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室外照明節(jié)能措施探討

文檔作者：李明文檔來源：浙江交通職業(yè)技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月27日
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·電氣照明·
李　明( 196 9—) ,女,
高級工程師, 研究方
向為樓宇自動化、建
筑電氣等。
室外照明節(jié)能措施探討
李　明
(浙江交通職業(yè)技術學院, 浙江杭州　311112)
摘　要: 從自然光、太陽能的應用現(xiàn)狀出發(fā),對室外照明的節(jié)能措施加以定性分
析和研究,提出了室外智能照明節(jié)能的措施,即采用智能照明控制系統(tǒng)。并結合
工程實例闡述i2Bus E IB系統(tǒng)在室外智能照明控制系統(tǒng)中的具體應用,可為其他
室外照明設計提供參考。
關鍵詞: i2B us系統(tǒng); 室外照明; 節(jié)能措施
中圖分類號: TU 201. 5　文獻標志碼: B　文章編號: 167428417 (2010) 0420030205
0　引　言
近年來,隨著經濟的快速發(fā)展,能源需求大
大增加,能源供需矛盾愈加突出,能源短缺已嚴
重制約我國國民經濟的發(fā)展。與此同時,建筑業(yè)
迅猛發(fā)展,照明能耗比例增大,照明節(jié)能已成為
人們必須思考的問題。本文就公共建筑、居住小
區(qū)類建筑的庭院照明、道路照明、景觀照明、立面
照明等室外照明的節(jié)能措施方面加以研究,以達
到在保證照度標準和照明質量的前提下,最大限
度地節(jié)能。
1　自然光的利用
公共建筑、居住小區(qū)類建筑的庭院照明、道
路照明的控制可采用光電自動控制裝置,根據實
時天氣情況,發(fā)出指令,自動控制室外照明燈的
開關,既保證了最佳照度要求,又充分利用了自
然光,達到了節(jié)能的目的。
2　太陽能的利用
太陽能是一種取之不盡、用之不竭、無污染
的綠色潔凈能源。充分開發(fā)并有效利用這一巨
大的太陽能光源,無疑將會對我國的現(xiàn)代化建設
起推動作用。我國可利用太陽能資源的地區(qū)(見
表1)十分廣泛,因此該類地區(qū)的室外照明在可能
的情況下應優(yōu)先選用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),合理
選擇適用于不同場所的各種太陽能燈。
3 　電能的利用
3. 1　選擇合適的高效照明光源
可根據照明場所的性質、規(guī)模、功能要求等
不同,合理選擇電光源, 提高發(fā)光效率, 節(jié)約電
能。
(1) 道路照明、庭院照明及景觀照明一般選
用壽命長、光效高、顯色性好的小功率金屬鹵化
物燈或者細管徑熒光燈和緊湊型熒光燈。
(2) 建筑物立面照明一般選用顯色性好、光
效高、壽命長的高強度氣體放電燈,如金屬鹵化
物燈、高壓鈉燈等。
(3) 由于自鎮(zhèn)流高壓汞燈光效低、顯色性
差、能耗高、壽命短,故不建議采用。
3. 2　選擇合適的高效節(jié)能燈具
(1) 在滿足眩光限制和配光要求的條件下,
應選用效率高的燈具。熒光燈燈具的效率不應
低于表2的規(guī)定。高強度氣體放電燈燈具的效
率應低于表3的規(guī)定。
　　(2) 根據不同的現(xiàn)場情況、功能要求,選擇
光利用系數(shù)高的燈具。
·30·
·電氣照明·
表1　可利用太陽能地區(qū)分布表
區(qū)域劃分豐富區(qū)較豐富區(qū)可利用區(qū)貧乏區(qū)
年總輻射量/
(RJ / cm2 ·A)
≥580 500～580 420～500 ≤420
全年日照時數(shù)/ h ≥3 000 2 400～3 000 1 600～2 400 ≤1 600
地域
內蒙古西部、新疆南
部、甘肅西部、青藏高
原
新疆北部、東北、內蒙
古東部、華北、陜北、寧
夏、甘肅部分、青藏高
原東側、海南、臺灣
東北北端、內蒙古呼
盟、長江下游、兩廣、福
建、貴州部分、云南、河
南、陜西
重慶、四川、貴州、廣西、江
西部分地區(qū)
區(qū)域劃分豐富區(qū)較豐富區(qū)可利用區(qū)貧乏區(qū)
特征
日照時數(shù)≥3 300 h,年
