照明工程节能监测方法研究及应用

朱晓斌

苏州市中信节能与环境检测研究发展中心有限公司

摘要：在越演越烈的能源危机背景下,节能已成为我国的基本经济政策,照明用电耗费了全球近19%的能源,政府部门及各建筑工程业主方对照明节能也日益重视,然而国内对照明工程和节能改造工程的节能监测却都没有标准的监测方法。基于建筑照明、城市道路照明及城市夜景照明工程,研究了1种可行的照明节能监测方法,并运用于厦门市道路照明节能改造评价,取得了良好的效果。

关键词：照明工程；节能监测；方法；研究应用

引言

随着人们的物质和精神生活水平不断提高，对生活的追求向着更舒适、安全、高效和节能的方向发展，对建筑照明技术的要求也越来越高。新兴的“智能照明”技术是现代计算机技术、控制技术、通信技术与建筑照明技术的有机结合，与传统照明技术相比在各方面均具有优越性。但是，该技术在实际运用和推广中存在一些问题。照明工程是建筑的重要组成部分,其节能环保、建设绿色舒适环境具有十分重大的意义。

在保证居民用电安全可靠运行方面越来越重视,所以需要更加积极主动地去进行节能管理工作研究工作；其次随着现代城市人口数量急剧增长与能源短缺现象日趋严重而照明工程又是其中一个重要部分因此也要引起我们足够多的关注度并取得一定成绩。照明工程的节能管理技术,对于提高城市供电系统效率和减少能源消耗、改善环境质量具有十分重要的作用，同时也可以为我国经济建设带来巨大效益。

一、 照明工程节能现状

1.1 照明工程节能的必要性

随着社会的发展,人们生活水平不断提高,对照明质量以及舒适度要求也越来越高,所以在进行建筑施工过程中需要加强节能技术和设备使用。首先是在选择光源时。要根据不同类型、档次及地区特点选取适宜的灯具;其次是选择光源时要保证其亮度均匀且光亮符合标准等条件下选取合适数量、种类和功率大小适用于照明工程设计;最后就是对灯光控制方面来说:可以采用低压或者高压直接把控,也可采取全额式或半开调型,也可采用分时控制。
   照明工程在进行设计的时候,不仅要考虑到美观性和实用性能方面的要求,还需要充分体现出节能减排以及环保等多方面因素对建筑功能、结构及安全隐患问题上所产生影响;另外还要满足人们对于舒适度、高效便捷化需求。节约能源是采用智能照明系统的主要目的和重要优势。该系统采取定时、分组、减光、自动感应等控制方式，做到实时控制而不仅是“定时开关”控制，很大限度地节能。一个设计合理、管理良好的系统照明节能可达30％左右。

1.2 照明工程存在问题

(1)照度控制不够合理
   在照明工程中,一般采用的都是高精度低能耗光源,而对于一些对环境要求比较特殊、需要特殊光照效果的地方却没有给予足够重视。虽然目前我国已经实现了全自动化和智能化水平。但就目前来看仍然存在着很大问题:首先是光强过高或过小都会影响到室内亮度;其次是灯具寿命太短也会导致照明强度下降等情况发生在照度控制上,而在一般情况下,光强过小都会导致照度不足,从而影响人们的正常生活。
   (2)灯具寿命太短也是限制节能效果最重要的原因。根据有关资料显示我国照明工程中每年消耗大量电功率超过了36亿千瓦时;同时还出现了一些因为灯泡长时间使用后老化、负载能力下降等问题，例如在城市街道上安装荧光灯和夜景光源,都会给人们带来很大影响。 

二、照明工程节能监测分析

2.1 照明工程节能监测体系

在对照明系统进行节能监测时,要根据不同的情况选择合适的测量方法。一般有以下几种:
   (1)采用新技术、应用新型光源。目前我国使用较多的是激光测距仪和光敏传感器等仪器来实现检测工作;同时还可以通过光纤传输方式将其与建筑中其他设备连接起来,以达到自动化控制;还有一种是热电转换系统,它能够使照明在不同季节间同时进行自动调节和节能降耗的功能。
   (2)采用智能化管理模式。智能化管理模式是指通过对照明系统进行自动化控制,使其能够自动地调节各种参数,如灯具的开关时间、光源亮度和照度等。(3)采用无线网络方式。目前国内使用较多的是局域网与广域联网两种技术联合应用的形式来实现节能监测工作;还有一种则为远程计算机监控系统等设备所组成
   在设计中我们可以将照明系统分成三个部分:第一个是由中央控制室直接把各种信息传递给中央控制器,使其能够实现对各照明系统的控制。第二个是由远程计算机监控中心把各种信息传送给中央控制器,然后再通过网络传输到各个管理部门,以达到智能化管理。第三个就是利用无线技术来进行远程数据交换。

2.2 照明监测方式

照明监测方式是利用先进的技术手段,根据不同场所、环境和要求,采用多种形式对照明系统进行管理。
   (1)人工控制
   在建筑节能设计过程中需要充分考虑到现场实际情况。比如:亮度高而且不均匀，光源种类多等问题，不同区域的光照强度也有一定差异性等等，都要具体分析原因采取相应处理措施来解决这些常见问题，这是目前常用的方式之一---手动开关和自动开灯,这两种照明系统具有明显优点同时又能满足各自需求,但缺点是开关的开启次数较多,关灯后需要一段时间才能关闭，自动控制方式在照明系统中可以实现对光源的智能化、自动化管理。

