北京电影学院 100088
摘要：目前国内许多公共场所的照明，尤其是学校的教学楼和图书馆，白天晚上长明灯等浪费现象比比皆是，造成这种现象主要是因为这些照明系统多数是人工控制或半自动控制，使用这种控制系统必然造成了资源的巨大浪费。目前国家正在倡导建设节约型社会，加强节能建设已成为绝大多数人的共识，然而仅靠提高个人素质意识实现节能，其效果不会很好，我们应在各种公共建筑设计和改扩建中，充分体现“以人为本、以科技节能为基础”的原则，优先选用节能产品，这也符合当今流行的绿色建筑概念。本文分析了校园建筑照明系统的节能优化设计。
关键词：校园建筑；照明系统；节能设计；
随着经济的发展和科技的进步，人们对照明节能和科学管理提出了更高的要求，特别是校园建设管理智能化的引入，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在大学新校区的建设热潮中，各大高校的建设者也意识到了智能照明的重要性。
一、公共建筑能耗影响因素
我国建筑主要有民用建筑和工业建筑两类。民用建筑是供人们居住和进行公共活动的建筑的总称，民用建筑按使用功能可以划分为居住建筑和公共建筑，居住建筑主要指住宅建筑和宿舍建筑。校园内建筑主要为教学及办公用房和学生及教职工宿舍。据清华大学和建设部的抽样调查，大型公共建筑面积占城镇建筑总面积的比例不到4%，但消耗的电量却占全国城镇的20%以上，统计结果显示，在公共建筑的全年能耗中，采暖空调系统占50%～60%，照明系统占20%～30%。大学校园教室、寝室等公用建筑的用电控制大多采用手动开关，时常出现白天教室、寝室开灯，夜晚在寝室时忘记关断电灯等其他电器的情况，不仅造成电能的浪费，而且容易引发火灾。
二、学校主要照明区域分类
针对学校占地面积大、学生流动量大的特点，根据学生的学习生活规律，对照明控制系统进行合理设计及应用。
1.学习区
学习区主要集中在教室、各类实训室等。学习区是教师学生工作学习的主要场所，是白天上课期间人流量集中的地方，所以经常会有无人关灯的现象，电能浪费比较大，学习区照明系统应能自动感应到教室内是否有学生及检测自然光源，根据两者的数据判断是否需要开启照明灯光，有效节约能源。
2.宿舍照明
学生宿舍公寓比较集中，照明设施单一。对学生宿舍照明控制系统可采用定时控制的模式，杜绝电能的浪费现象。
3.图书馆照明
图书馆是学校最重要的场所，人流密度大，对灯光环境要求高。阅览室是学生经常光顾的场所，有时阅览室没人也会灯火通明，极大浪费电能；有时照度过低，又影响阅读。为了给师生提供更好的阅读环境同时尽可能的节约资源，图书馆照明控制系统应能根据人流量及自然光源调节光亮度。
4.走廊/路灯照明
走廊照明最能体现智能照明的节能特点。经常会出现走廊的灯在无人经过的时候依然亮着，大大浪费了电能。智能照明系统应设置红外热感探测器，当有人通过时，开灯并延时一段时间，人离开后，灯具关闭。路灯应具有定时开启和调光的功能，校园路灯在白天时应全部关闭，傍晚随着室外照度逐渐降低，室外照明开启低照度模式，晚自习结束后，人流量高峰期间，路灯应处于最高亮度状态；深夜时，照明系统应将灯光调至低照度模式。
三、校园建筑照明系统的节能优化设计基本原则
1.经济适用
满足基本照明需要的同时，还要坚持经济适用这一原则，即在实际建筑工程中，所选照明设备要充分考虑建筑空间因素，在此基础上，适量、适宜的设置照明灯具，避免出现由于安装位置不当影响照明效果的现象，同时也能够减少安装成本和电能浪费。此外，应针对不同的照明场所和部位，从照度、色温、显色指数等方面综合考虑选择高照明质量和照明效果的照明设计方案，从而更好的满足建筑使用需求。
2.低耗原则
在进行校园建筑照明节能设计的过程中，设计人员要遵循低耗原则，在保证建筑物照明系统使用功能的基础上，尽可能降低能耗，并采取有效的节约能耗措施，提高建设技术，进而落实校园建筑照明节能设计的低耗策略。
3.使用原则
在进行校园建筑照明节能设计中，照明系统要根据建筑物建设需求和使用标准进行节能设计，不仅要保证建筑运输通道的畅通性，并满足建筑工程各个子建筑项目中特殊部位的要求，满足用户对建筑的使用需求，强化建筑物的使用性能，进而提高校园建筑照明节能设计的综合质量水平。
三、校园建筑照明系统的节能优化设计
1.选择照明光源
目前市场上常见的灯源有白炽灯、荧光灯、LED灯等。白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备。其主要缺点为：高能耗，发光效率低，产生的热为80%，光仅为20%；寿命相对较短，在1000小时左右；颜色单一，容易损坏。
