,整個過程只在短短的數小時;第二是現今市場流通的LED晶片,它的光通量到達極限也不能達到照明所需的流明值;第三是光衰,如不能解決以上兩種問題,強行將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,發光二極管LED必將取代傳統照明。
燈具及附件的選用:對于提高照明系統的效率及達到照明節能的目的,不僅要合理選用高效光源,同時也要選用高效燈具。燈具的選擇應符合下列規定:燈具高掛時宜采用開敞式結構燈具;而低吊的燈具可采用封閉式結構;除裝飾需要外,應優先選用直射光通比例高、控光性能合理的高效燈具。燈具的結構和材質應易于維護清潔和更換光源;除建筑裝飾燈具外,室內用燈具效率不宜低于0.7,裝有遮光格柵時不低于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,有吊頂的辦公室應將照明燈具與空調風口結合設置,以保證最佳的光通量輸出和應按室形指數選燈(見表)。
對于氣體放電光源,電器附件的耗電量約占照明系統總耗電量的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、壽命長等優點,成為室內照明的主要光源,并廣泛用于各領域。其種類分為電感鎮流器和電子鎮流器兩種。電子鎮流器與電感鎮流器比較,有以下優點:高功率因數,功率因數是衡量發電利用率的一個重要指標。功率因數越低,無功電流越大,能供給用戶的實際功率就越低。電感鎮流器功率因數低,大約在0.4~0.6,致使大量無功功率,增大了照明線路電流和變壓器容量,從而大大增加線路和變壓器損耗,也加大了電能損失,降低照明質量,同時對電網的運行帶來威脅。安裝補償電容后,明顯加大了諧波電流,因而對電網及網內其他儀器設備造成干擾和危害。高性能電子鎮流器功率因數≥0.97,只有3%左右的無功損耗,無功節電45%以上;諧波含量小,使輸入電流波形畸變小,對電網幾乎無污染;并且可減少供電設備的增容;發光效率高,因為電子鎮流器是高頻激勵,使熒光燈的發光效率比使用電感鎮流器時高很多。一般電子鎮流器為70lm /W,而電感鎮流器只有50lm /W;無頻閃,電感鎮流器供電的熒光燈有50閃爍,會嚴重影響工作者的視力。而電子鎮流器在超音頻下工作,就消除了頻閃效應;無噪聲,因電感鎮流器有鐵芯,如工藝不當會發生50周交流蜂音,噪聲刺耳,而電子鎮流器在超音頻下工作,沒有噪音,提高了環境的舒適感;起動快速可靠。電感鎮流器用雙金屬片啟動,有觸點接觸火花及接觸不良現象,且往往受氣溫和電網電壓的影響,冬天氣溫低,啟輝器不易起跳,用電高峰電網電壓低時,也難起跳。由于不能一次啟動,多次啟動易損壞燈管陰極,縮短燈管壽命。而電子鎮流器是用高頻高壓氣體產生輝光放電,即使在-25℃的低溫,120V的低電壓下,也能使燈管點燃,而且可一次性快速可靠地啟動;體積小、重量輕。電子鎮流器因為沒有鐵芯和線圈,其重量只有電感鎮流器的十分之一;體積也小,使整套燈具輕量化;節能效果顯著。電感鎮流器工作頻率為50Hz,電子鎮流器工作頻率為20~50kHz,燈管在高頻下發光效率比工頻提高10%,因而電子鎮流器比電感鎮流器點燈亮度提高。另外,電子鎮流器自身耗電少,如在同等亮度下,采用電子鎮流器比電感鎮流器節電約20~30%。以一只36W熒光燈為例。由于電感鎮流器自身鐵芯和線圈物鐵損和銅損占總功率的20%,其功耗可達8W左右。而電子鎮流器自身僅耗1~2W。
綜上所述,當熒光燈作為照明主光源時,應盡可能的采用電子鎮流器,以達到節能等目的。
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