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室外照明节能措施探讨

文档作者：李明文档来源：浙江交通职业技术学院		点击数：	更新时间： 2021年10月27日
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·电气照明·
李　明( 196 9—) ,女,
高级工程师, 研究方
向为楼宇自动化、建
筑电气等。
室外照明节能措施探讨
李　明
(浙江交通职业技术学院, 浙江杭州　311112)
摘　要: 从自然光、太阳能的应用现状出发,对室外照明的节能措施加以定性分
析和研究,提出了室外智能照明节能的措施,即采用智能照明控制系统。并结合
工程实例阐述i2Bus E IB系统在室外智能照明控制系统中的具体应用,可为其他
室外照明设计提供参考。
关键词: i2B us系统; 室外照明; 节能措施
中图分类号: TU 201. 5　文献标志码: B　文章编号: 167428417 (2010) 0420030205
0　引　言
近年来,随着经济的快速发展,能源需求大
大增加,能源供需矛盾愈加突出,能源短缺已严
重制约我国国民经济的发展。与此同时,建筑业
迅猛发展,照明能耗比例增大,照明节能已成为
人们必须思考的问题。本文就公共建筑、居住小
区类建筑的庭院照明、道路照明、景观照明、立面
照明等室外照明的节能措施方面加以研究,以达
到在保证照度标准和照明质量的前提下,最大限
度地节能。
1　自然光的利用
公共建筑、居住小区类建筑的庭院照明、道
路照明的控制可采用光电自动控制装置,根据实
时天气情况,发出指令,自动控制室外照明灯的
开关,既保证了最佳照度要求,又充分利用了自
然光,达到了节能的目的。
2　太阳能的利用
太阳能是一种取之不尽、用之不竭、无污染
的绿色洁净能源。充分开发并有效利用这一巨
大的太阳能光源,无疑将会对我国的现代化建设
起推动作用。我国可利用太阳能资源的地区(见
表1)十分广泛,因此该类地区的室外照明在可能
的情况下应优先选用太阳能光伏发电系统,合理
选择适用于不同场所的各种太阳能灯。
3 　电能的利用
3. 1　选择合适的高效照明光源
可根据照明场所的性质、规模、功能要求等
不同,合理选择电光源, 提高发光效率, 节约电
能。
(1) 道路照明、庭院照明及景观照明一般选
用寿命长、光效高、显色性好的小功率金属卤化
物灯或者细管径荧光灯和紧凑型荧光灯。
(2) 建筑物立面照明一般选用显色性好、光
效高、寿命长的高强度气体放电灯,如金属卤化
物灯、高压钠灯等。
(3) 由于自镇流高压汞灯光效低、显色性
差、能耗高、寿命短,故不建议采用。
3. 2　选择合适的高效节能灯具
(1) 在满足眩光限制和配光要求的条件下,
应选用效率高的灯具。荧光灯灯具的效率不应
低于表2的规定。高强度气体放电灯灯具的效
率应低于表3的规定。
　　(2) 根据不同的现场情况、功能要求,选择
光利用系数高的灯具。
·30·
·电气照明·
表1　可利用太阳能地区分布表
区域划分丰富区较丰富区可利用区贫乏区
年总辐射量/
(RJ / cm2 ·A)
≥580 500～580 420～500 ≤420
全年日照时数/ h ≥3 000 2 400～3 000 1 600～2 400 ≤1 600
地域
内蒙古西部、新疆南
部、甘肃西部、青藏高
原
新疆北部、东北、内蒙
古东部、华北、陕北、宁
夏、甘肃部分、青藏高
原东侧、海南、台湾
东北北端、内蒙古呼
盟、长江下游、两广、福
建、贵州部分、云南、河
南、陕西
重庆、四川、贵州、广西、江
西部分地区
区域划分丰富区较丰富区可利用区贫乏区
特征
日照时数≥3 300 h,年
日照百分率≥0. 75
日照时数≥ 2 600 ～
3 300 h,年日照百分率
≥0. 60～0. 75
太阳能丰富区到贫乏
区的过渡带
日照时数≤1 800 h,年日
照百分率≤0. 40,建议不
使用太阳能的地区
连续阴雨天/ d 2 3 7 5
表2　荧光灯灯具的效率
灯具出光口形式开敞式
保护罩(玻璃或塑料)
透明磨砂、棱镜
格栅
灯具效率/ (% ) 75 65 55 50
表3　高强度气体放电灯灯具的效率
灯具出光口形式开敞式格栅或透光罩
灯具效率/ (% ) 75 60
　　(3) 选用光通量维持率高的灯具(如用石英
玻璃涂膜的灯具反射罩、保护罩;镀过红外反射