荧光灯是是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。现在市场上主要是三基色荧光灯，其光效高、显色好、寿命长，但因其附件较多，故障几率大不能频繁开启，适用范围有限。由于是玻璃制品，易破碎，不方便运输，使用废弃后有汞污染，对环境污染严重。
LED灯由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如磷化镓、林砷化镓等半导体制成，其核心是PN结，因此它具有PN结的特性，即正向导通，反向截止。在一定的条件下，它还具有发光特性。LED等具有以下优点：（1）节能，白色LED的能耗仅为白炽灯的1/10，荧光灯的1/4；长寿，寿命可达10万小时以上，对普通家庭照明可谓一劳永逸；可以工作在高速状态，荧光灯如果频繁的启动或者关断灯管就会发黑损坏；（2）固态封装，属于冷光源类型，方便运输和安装；LED技术正日新月异的再进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低；（3）环保，没有汞的有害物质。很明显，随着LED技术的不断提高，节能环保问题的突出，荧光灯和白炽灯必然会被LED灯取代。
以下通过一组数据说明LED灯比传统灯具的优势
从以上数据可以得出，LED照明灯具相对普通灯具来说，可以在同等照度的前提下达到更好的节能效果。
校园中，教室、实训室、宿舍中照明灯具数量非常多，如果全部采用节能的LED光源的话，对整个绿色校园的照明节能能起到非常关键的作用。
2.灯具布置方案
在制定灯具布置方案的过程中，设计人员首先要明确校园建筑物各个区域的灯具和作业面间距离，合理选择光源类型，明确使用种类后结合生产企业所供给的灯具参数进行仔细核定，根据《建筑照明设计标准》中的照度要求确定设计方案，引入数字函数构建数字虚拟光照模型，借助照明计算软件，得出建筑不同区域的照度值。其次，设计人员将实际计算得出的照度值和我国《建筑照明设计标准》中规定的不同场所的照度标准进行对比，核实各区域的实际照度值，并将照度偏差控制在10%以内。在达到照明功率密度标准值的前提下尽量向目标值靠拢，最大化的实现节能。
3.确定合适的照度和照明方式
根据《建筑照明设计规范》规定，不同的场所都有着不同的照明标准值和照明功率密度值，因此相关设计人员应该根据相关标准值对照明系统的节能进行设计，在特殊条件下也可以根据实际情况进行适当的调整，但是必须要符合节能减耗的理念。另外，必须是在保证照明质量的前提下，才能强调节能降耗并且还要根据照明的均匀度、显色指数等因素来综合衡量。例如，在校园建筑照明设计中，教室的照度标准为300lx，教室前方黑板的照度要求为500lx，考虑到教室的功能性和照明均匀度，教室应均匀布灯，并在黑板前增加局部照明灯具，保证黑板面的照度，教室是学习工作区，光源色温宜选择中间色温3300~5300K，光源选择荧光灯或直管型LED光源。
根据不同的区域功能，分区、分组、白天或黑夜等不同条件选用一般、重点或混合等的照明方式，满足实际情况的需要，节约能耗、提高照明质量并做到高效照明。按照照明区域的不同照度要求可以选择相对应的照明方式，对于一个区域中有不同照度要求的，可以采用分区一般照明的方式，对于作业面照度要求较高的场所，则可以采用混合照明的方式。
4.充分利用天然光源
天然光源是取之不尽、用之不竭的天然能源，同时也是没有污染的洁净能源。在有条件的情况下利用天然光源作为校园建筑照明能源，便是最大的节能。因此，在条件许可的情况下，应尽可能积极利用天然光源作为校园建筑的照明能源。一般天然光源的利用分为直接利用和间接利用两种。其中直接利用天然光源是指与土建专业密切配合，通过优化校园建筑的开窗方式，把室外天然光源引入室内作为照明光源的方法，常见的开窗采光方式主要有侧窗采光和天窗采光；间接利用天然光源是指利用集光、传光和散光等设备与配套的控制系统将天然光源传送到建筑所需照明部位作为照明光源的采光方法。目前主要有镜面反射采光法、导光管采光法、光纤导光采光法、棱镜组多次反射采光法、光电效应间接采光法等。
五、结论
总之，在节能减排、保护环境的大趋势下，建筑能耗一直处于居高不下的状态，学校作为教学科研单位更应该在节能减排方面做出示范作用。通过建筑结构的设计、节能灯具的选择、智能照明控制系统的安装、能耗监测平台的使用，使得学校照明真正做到既满足照明舒适度的要求又能节能环保，真正做到绿色建筑、绿色校园。
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论文作者:马鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/8
标签：建筑论文; 照度论文; 节能论文; 光源论文; 校园论文; 采光论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第19期论文;