日照百分率≥0. 75
日照時數(shù)≥ 2 600 ～
3 300 h,年日照百分率
≥0. 60～0. 75
太陽能豐富區(qū)到貧乏
區(qū)的過渡帶
日照時數(shù)≤1 800 h,年日
照百分率≤0. 40,建議不
使用太陽能的地區(qū)
連續(xù)陰雨天/ d 2 3 7 5
表2　熒光燈燈具的效率
燈具出光口形式開敞式
保護罩(玻璃或塑料)
透明磨砂、棱鏡
格柵
燈具效率/ (% ) 75 65 55 50
表3　高強度氣體放電燈燈具的效率
燈具出光口形式開敞式格柵或透光罩
燈具效率/ (% ) 75 60
　　(3) 選用光通量維持率高的燈具(如用石英
玻璃涂膜的燈具反射罩、保護罩;鍍過紅外反射
膜或經過氧化處理的鋁反射罩;鍍過光觸媒膜的
燈具反射罩;加裝了活性炭過濾器的燈具) 。
3. 3　減少鎮(zhèn)流器損耗
大面積使用氣體放電燈的場所,應優(yōu)先采用
自身損耗小、壽命長、可靠性好、溫升小、效率高、
功率因數(shù)高的鎮(zhèn)流器。各種鎮(zhèn)流器自身的損耗
見表4,各種鎮(zhèn)流器的其他參數(shù)見表5。
3. 4　優(yōu)化室外照明配電系統(tǒng), 減少照明系統(tǒng)中
的能耗損失
(1) 因配電線路存在電阻,有電流通過時就
會產生電能損耗。
ΔP = 3I2R ( 1)
式中　ΔP ———三相輸電線路的功率損耗
I———線電流
R ———線路相電阻。R =ρL S, 即線路電
阻與導線電阻率ρ、導線長度L成正比, 與導線截
面S成反比。
表4　各種鎮(zhèn)流器自身損耗
光源功率/W
鎮(zhèn)流器自身消耗的功率/W
普通型電感節(jié)能型電感電子型
≤20 8～10 4～6 < 2
30 9～12 < 4. 5 < 3
40 8. 8～10. 0 < 4. 8 <4. 0
100 15～20 <11 <10
150 22. 5～27. 0 <18 <15
250 35～45 <25 <25
400 48～56 <36 20～40
表5　各種鎮(zhèn)流器的性能、價格比較
內容普通型電感節(jié)能型電感電子型
壽命(按每天工作
10 h計算/ a)
10 10 5 ～10
可靠性較好好較差
價格比(40 W熒光燈) 1 1. 4～1. 7 3 ～7
電磁干擾或無線電干擾幾乎不存在幾乎不存在存在
抗瞬變電涌能力好好差
功率因數(shù)0. 5～0. 6 0. 5～0. 6 (未補償) 0. 9 以上
正常溫升/℃ 50左右≤30 20 ～40
　　從式( )可見,要想減少配電線路的電能損
·3 ·
/ 1
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·電氣照明·
耗ΔP,就要從以下幾個方面采取措施:
①盡量減少傳輸線纜的長度。設計時盡量
將室外照明配電箱設在負荷中心, 配電線路盡量
選擇最短線路敷設。
②在滿足載流量、熱穩(wěn)定、機械強度、保護配
合及電壓損失要求的前提下,經過技術經濟比較
適當加大線纜的截面積。
③提高照明線路的功率因數(shù),減小照明線路
的電流。
④選用電阻率較小的線纜,銅的電阻率僅為
鋁的60% ,故一般首選銅心電纜。
(2) 通過加裝節(jié)電裝置,減少系統(tǒng)的能耗損
失。
ΔP = 3IU = 3U2 /R ( 2)
式中　ΔP ———三相輸電線路的功率損耗
U ———線電壓
R ———線路相電阻,即功率損耗與電壓U
的平方成正比
從式(2)可見,要想減少配電線路的電能損
耗ΔP,室外照明配電系統(tǒng)可通過加裝節(jié)電裝置,
防止電壓偏高造成的照明系統(tǒng)的電能損失。
常用的節(jié)電裝置有以下幾種:
①晶閘管降壓型照明節(jié)電裝置。通過控制
晶閘管的導通角,將電網輸入的正弦波電壓斬掉
一部分,以降低輸出電壓的平均值,達到節(jié)電的
目的。
②自耦降壓式節(jié)電裝置。根據輸入電壓的
高低情況,調節(jié)自耦變壓器輸出電壓,將電網電
壓分別降低10 V、15 V、20 V,達到節(jié)電的目的。
4　智能照明控制系統(tǒng)的應用
4. 1　i2Bus E IB智能控制系統(tǒng)概述
i2Bus E IB系統(tǒng)是模塊化、分布式、對等的系
統(tǒng),元器件均模塊化,主要分為驅動器和傳感器
兩類。驅動器為標準模數(shù)化元件,采用標準D IN
