绿色照明工程的探讨

黄广国, 张卫芳

(大卫国际建筑设计有限公司, 山东 济南 250100)



绿色照明工程的探讨

黄广国, 张卫芳

(大卫国际建筑设计有限公司, 山东 济南 250100)

结合实际照明工程项目,从照明器材的合理选择、智能照明控制系统、自然光的应用等方面探讨了绿色照明工程设计。提出绿色照明工程设计时要选择高效节能的光源、照明灯具及灯用电器附件,采用智能照明控制系统,实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制,并合理地利用自然光。

绿色照明; 公共建筑; 智能照明控制系统; 自然采光

黄广国(1981—),男,工程师,从事建筑能耗监测与节能控制方面的工作。

0 引 言

国家发展改革委于2004年底发布了我国第一个《节能中长期专项规划》,其中绿色照明工程被列为重点工程,指出重点是在公用设施、宾馆、商厦、写字楼、体育场馆、居民楼中推广高效节电照明系统[1]。

绿色照明设计中的一项重要内容是照明设计节能,即在遵循照明设计标准,保证人们工作、学习、生活环境要求的前提下,最科学、有效地利用照明用电。我国公共建筑中照明能耗约占建筑总能耗的1/3,因此推行绿色照明势在必行。本文结合绿色建筑龙奥金座项目,对绿色照明工程设计进行了探讨。

1 工程概况

龙奥金座项目为高层办公建筑,工程投资3.23亿元,总建筑面积为100 576.8 m2,建筑高度为92.10 m。该工程主楼采用框架核心筒结构,裙房框架结构,均采用筏板基础,建筑主楼19层,裙房3层,地下3层;主楼距离北侧规划路29.20 m,距离经十东路75 m,距离西侧规划路18.90 m,距离奥体东路106.5 m;主楼分为三个塔楼,呈品字形布置,两侧塔楼在下,中间塔楼在上;北向入口为主入口,南向入口为次入口。该项目为山东省第一批通过国家评审的绿色三星级公共建筑。

龙奥金座总平面图如图1所示。

图1 龙奥金座总平面图

2 照明器材的合理选择

该工程中办公照明采用高效LED照明光源,灯具利用效率高,光通量损失小,其照明单位功率密度值远低于GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中的目标值。

2.1 高效节能的光源

白炽灯价格便宜,安装维护简单,缺点是发光率太低,因此目前常被各种发光率高、光色好、显色性能优异的新光源取代。用卤钨灯取代普通照明白炽灯,节电50%～60%;用自镇流单端荧光灯取代白炽灯,节电70%～80%;用直管型荧光灯取代白炽灯和直管型荧光灯的升级换代,节电70%～90%。因此,应大力推广高压钠灯、金属卤化物灯、低压钠灯、LED的应用。

LED性能与传统光源比较如表1所示。

表1 LED的性能与传统光源比较

由表1可以看出,LED的寿命远高于传统灯具,光效高于白炽灯和荧光灯,且LED多为面光源,其灯具效率远高于传统光源,色温、显色指数较高,满足控制室的要求。办公环境LED照明实景如图2所示。

图2 办公环境LED照明实景

与传统光源相比,LED更符合高效光源的要求,而且在节能、环保、安全、舒适方面都有突出的表现,更有利于实现绿色照明。随着照明技术的发展,LED光效可大大提高,照明二次配光的日益成熟也能弥补其照明效果上的不足,因此具有很好的应用前景[2]。

2.2 采用高效节能照明灯具

选用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式灯具;选用与光源、电器附件协调配套的灯具。

2.3 采用高效节能的灯用电器附件

T8型36 W直管荧光灯镇流器性能比较如表2所示。

表2 T8型36 W直管荧光灯镇流器性能比较

由表2可知,应按不同条件选用电子式或节能电感型镇流器。电子镇流器以更好的能效、无频闪、无噪声、功率因数高等优势而得到更广泛的应用,但电子镇流器宜选用谐波含量低的L级产品,并且对谐波含量,特别是三次谐波含量提出具体限值。

