公共建筑照明能耗分析与控制

公共建筑照明能耗分析与控制

1亚洲灯光现状由于照明在建筑材料的能耗中起着重要作用，它在节能方面表现出很大的挖掘潜力。伴随世界经济的发展,人们通常会新修道路、公共设施,扩展居民区,这些措施都会相应带来照明设施的增加,甚至从太空中也能看到灯光强度的增加。有些科学家通过对夜间灯光的卫星数据与国内生产总值统计数据进行比较,找到夜间灯光强度与一个国家的国内生产总值存在关联,来评估某国国内生产总值的方法。图1是1张卫星合成图,图上的人工照明显示出亚洲财富分布不均。我们能够看到日本稠密的灯光覆盖情况,还可以看到中印两国不同经济发展地区的灯光情况。亚洲既有发达国家,也有发展中国家,从夜间灯光强度能够很好体现其经济发展的状况。建筑能耗(包括建造能耗和使用能耗等)约占全社会总能耗的30%,而这还仅仅是建筑物在建造和使用过程中所消耗的能源比例,如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%),建筑总能耗大约占到社会总能耗的46.7%。我国现阶段公共建筑单位建筑面积的耗电量为住宅的5~15倍,是建筑能源消耗的高密度领域。公共建筑面积占不到城镇建筑总量的4%,但是却消耗了建筑能耗总量的22%。除了设计上的原因,相对来说普通个人住宅的节能意识比较强。公共建筑用能比较集中,设计比较复杂,片面追求形式。在使用过程中,公共建筑因为是公用的,管理不到位、节能意识差等各种原因,造成能源和资源的浪费。再好的建筑,如果使用不好,建筑能耗还是会很大。据统计,有些节能绿色建筑在长期的使用过程中节约的能源价值要远远超出其前期投入的费用。照明在建筑中必不可少,公共建筑一般照明标准设置较高,照明设施使用时间长,照明在公共建筑使用能耗占能耗总量的15%。采用高效节能照明光源和高效的灯具,选取合理的智能控制方式,在建筑节能中是必须采取的有效措施。2普通光源1显色指数法电流通过固体加热到白炽状态而发光。光效一般为10~15lm/W,显色指数接近100,可瞬间点燃,易于调控光,寿命较短,售价低。白炽灯已经被欧洲多数国家淘汰,我国虽然没有给出淘汰的时间表,但对于这种低光效光源,正在逐渐被其他光源替代。2合成光栅的用量、用量大、寿命低真空玻璃管内涂荧光粉,管内封入汞蒸汽和稀有气体。通过两极间弧光放电,发出可见光和紫外线。紫外线又激发管内壁的荧光粉而发光。光效一般为50~100lm/W左右。色温为2500K~6500K,显色指数可达60~96,功率范围4~200W,寿命长、售价稍高。需要通过电感镇流器或电子镇流器短时间预热点燃并运行。包括:直管荧光灯、环管荧光灯、紧凑型荧光灯等。高效能T5细管荧光灯和T8三基色荧光灯光效可达90lm/W以上,是现阶段比较理想的节能光源。虽然我们现在能够对T5、T8荧光灯进行调光,但是调光会引起色温变化和光源寿命降低,再加上调光电子镇流器和调光控制设备一次性投资费用较高等因素,使用时还需要慎重考虑。紧凑型荧光灯光效一般为50~70lm/W左右。个别高效能紧凑型荧光灯(节能灯)光效甚至达到80lm/W,是现阶段另外一个比较理想的节能光源。节能灯可以调光,但是调光会引起色温较大变化,光源寿命急剧降低。再加上可调光节能灯和调光控制设备的高额费用,在工程使用较少。3钠灯光效和显色指数在氧化铝陶瓷放电管内充钠和氩,镇流器接入电流,经过预热及镇流器电路产生的反电势使灯点燃,放电管内的钠蒸汽通过电极产生弧光放电,钠原子激发后产生可见光。高效高压钠灯光效高达100~140lm/W,但是显色指数约23~30。高显色高压钠灯光效大约40�50lm/W,显色指数可高达80以上。对显色没有严格要求的空间,采用高效高压钠灯是很好的选择。4流器与放电管互联,总光效应采用透明石英玻璃做放电管,管内充汞及氩气,壳内涂荧光粉。