(2)采用现代先进技术和设备来提高检测效率。比如:红外线测温技术就是利用温度传感器来测量出环境温度变化情况,然后将数据传输到计算机处理电路进行计算分析从而得出结论并做出相应措施的一种监测方法,它具有高精度、无比尺等优点，红外线测温技术的优点是在温度较高时,可以准确得到数据,并能够进行快速测量，红外测温仪具有体积小、重量轻且抗干扰性强等特点。 

三、 照明工程节能监测方法研究

3.1 照明工程节能监测方法

照明工程节能监测的主要方法是利用光功率、室内环境和灯具等不同参数对建筑进行自动调节,并根据具体情况采用相应监测手段。
   (1)在光源选择上,可通过直接开窗方式或间接式照明控制模式，也可以采取分体投影法来实现对照度要求较高的场所使用人工控制。

(2)在光源的选择上,应考虑其对室内环境光照强度、光效等因素影响,同时还需兼顾节能效果。
   目前常用的照明工程节能监测方法主要有:①通过人工控制方式实现照度调节；②根据不同场所进行自动调整或改变亮度值以满足特定要求；③将光源分为多个小区域来控制和管理【1】。

3.2 照明工程节能监测结果

在进行建筑室内照明设计时,为了有效控制灯具亮度,可以使用一些光源来对其进行调节。而由于我国目前大多数城市都采用日光作为主要光源之一，但是日光也是一种比较严重的问题了，所以我们需要采取一定措施防止眩目的现象出现；另外还应该注意的是如果在实际工程中发现某天有其他季节的天气变化或者是阴雨等情况下照明不亮时,就会导致灯具亮度下降、光污染。所以我们需要在实际工程中采取相应的措施,来对这些问题进行改善。 

四、 照明工程节能监测系统

4.1 照明工程节能监测原理

(1)灯具的自动调节:在照明系统中,有许多灯具,但它们之间不可能相互独立存在。因此我们需要对其进行单独控制。
   (2)根据不同的使用场所和环境选择合适种类、材质及安装方式。比如说室内亮度较低时就应选用调光效果好且节能环保型光源;而对于室外温度高或湿度大时则宜采用遮阳作用强等自动调节方法来改善这种情况,以达到最佳舒适度要求。

(3)对不同的环境,应根据其使用场所和室内条件选择合适类型灯具。
   照明系统中常用的有三种方式:第一种是白天正常工作时处于自然光下;第二种情况为夜晚经常出暗或明、白交替出现在室外。第三种则是夜间有时常亮状态下进行灯光调节控制;这两种方法都需要手动开关来实现自动调节,

4.2 照明监测系统的组成

(1)照明系统监控设备
   为了确保在满足照度要求的同时,对不同区域内的环境亮度进行合理调节,需要监测人员能够根据实际情况选择合适数量和类型。因此我们设计了一个由单片机、传感器、显示电路等组成。
   当光线强度达到一定标准时自动切换到手动模式。若需要使用人工控制则通过按键来实现人与灯或其他照明设备之间相互配合作用并能有效防止眩光现象发生;而如果在亮度较低的区域内,则需要通过单片机进行控制,当照度较高时,自动切换到手动模式。
   (2)照明系统监控设备的工作原理是:在光线强度满足要求的前提下对不同区域内环境亮度调节。若是采用人工方式来实现灯光效果就会出现人为因素造成灯管过流、光强过高等问题;而如果使用智能光源则可以避免由于人为主观原因导致照度不足或灯具发热,同时也能有效地解决以上弊端。另外,在照明系统监控设备与单片机之间还需要实现通信功能,以利于计算机的正常运行。

4.3 照明工程监测组网

照明工程中的照明系统,主要是为了满足人们在工作、生活和学习等方面需要,而对各部分配电装置进行优化组合来达到节能目的。因此要实现灯具与用电设备之间相互协调配合。
   (1)根据不同分区控制方式及功能要求设计出符合实际需求并且方便操作的智能型网控开关:①可以通过设置控制面板上设定相应参数实现照明系统的自动切换;②在满足相关条件下,可选择手动或远程监控等自动化控制系统来达到节能效果。(2)设计的照明系统应能够满足节能要求,并且可以实现自动控制,即通过手动或远程监控方式来达到对灯具与用电设备之间、各部位间的开关进行监控和管理。

4.4 照明工程节能监测系统无线网络

无线网络技术是以现代通信为手段,将各种应用系统、设备和数据的传输方式集成于一体,实现了信息共享。在进行节能监测时可以利用其自身特点来完成对照明工程中各项能源消耗以及能量损耗情况的检测与分析工作。
   首先需要注意的是:(1)要保证在使用过程当中能够有效地接收无线网络发送过来或接收到信号;(2)对于一些比较重要的功能或者是特殊要求,如功率比较大、负载率较高时等等,都必须要保证无线网络的稳定性和可靠性;(3)在进行节能监测时,可以通过对系统中各个功能模块之间通讯来实现信息共享。

总结：本文通过对照明工程节能监测方法的应用,以达到了一定的效果,但是由于一些条件限制,系统还不够完善。但随着科技水平和人们生活质量不断提高以及建筑规模扩大等问题都会得到很大改善。在以后研究中可以从以下几方面进行:(1)智能化管理技术、设备自动化程度提升；(2)灯具寿命延长，本文通过对照明工程节能监测方法应用现状的分析与总结,提出了一种新的节能检测手段,并通过实例验证该检测手段的可行性。

参考文献:

[1]康品春.照明工程节能监测方法研究及应用[J].中国照明电器, 2016(4):3.DOI:10.3969/j.issn.1002-6150.2016.04.006.