GB 50034—2013第6.2.7条规定:“一些场所宜选用感应式自动控制的发光二极管灯:① 旅馆、居住建筑及其他公共建筑的走廊、楼梯间、厕所等场所;② 地下车库的行车道、停车位;③ 无人长时间逗留,只进行检查、巡视和短时操作等的工作场所”。因此工程设计中,灯具宜采用各种照明节能的控制设备或器件,如光传感器、热辐射传感器、超声传感器等。

3 智能照明控制系统

为确保照明灯具正常、可靠工作,应对有关的照明系统进行合理的设计。当照明功率不大时,可以与其他电力设备共用变压器,但照明最好由独立馈电线供电,以保持相对稳定的电压。当照明安装功率较大时,采用专用变压器,有利于电压稳定,以保证照度的稳定和光源的使用寿命。照明配电系统的接线应保证三相负荷均衡,减小各相电压偏差。另外,还应重视线路的连接,减少分支线路的长度,从而减少线路的接触电阻,进一步降低线路损耗和连接不良引起的能耗和起火危险。

目前,国内一些智能大厦大多采用楼宇自控系统来监控照明,以电气触点来实现区域控制、定时通断、中央监控等功能。由于照明控制系统在BA系统中并非独立,在楼宇自控系统出现故障时照明系统受到影响,同时其控制功能简单,现场无法干预照明状态,故使用有一定的局限性。

随着微电子技术与数字化技术的发展,智能化照明系统应运而生,其有一套独立的控制协议,相对BA系统较简单,完全能满足对照明控制的要求,价格也更有竞争力。因此,采用智能照明控制系统会使设计更简单,安装更快捷,使用更灵活,管理更方便[3]。

该工程中公共空间及大会议室采用智能照明控制系统。公共空间主机设置在物业管理办公室,会议室主机设置在设备间。各种具备独立控制功能的模块连接在计算机数据线上,组成独立的照明控制系统,实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制。大会议室的智能照明控制系统可以实现场景控制,可有多路照明回路。对每一回路的亮度调整后,达到某种灯光气氛(称为场景),可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境),切换场景时使灯光柔和变化[4]。

智能照明控制系统由调光模块、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(大型网络需要线路耦合器连接)、时钟管理器等部件组成。所有单元器件(除电源外)均内置微处理器和储存单元,由信号线(双绞线或光纤等)连接到网络。每个单元均设置唯一的单元地址,并使用软件设定其功能,通过输出单元控制各照明回路的负载。

3.1 系统特点

智能照明控制系统具有以下特点:

(1) 系统是全数字、模块化、分布式总线型控制系统,将控制功能分散给各功能模块。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信,可靠性高,控制灵活。

