浅谈建筑电气的节能照明

浅谈建筑电气的节能照明

摘要:建筑电气节能设计有利于节约能源,缓解我国能源资源供应不足与社会经济发展快速的矛盾,加快发展循环经济,实现我国国民经济的可持续发展。本文主要介绍了电气照明中先进的天然采光系统,替代传统的靠窗采光方式,节约能源。

关键词:建筑电气节能天然采光电气照明

随着社会的发展,人民生活水平的提高,整个社会的用电需求量直线上升,其中电气用电是一个耗能大户,很多相关的文章都曾显示过,其每年要消耗总发电量的10%以上,如果大量使用节能的照明产品和有效的措施,可节电5%,每年可节约照明用电60亿kWh,为国家节省投资约30亿元,并可延缓温室效应,减轻对生态环境的破坏。响应了在2005年7月初国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作》中的“要坚持资源开发与节约并重,把节约放在首位”的方针政策。因此,如何把节能照明贯穿于整个建筑电气的设计过程显得尤为重要。

资料显示,在民用建筑中,照明用电占15%～25%,在这方面提出节能措施,可以收到很好的效果。

民用建筑电气节能是指在保证安全用电的基础上,采取有效节能措施,提高对电能的有效利用率,进而达到节约能耗的目的。建筑电气设计节能的原则主要是:满足建筑物的功能即满足照明的照度、色温、显色指数和节省无谓消耗的能量。我们应在实际民用建筑设计中体现

这一点。照明用电关乎民生,是人们日常生活离不开的,但是在日光充足的白天,仍有不计其数的办公大楼、体育馆、商店、学校、医院等场所依靠人工光源照明,形成很大的浪费,据统计,建筑在运行过程中照明能耗量占总能耗的40％～50％。另外,节约照明用电可间接减少自然资源的消耗及有害气体的排放。因为电能主要由燃烧化石燃料生产(我国目前有75％的电能来源于燃煤),人类在获得电能的同时向大气排放了大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等有害气体,这些气体是造成臭氧层破坏、温室效应等环境问题的重要原因。因此,能源和环境矛盾的日益突出,促使以人为本、节能、环保、可持续发展观念的提出,人们开始考虑如何减少人工照明的使用,节约能源。至此,天然采光引起建筑师的重视。天然光是大自然赐予人类的宝贵财富,可以说是取之不尽、用之不竭的,相比其他能源具有清洁、安全的特点,充分利用天然光可节省大量照明用电,是一种绿色天然照明方法。

1 天然光源

充分利用天然光,为人们提供舒适、健康的天然光环境,传统的采光手段已无法满足要求。比如:传统的侧窗采光,随着与窗距离的增加室内照度显著降低,窗口处的照度值与房间最深处的照度值之比大于5∶1,视野内过大的照度对比容易引起不舒适眩光。并且可以通过日光跟踪系统的使用,最大限度地捕捉太阳光,在一定的时间内保持室内较高的照度值,解决天然光的稳定性问题。

白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,节省空调这种能源消耗大,污染大的电器。对于降低建筑能耗具有重要的现实意义。目前新的采光技术可以说层出不穷,它们往往利用光的反射、折射或衍射等特性,将天然光引入,并且传输到需要的地方。以下介绍四种先进的采光系统:导光管、反射高窗、采光搁板、导光棱镜窗。

导光管法:通过采光罩采集自然光导入系统内,再经导光管的传输,由系统底部的漫射器将自然光射到需要照明的地方,在建筑设计中可以给导光管装有人工光源作为后备光源。与导光管切换使用。承办2008年北京奥运会赛事之一的北京科技大学体育馆,就是采用可调光式导光管照明系统。因为北京地区年平均日照时数达到2800小时左右,日照资源丰富。在奥运会期闻,由于对照明要求很高,单独采用这种照明方式无法满足高要求的照明系统。因此,导光管照明系统主要作为赛会准备期内的日常工作照明和比赛前的清扫照明,其照明标准为75Ix～150Ix。正式比赛前导光管照明系统关闭,开启人工照明,以保障比赛时各项照明指标达到要求且保持稳定不变。初步估算北京科技大学体育馆导光管系统每年节电42420kWh,在导光管的整个生命周期(25年)可以节电106万kWh。在日常生活中,不需要这么高标准的照明,则可以在夜间或阴天切换人工照明,达到节能的目的。

采光搁板:采光搁板是在侧窗上部安装一组反射装置,使窗口附近

的直射阳光经过一次或多次反射进入室内,以提高房间内部照度的采光系统。房间进深不大时,采光搁板的结构可以十分简单,仅是在窗户上部安装一个或一组反射面,使窗口附近的直射阳光,经过一次反射,到达房间内部的天花板,利用天花板的漫反射作用,使整个房间的照度和照度均匀度均有所提高。当房间进深较大时,采光搁板的结构就会变得复杂。这种采光搁板能在一年中的大多数时间为进深小于9m的房间提供充足均匀的光照。

反射高窗:它是在窗的顶部安装一组镜面反射装置,阳光照射到反射面上经过一次反射,到达房间内部的天花板,再利用天花板的漫反射作用,反射到房间内部,使整个房间内部均匀受光。

导光棱镜窗:利用棱镜的折射作用改变入射光的方向,使太阳光照射到房间深处。棱镜窗的一面是平的,一面带有平行的棱镜,它可以有效地减少窗户附近直射光引起的眩光,提高室内照度的均匀度。同时由于棱镜窗的折射作用,可以在建筑间距较小时,获得更多的阳光。德国国会大厦执政党厅就使用了导光棱镜窗作为天窗,室内光线均匀柔和。

不可避免的阳光在带来光明的同时也带了热量,据统计,在平均天空条件下,天然光每提供150lm的照度,就会带入1w的热量。因此在夏季室外温度高的地区,白天太阳辐射强度高,且超出舒适范围的时间,可以装设遮阳板或遮阳卷帘。这样既能防止夏季阳光直射而使室内温度过高,同时又能满足室内自然光度的要求。

自然光源固然很好,但在实际应用中,有时不可能单一的使用,应与人工照明结合使用,充分发挥各自的优缺点。在照明设计时,应从照明方式的选择,照明指标的合理确定,光源的选择入手,进行合理化设计达到节约能源的目标,又不影响实际的生产生活。

2 结语

天然光是构成建筑空间环境的重要因素。随着人们对环境、资源等问题的日益关注,建筑师开始重视天然光的利用。新的采光技术与传统的采光方式相结合,不但能提高房间内部的照度值和整个房间的照度均匀度,而且可以减少眩光和视觉上的不舒适感,从而创造以人为本、健康、舒适、节能的天然光环境。

参考文献

[1] 黄敏明,黄沙.民用建筑电气节能设计探讨[J].建筑节能,2009,2.

[2] 刘锦华.电气设计的节能探索[J].甘肃科技,2009,25(22):84～86.

[3] 王爱英,时刚.天然采光技术新进展[J].绿色建筑.