当电流经镇流器与放电管接通后,使两主电极间的弧光放电。汞原子激发后产生可见光和紫外线,紫外线照射荧光粉转换为可见光。光效为30~50lm/W,显色指数只有30~40。对比其他光源发展,高压汞灯正在逐渐失去往日的风采。5充入灯光,按比例确定使用条件在高压汞灯的基础上进行改进而成。在放电管内添加某些金属卤化物,靠金属卤化物的循环作用,不断向电弧提供相应的金属蒸汽,金属原子在电弧作用下受激发而辐射该金属的特征光谱。选择不同的金属卤化物按一定比例充入灯内,使灯的光色呈白光,接近日光灯。光效可达80~100lm/W以上,其显色指数60~95,功率范围35~2000W,寿命长、售价偏高。对于有一定高度的高照度空间,他的使用优势可以与高效能直管荧光灯一决高下。对于高大、高照明要求空间,其使用优势无人能比。虽然在技术理论上能够对金属卤化物灯进行调光,但是调光会引起色温变化和光源寿命的急剧降低,再加上调光电子镇流器和调光控制设备高额的一次投资费用,无论从节能角度还是从使用角度进行评价,金属卤化物灯调光还是不采用为好。6led灯光效益是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是半导体的晶片,当电流通过电极作用于这个晶片的时候,电子在两极间移动并复合,会以光子的形式发出能量。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以荧光粉薄层。LED基片发出蓝光,而蓝光与荧光粉激发发出的混合光,可以获得色温3500K�10000K的各色白光,LED灯显色指数最高达到90。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟,得到了广泛的运用。LED在实验室最高光效已达260lm/W,可见其前景非常广阔。现在市面上的单颗大功率LED的光效已经突破100lm/W,但制成的LED节能灯,由于电源效率损耗、灯罩的光通损耗等因素,实际光效在60lm/W。LED节能灯作为新一代的光源,易于调控光、寿命极长,但售价偏高。LED节能灯的价格偏高,是由于其单体价、铝制散热器、高效恒流电源、高透光率柔和灯罩的成本都高造成的。目前LED节能灯已经可以作为筒灯、射灯及吊灯使用,但是,如果想要LED节能灯大规模取代普通节能灯,就必须提高光效、降低成本,才具备竞争的优势。7光导装置主要由采光罩、光导管、漫射器三大部分组成。其工作原理是通过室外(一般在屋顶)的采光装置捕获室外的日光,并将其导入系统内部;然后经过光导装置强化并高效传输后,由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。它节约电力,但是受到屋顶防水工程复杂、占用空间大,投资高等条件限制,无法大面积推广。3统一管理,监控出,在保证和关闭时,学生在某智能照明控制系统是针对不同的时间、不同的亮度、不同的功能分布来对某一个区域或若干区域进行自动调节和控制的照明设备。通过定时控制、提供开启保持和关闭延时功能、照度控制和调节,将照度控制在一定的范围之内,能够实现集中控制、统一管理和监控的功能。它解决了传统控制方式的布线复杂、场景照明单一、人工控制繁琐、控制点分散、无法有效管理等问题。不但照度达到要求,舒适明亮,也实现了绿色节能。再结合科学的管理方式,能大量减少管理和维护人员,从而降低管理费用、提高工作效率和管理水平。1芯屏蔽双绞线采用欧洲EIB/KNX开放式总线标准(现已成中国国家GB/Z20965-2007),它是通过一条总线(4芯屏蔽双绞线)将各个分散的元件连接起来,每个元件均为智能化模块。通过电脑编程的各个元件既可独立完成控制工作,又可根据要求进行不同组合,从而达到不增加元件数量而使功能倍增的效果。