膜或经过氧化处理的铝反射罩;镀过光触媒膜的
灯具反射罩;加装了活性炭过滤器的灯具) 。
3. 3　减少镇流器损耗
大面积使用气体放电灯的场所,应优先采用
自身损耗小、寿命长、可靠性好、温升小、效率高、
功率因数高的镇流器。各种镇流器自身的损耗
见表4,各种镇流器的其他参数见表5。
3. 4　优化室外照明配电系统, 减少照明系统中
的能耗损失
(1) 因配电线路存在电阻,有电流通过时就
会产生电能损耗。
ΔP = 3I2R ( 1)
式中　ΔP ———三相输电线路的功率损耗
I———线电流
R ———线路相电阻。R =ρL S, 即线路电
阻与导线电阻率ρ、导线长度L成正比, 与导线截
面S成反比。
表4　各种镇流器自身损耗
光源功率/W
镇流器自身消耗的功率/W
普通型电感节能型电感电子型
≤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　各种镇流器的性能、价格比较
内容普通型电感节能型电感电子型
寿命(按每天工作
10 h计算/ a)
10 10 5 ～10
可靠性较好好较差
价格比(40 W荧光灯) 1 1. 4～1. 7 3 ～7
电磁干扰或无线电干扰几乎不存在几乎不存在存在
抗瞬变电涌能力好好差
功率因数0. 5～0. 6 0. 5～0. 6 (未补偿) 0. 9 以上
正常温升/℃ 50左右≤30 20 ～40
　　从式( )可见,要想减少配电线路的电能损
·3 ·
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·电气照明·
耗ΔP,就要从以下几个方面采取措施:
①尽量减少传输线缆的长度。设计时尽量
将室外照明配电箱设在负荷中心, 配电线路尽量
选择最短线路敷设。
②在满足载流量、热稳定、机械强度、保护配
合及电压损失要求的前提下,经过技术经济比较
适当加大线缆的截面积。
③提高照明线路的功率因数,减小照明线路
的电流。
④选用电阻率较小的线缆,铜的电阻率仅为
铝的60% ,故一般首选铜心电缆。
(2) 通过加装节电装置,减少系统的能耗损
失。
ΔP = 3IU = 3U2 /R ( 2)
式中　ΔP ———三相输电线路的功率损耗
U ———线电压
R ———线路相电阻,即功率损耗与电压U
的平方成正比
从式(2)可见,要想减少配电线路的电能损
耗ΔP,室外照明配电系统可通过加装节电装置,
防止电压偏高造成的照明系统的电能损失。
常用的节电装置有以下几种:
①晶闸管降压型照明节电装置。通过控制
晶闸管的导通角,将电网输入的正弦波电压斩掉
一部分,以降低输出电压的平均值,达到节电的
目的。
②自耦降压式节电装置。根据输入电压的
高低情况,调节自耦变压器输出电压,将电网电
压分别降低10 V、15 V、20 V,达到节电的目的。
4　智能照明控制系统的应用
4. 1　i2Bus E IB智能控制系统概述
i2Bus E IB系统是模块化、分布式、对等的系
统,元器件均模块化,主要分为驱动器和传感器
两类。驱动器为标准模数化元件,采用标准D IN
导轨的安装方式,传感器采用标准86 盒齐平安
装。驱动器和传感器可分散安装在不同区域,再
用一根总线将系统中的所有元件连接起来,彼此
之间互相通信,组成一个有机的整体。这些元器
件可分别独立工作,任何一个元件的损坏不会影
响系统其他部分的正常工作。另外,每个元件均
可主动与其他元件通信,即元件之间为完全对等
关系,不存在主机的概念,既可现场分散控制,也
可采用中央计算机集中监控。
驱动器通过总线接收传感器传送来的信号、
并按照设定的应用程序执行相应的动作,如开关
或调光照明、开关或升降百叶窗等。系统中每个
元器件有一个唯一的地址,称为物理地址。物理
地址用来标识总线元件,并描述它在拓扑结构中
的位置。每一个元器件还可以有一个或多个组
地址。组地址的作用是使总线元件之间可以互
相通信。在总线上,发送信息的元件通常只有一
个组地址,信息发出后,总线上所有属于该组地
址的元件都将对这一信息作出反应,执行预定的
动作。信息发送与执行过程如图1所示。
图1 　信息发送与执行过程示意图
4. 2　i2Bus E IB系统在某高校室外照明控制中
的应用
i2Bus E IB系统容量大,元件种类丰富,其控
制驱动器输出点数灵活(2、4、6、8路) ,单路负载
电流有4 A、6 A、10 A、16 A、20 A等,既可直接驱
动负载, 也可通过接触器驱动负载, 并可通过