(2) 系统根据某区域的功能,每天不同时间根据室外光亮度自动调节照明,进行场景预设,由楼宇自控系统或分控制器通过调光模块自动调节。

(3) 照明控制系统分为独立子网式系统,特定于房间或大型的联网系统。

(4) 联网系统具有标准的串行端口,可以较容易地集成到楼宇自控系统的中央控制器,或与其他控制系统组网。

(5) 可对白炽灯、荧光灯等多种光源进行调光,对各种场合的灯光进行控制,满足各种环境对照明控制得要求。

(6) 数据传输方式在国际上尚无统一的标准,目前主要有光纤传输方式、双绞线传输方式、电力载波传输方式和无线射频传输方式等。

3.2 系统控制方式

智能照明控制系统常用的控制方式有场景控制、群组组合控制、定时控制、天文时钟、光感探头控制、就地控制、远程控制、图示化监控、应急处理、日程计划安排等。

(1) 场景控制,用户预设多种场景,按动按键即可调用需要的场景。多功能厅、会议室、体育场馆、博物馆、美术馆、高级住宅等场所采用该控制方式。

(2) 群组组合控制,可设定按键对多个配电箱(跨区)中的照明回路进行开关控制。

(3) 定时控制,根据预先设定的时间,触发相应的场景,使灯光打开或关闭,适用于地下车库等大型面积场所。

(4) 天文时钟,输入当地的经纬度,根据系统自动推算的当天日出、日落时间,控制照明场景的开关,特别适用于夜景照明、道路照明。

(5) 光感探头控制,根据光感探头探测到的照度来控制照明场所相关灯具的打开或关闭,常应用在写字楼、图书馆等场所。靠近外窗的灯具可采用光感探头,根据自然光的亮度进行开/关操作。

(6) 就地控制,一般情况下,控制过程自动进行;在某些情况下,可使用控制面板来强制调用需要的照明场景模式。

(7) 远程控制,通过互联网对照明控制系统进行远程监控。可对系统的各个照明控制箱的照明参数进行设定、修改,对照明状态进行监视、控制。

(8) 图示化监控,用户可以使用电子地图对整个控制区域的照明进行控制,将整个建筑的平面图输入系统中,用各种不同的颜色来表示该区域当前的状态。

(9) 应急处理,在接收到安保系统、消防系统的警报后,自动将指定区域照明全部打开。

(10) 日程计划安排,可设定每天不同时间的照明场景状态,并对场景调用情况进行记录、打印输出,方便管理。

4 自然光的应用

GB 50034—2013第3.1.1条规定:在满足标准照度的前提下应恰当地选用一般照明、局部照明、混合照明三种方式,充分发挥照明效果。

在技术经济条件允许的情况下,宜采用各种导光装置,如导光管、光导纤维等,或采用各种反光装置,如利用安装在窗户上的反光板和棱镜等使光折向房间,以提高房间照度,节约电能。

该项目地下室、裙房采用光导照明技术,通过采光罩采集室外自然光线,并导入系统内重新分配,再经过特殊制作的光导管,由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到任何需要光线的地方。管道式日光照明装置如图3所示。该项目设计将光导照明纳入建筑设备监控系统,采用光导照明和电光源相结合的控制理念,有效地减少电能消耗,显著改善室内环境。

图3 管道式日光照明装置

5 结 语

龙奥金座项目运营表明,绿色照明设计方案中采用照明控制技术可实现12%～15%的节能量,照明管理技术可实现5%～7%的节能量,共计20%左右。因此,在设计中考虑各种可行的措施,获得经济、技术指标良好的照明节能方案,并选用高效节能设备,达到节能的目的。

[1] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2010[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2] 郭邵卿.LED灯具在民用建筑绿色设计中的应用[J].山西建筑,2015,41(6):129-131.

[3] 李霞.公共建筑绿色照明设计策略分析[J].中国高新技术企业,2015(16):78-80.

[4] 尤嘉莉.建筑电气绿色照明设计初探[J].规划与设计,2014(3):34-36.

[5] 谢秀颖,郭宏祥.电气照明技术[M].北京:中国电力出版社,2008.

Discussion on Green Lighting Engineering

HUANG Guangguo,ZHANG Weifang

(Dawei International Architectural Design Co., Ltd., Ji’nan 250101, China)

Combining by an actural lighting project,this paper discussed the design of green lighting engineering including reasonable choice of lighting equipment,intelligent lighting control system and use of natural light.It is pointed out that the high efficiency and energy-saving light source,lighting lamps and electrical accessories of lighting lamp should be selected in the design of green lighting engineering,and the intelligent lighting control system which achieves the all kinds of intelligent managements and automatic control is adopted.The natural light should be utilized reasonably.

green lighting; public building; intelligent lighting control system; natural lighting

TU 201.5

B

1674-8417(2016)09-0055-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.09.013

2016-05-06

张卫芳(1989—),男,工程师,从事建筑电气设计工作。