系统具有强大的兼容性,不同厂家的元件、软件可无缝兼容。通讯速率干线用局域网,可达10Mbit,系统内9600b/s,系统最大的容量是14400总线元件。2光压与设备控制器DALI是一种开放式系统,是为不同制造商生产的可调光镇流器进行互换的一项国际标准。它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式,其受控对象为可调光电子镇流器。遵循DALI协议中规定的镇流器使用低电压配线连接成一条照明总线,另外,系统中的每个镇流器都分配一个地址,从而实现荧光灯的独立控制和任意分组控制。系统内通讯速率1200bit,系统总线最大的容量是64个地址,每个地址带64个装置。3控制单元的设计C-BUS系统是一个分布式、二线制、专业化的智能照明控制系统。控制单元均有内置微处理器和存储单元,由一对非屏蔽信号线(UTP5)链接成网络,同时传送数据信号和电源。通过软件对所有单元进行编程,实现相应的控制功能。系统内通讯速率9600bit,系统最大容量为14400总线元件。4x-10控制总线X-10协议直接利用电力线作为控制总线,并通过电力线将各传感器、执行元件和网关等设备连接起来,各设备通过设定地址绑定组成协调一致的系统。X-10控制总线使用电力线窄带载波技术,实现系统内部各设备节点间的相互通信,无需布线,安装方便。利用现有资源,无需重新布线是X-10系统的一大特点。单系统256个地址,系统内通讯速率100b/s,非常适合小公共空间或者家庭使用。但是,由于我国电网波动较大,接入的干扰噪声较多,没有进行较好的抑制,系统运行容易出现差错,给推广和使用带来了相当大的困难。5稳定性存在在模同建筑设备管理系统(BMS)一样,受制于工业控制器(PLC)产业落后、没有自主通信协议的限制,我国自主智能照明控制系统至今没有得到发展壮大。可喜的是,经过多年的积极开拓和奋勇拼搏,一批有识之士在仿制小型控制系统及各种无线控制系统等方面,取得了长足进步。一些非网络的集探测、控制、调节为一体的高可靠微型系统,以其极佳的经济性和灵活性,已经得到大批照明节能用户的青睐。4建筑照明节能方案必须重视自然采光。外窗作为建筑的原始采光、通风重要功能构件,而后赋予了观景的功能和建筑外立面景观效果的功能。在一些公共建筑中,为追求华丽的外部及形式,外窗的功能已经本末倒置。太阳散(漫)射光是最好的光线,太阳光直射照度高达几万lx,光线太强,甚至是眩光,在公共建筑中往往采用遮阳板和遮光帘的方式一“遮”了之。太阳光虽然存在从黎明、中午到黄昏;晴天、多云、阴天;东、西、高、低等等诸多变化,但它和公共建筑大部分使用时间段是吻合的,且量大面广、无穷无尽。通过科技手段,把建筑外窗太阳直射光高效地转换成太阳散射光,导入室内需要光线的地方,并且把其他太阳散射光通过建筑外窗尽量多地导入室内,是建筑照明节能最好和最广阔的前景。照明光源发光效率从40lm/W�100lm/W以上不等,为满足相同的照明要求,采用光效40lm/W的光源要比采用光效100lm/W的光源多消耗一倍多的电能。显而易见,建筑所有光源尽量采用合适的、最高效的照明光源;尽量采用合适的、最高效的灯具,是建筑照明节能必须的手段。智能照明控制系统可以在满足基本照明要求的前提条件下通过分时间、分区域、分照度、分场景、是否有工作人员等实施控制,做到最大限度地避免浪费。智能控制采光窗帘与智能调光照明控制系统的有效联动能够达到最佳的节能效果,但高昂的可调光灯具和控制系统造价在一般工程中难以被接收。一种变通的方案是:智能控制采光窗帘与多光源灯具、智能开关照明控制系统组成照度分级控制,同样可以达到比较好的节能效果。现阶段,多光源灯具、智能开关照明控制系统组成照