導軌的安裝方式,傳感器采用標準86 盒齊平安
裝。驅動器和傳感器可分散安裝在不同區(qū)域,再
用一根總線將系統(tǒng)中的所有元件連接起來,彼此
之間互相通信,組成一個有機的整體。這些元器
件可分別獨立工作,任何一個元件的損壞不會影
響系統(tǒng)其他部分的正常工作。另外,每個元件均
可主動與其他元件通信,即元件之間為完全對等
關系,不存在主機的概念,既可現(xiàn)場分散控制,也
可采用中央計算機集中監(jiān)控。
驅動器通過總線接收傳感器傳送來的信號、
并按照設定的應用程序執(zhí)行相應的動作,如開關
或調光照明、開關或升降百葉窗等。系統(tǒng)中每個
元器件有一個唯一的地址,稱為物理地址。物理
地址用來標識總線元件,并描述它在拓撲結構中
的位置。每一個元器件還可以有一個或多個組
地址。組地址的作用是使總線元件之間可以互
相通信。在總線上,發(fā)送信息的元件通常只有一
個組地址,信息發(fā)出后,總線上所有屬于該組地
址的元件都將對這一信息作出反應,執(zhí)行預定的
動作。信息發(fā)送與執(zhí)行過程如圖1所示。
圖1 　信息發(fā)送與執(zhí)行過程示意圖
4. 2　i2Bus E IB系統(tǒng)在某高校室外照明控制中
的應用
i2Bus E IB系統(tǒng)容量大,元件種類豐富,其控
制驅動器輸出點數(shù)靈活(2、4、6、8路) ,單路負載
電流有4 A、6 A、10 A、16 A、20 A等,既可直接驅
動負載, 也可通過接觸器驅動負載, 并可通過
D IN導軌直接安裝于配電箱中。
杭州市某高校室外照明控制采用了i2Bus
EIB系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在路燈照明配電箱
(4個) 、景觀照明配電箱( 4個)和室外體育場照
明配電箱(2個)中的i2Bus E IB 雙值輸出驅動器
控制各被控回路,同時各被控回路通過i2Bus EIB
總線連接,在行政樓監(jiān)控中心設置中央控制計算
機,對整個控制系統(tǒng)的被控照明回路進行控制,
并在現(xiàn)場安裝有i2Bus智能控制按鈕,便于手動
控制。根據被控配電箱的分布, 整個i2Bus EIB
系統(tǒng)由4條線組成,拓撲結構如圖2所示。
　　通過應用i2Bus E IB系統(tǒng),可實現(xiàn)下列功能:
　　( ) 時間控制。該方式主要采用光線感應
器和定時器進行自動開關。當自然光線逐漸變
·3 ·
1
2
·電氣照明·
圖2　i2Bu s E IB照明控制系統(tǒng)拓撲結構圖
暗至設定照度時, 光線感應器自動將路燈打開,
到午夜12: 00時定時器自動將大部分路燈關閉,
早晨當自然光線逐漸變亮至設定照度,光線感應
器再將剩下的燈光關閉。整個控制過程完全實
現(xiàn)自動化,無須人工干預,同時達到節(jié)能的效果。
(2) 時序控制。預先程序設定照明環(huán)境工
作時序,如室外體育場從比賽開始至結束至清掃
到完全關閉照明,可完全自動實現(xiàn),無須人工干
預。
(3) 區(qū)域控制。按照實際控制區(qū)域情況,在
計算機上設置按鈕,只需點擊鼠標即可實現(xiàn)相應
區(qū)域的回路開閉。
(4) 邏輯控制。可根據事件的因果關系,實
現(xiàn)邏輯與、或、非等各種邏輯功能,如利用邏輯功
能實現(xiàn)路燈等的延時開關,避免負荷的變化對電
網的沖擊及對燈具壽命的影響。
(5) 計算機控制。通過控制軟件WinSwitch
可在監(jiān)控計算機上顯示照明系統(tǒng)各個控制回路
燈具的開關狀態(tài),可設置定時、延時、集中、分散
控制,根據不同區(qū)域組合實現(xiàn)分散或集中控制,
即使以后需改變組合也無需改動線路,只需要在
中控軟件上進行修改。
　　為了使燈具的照明效率不降低,要定期清掃
燈具和更換燈泡,注重日常維護和管理,提高燈
具維護系數(shù),從而提高光源的光通量利用率。
5 　結　語
室外照明節(jié)能措施的具體實施,實際上是通
過建筑電氣設計與照明裝置節(jié)能產品的使用兩
個重要環(huán)節(jié)來完成的,而智能化控制方式的開發(fā)
又為照明設計提供了廣闊的選擇空間。
[ 1 ] 　中國建筑設計研究院. 智能建筑電氣技術應用及范
例精選[M ]. 北京:人民交通出版社, 2008.