D IN导轨直接安装于配电箱中。
杭州市某高校室外照明控制采用了i2Bus
EIB系统。该系统通过安装在路灯照明配电箱
(4个) 、景观照明配电箱( 4个)和室外体育场照
明配电箱(2个)中的i2Bus E IB 双值输出驱动器
控制各被控回路,同时各被控回路通过i2Bus EIB
总线连接,在行政楼监控中心设置中央控制计算
机,对整个控制系统的被控照明回路进行控制,
并在现场安装有i2Bus智能控制按钮,便于手动
控制。根据被控配电箱的分布, 整个i2Bus EIB
系统由4条线组成,拓扑结构如图2所示。
　　通过应用i2Bus E IB系统,可实现下列功能:
　　( ) 时间控制。该方式主要采用光线感应
器和定时器进行自动开关。当自然光线逐渐变
·3 ·
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·电气照明·
图2　i2Bu s E IB照明控制系统拓扑结构图
暗至设定照度时, 光线感应器自动将路灯打开,
到午夜12: 00时定时器自动将大部分路灯关闭,
早晨当自然光线逐渐变亮至设定照度,光线感应
器再将剩下的灯光关闭。整个控制过程完全实
现自动化,无须人工干预,同时达到节能的效果。
(2) 时序控制。预先程序设定照明环境工
作时序,如室外体育场从比赛开始至结束至清扫
到完全关闭照明,可完全自动实现,无须人工干
预。
(3) 区域控制。按照实际控制区域情况,在
计算机上设置按钮,只需点击鼠标即可实现相应
区域的回路开闭。
(4) 逻辑控制。可根据事件的因果关系,实
现逻辑与、或、非等各种逻辑功能,如利用逻辑功
能实现路灯等的延时开关,避免负荷的变化对电
网的冲击及对灯具寿命的影响。
(5) 计算机控制。通过控制软件WinSwitch
可在监控计算机上显示照明系统各个控制回路
灯具的开关状态,可设置定时、延时、集中、分散
控制,根据不同区域组合实现分散或集中控制,
即使以后需改变组合也无需改动线路,只需要在
中控软件上进行修改。
　　为了使灯具的照明效率不降低,要定期清扫
灯具和更换灯泡,注重日常维护和管理,提高灯
具维护系数,从而提高光源的光通量利用率。
5 　结　语
室外照明节能措施的具体实施,实际上是通
过建筑电气设计与照明装置节能产品的使用两
个重要环节来完成的,而智能化控制方式的开发
又为照明设计提供了广阔的选择空间。
[ 1 ] 　中国建筑设计研究院. 智能建筑电气技术应用及范
例精选[M ]. 北京:人民交通出版社, 2008.
[ 2 ] 　GB 50034—2004 　建筑照明设计标准[ S ].
[ 3 ] 　陈一才. 装饰与艺术照明设计安装手册[M ]. 北京:
中国建筑出版社, 2004.
收稿日期: 2009 - 03 - 02
·33·
·电气照明·
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页)
　　随着智能照明系统的不断发展,DAL I协议智
能灯光系统越来越受到使用者的青睐。同时,随
着系统的扩展和完善,该系统与其他系统联合控
制,可实现智能楼宇等综合系统的控制。
本文设计了DAL I网关,通过网关来控制和扩
展DAL I智能照明系统,并对系统的软硬件进行了
设计和调试。该系统可应用于小型和开放的办公
室、会议室、教室、超市、酒店大堂、餐馆、家庭灯光
控制等不同环境中,给使用者带来很多方便。也
可以运用现有的技术扩展智能照明系统, 有利于
智能楼宇的系统集成,从而实现楼宇的智能化。
[ 1] 　张建栋. 基于DAL I协议的智能照明系统关键技术
的研究与设计[D ] . 广州:广东工业大学, 2009.
[ 2] 　陈新颖. 基于DAL I协议的智能照明系统控制网关
的研究与设计[D ] . 广州:广东工业大学, 2009.
[ 3] 　张东旭. 基于DAL I的智能照明控制系统[ D ] . 福
州:福州大学, 2005.
[ 4] 　程文英. 数字可寻址接口( DAL I) 的分析与研究
[D ]. 昆明:昆明理工大学, 2004.
[ 5] 　张岳军, 智能照明系统的研究与开发[ D ]. 浙江:浙
江大学, 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
4

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