[ 2 ] 　GB 50034—2004 　建筑照明設計標準[ S ].
[ 3 ] 　陳一才. 裝飾與藝術照明設計安裝手冊[M ]. 北京:
中國建筑出版社, 2004.
收稿日期: 2009 - 03 - 02
·33·
·電氣照明·
Study of En ergy2Sa vin gM ea sur es of O utdoor L ight ing
LIM ing
( Zhejiang Institute of Communications, Hangzhou 311112, China)
　　Ab stra ct: F rom the current app lica tion situa tion of na tural light and solar ene rgy, the ene rgy2saving measure s of
outdoor lighting were qua lita tive ly analyzed and re searched. Mea sures tha t adop ted intelligent lighting control system of
outdoor inte lligent lighting ene rgy2saving we re put forward. Combined with the practica l p roject, the spec ific applica tion
of i2bus EIB system in outodoor intelligent control system wa s expounded. It could p rovide reference to othe r outdoor
lighting design.
Key wor d s: i2Bu s system; ou tdoor light in g; en er gy2sa v in g mea sur es
(上接第10頁)
　　隨著智能照明系統(tǒng)的不斷發(fā)展,DAL I協(xié)議智
能燈光系統(tǒng)越來越受到使用者的青睞。同時,隨
著系統(tǒng)的擴展和完善,該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)合控
制,可實現(xiàn)智能樓宇等綜合系統(tǒng)的控制。
本文設計了DAL I網關,通過網關來控制和擴
展DAL I智能照明系統(tǒng),并對系統(tǒng)的軟硬件進行了
設計和調試。該系統(tǒng)可應用于小型和開放的辦公
室、會議室、教室、超市、酒店大堂、餐館、家庭燈光
控制等不同環(huán)境中,給使用者帶來很多方便。也
可以運用現(xiàn)有的技術擴展智能照明系統(tǒng), 有利于
智能樓宇的系統(tǒng)集成,從而實現(xiàn)樓宇的智能化。
[ 1] 　張建棟. 基于DAL I協(xié)議的智能照明系統(tǒng)關鍵技術
的研究與設計[D ] . 廣州:廣東工業(yè)大學, 2009.
[ 2] 　陳新穎. 基于DAL I協(xié)議的智能照明系統(tǒng)控制網關
的研究與設計[D ] . 廣州:廣東工業(yè)大學, 2009.
[ 3] 　張東旭. 基于DAL I的智能照明控制系統(tǒng)[ D ] . 福
州:福州大學, 2005.
[ 4] 　程文英. 數(shù)字可尋址接口( DAL I) 的分析與研究
[D ]. 昆明:昆明理工大學, 2004.
[ 5] 　張岳軍, 智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā)[ D ]. 浙江:浙
江大學, 2006.
收稿日期: 2009 - 10 - 11
Design of Con trol Ga tewa y Ba sed on DAL I Protocol
L I Lingyu, 　Zh ang Q in g, 　Xu J inb iao
(School ofAutomation, Guangdong Unive rsity of Technology, Guangzhou 510006, China)
　　Abstra c t: The code style, working p rincip le, system struc ture and de sign me thod ofDAL Ip rotocolwere introduced.
A DAL I control gateway wa s de signed by using the STC12C5A60S2 chip to realize the code transformation between the
se rial protocol’s code and the DAL I p rotocol’s code, and the softwa re and ha rdware of the gateway were de signed and
I f y y ff
K y D L I ; y; ; y
·3 ·
the ha rdware wa s debugged. twa s p ro ved th at the app l ication o the ga tewa had goo d en erg saving e ec t.
e wor d s: A p r o toco l con t r ol ga tewa ser ia l p o r t p ro toco l in tell igen t l igh t in g s s tem
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