摘要：目前绿色节能理念已经融入到各行各业之中，对照明系统进行节能改造已经成为全社会共同关注的话题。随着我国教育事业的快速发展，高校建设规模都普遍扩大，能源消耗也逐年增加，照明能耗是其中一个重要方面。目前很多学校针对照明系统进行了节能改造，但是有些高校在这一方面还很欠缺，本文对某高校教学楼照明系统能耗现状进行了分析，然后就节能技术的应用及实施效果进行了总结，以供相关人员参考。
关键词：高校；照明；节能；能耗；教室
随着我国高校扩招和新校区的建设，每年都有大量教学楼落成使用，然而，由于对教学楼教室室内光环境及热环境缺乏系统的基础研究，导致不少教室照明耗能较高，冬季采暖耗能耗大，而室内光、热环境质量并不理想[1]。为实现节能减排的目标，提高室内舒适性要求，在教学楼建筑设计时有必要结合当地的气候条件，权衡自然采光、室内热环境及采光质量等方面的得失，对教室的自然采光窗户朝向、窗洞口尺寸等进行探讨。
1高校教学楼照明能耗现状分析
1.1高校教学楼主体结构分析
某高校教学楼主体为东西朝向，主立面东偏南8°。框架结构，主体共有7层，每层13间普通教室，为内廊式单侧采光教学建筑，每间教室设有3个窗户，窗高2.1 m，窗宽2.1 m；可以容纳52人使用，教室装有3排3列9个双管的荧光灯，每个灯管的功率为40 W，教室的总功率为720 W(实际使用360 W)，窗户无遮阳措施，夏季教室主要靠自然通风调节室内热环境，冬季室内有暖气片采暖。
1.2教学楼不同朝向教室照明能耗对比分析
教室中的照度必须充足，以方便学生阅读和书写。尽量采用自然采光，有利于较高的视觉舒适度、节能环保、有效提高学生学习效率[3]。人工照明可以作为自然采光的辅助措施，提高室内深处照度均匀性，在阴雨或傍晚自然采光照度不足时提供照明。使用过程中，学生会根据室内照度情况，打开或关掉荧光灯；调查中也发现当太阳直射进教室时，引起室内温度过高，产生不舒适眩光，学生会拉上窗帘开灯进行照明。因此，教室照明能耗与室内采光质量关系密切。
根据电表统计数据显示进行分析：对同楼层不同朝向教室的平均用电量进行对比，北向最低，南向稍高，东西向最高；不同楼层同朝向教室平均用电量对比:随着楼层增加，平均用电量降低；东西向教室照明总能耗比南北向照明总能耗高18.1%。这些数据表明窗户朝向和楼层对照明能耗影响较大，东西向能耗高主要是夏季太阳直射时，学生拉上窗帘遮挡，室内照度降低需开灯照明，提高了照明能耗；楼层越高采光效果越好(与室内照度测试结果吻合)，使用的人工照明越少，降低了照明能耗。
1.3照明不合理
存在“长明灯”现象, 开灯时间较长。教室自然光能够满足照度要求, 仍开着灯;走廊等公共场所不管白天晚上、有人没人灯全都亮着, 较为浪费;路灯为高压钠灯, 耗电量大。以教室和图书馆为例, 面积很大的房间内开关数量很少, 一个开关控制很大一片区域的灯, 造成很大的浪费。光照形式比较单一, 只设置了一般照明, 没有设置局部照明。
2教学楼教室照明节能改造分析
2.1合理窗尺寸的确定
窗户的尺寸设计存在着采光、采暖的矛盾，即窗户尺寸越大采光效果越好，但保温节能效果越差；窗户尺寸越小节能效果越好，而采光效果越差。为解决采光与能耗之间的矛盾，在满足设计标准前提下对窗洞尺寸的变化对采光、节能的影响进行评判，最后确定既满足教室室内的采光要求，又能降低冬季采暖耗能的合理窗洞尺寸。
2.2光源更换
荧光灯在过去的很多年里是学校最推广的光源，其主要缺点是频繁开关寿命较短以及用于教室、阅览等场所频闪问题给学生带来不适的困扰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为寿命较短，在日常工作中发现，光源维修更换的工作量巨大，并且荧光灯工作中需要配合镇流器使用，维修量和维修成本也相应加大。目前较为节能且照明效果较好的是LED光源，LED作为一种新光源，LED以其突出的优势迅速得到认可，损耗低、光效高、寿命长、无频闪、体积小、污染小等特点，除了价格稍高外是目前最完美的光源之一。比如在教室内可采用当前新型高效单管T5荧光支架灯 (1×30W)，不必改变原有灯具的布局，只是在原位置进行替换就可以。
2.3控制方式的改造
此部分仅从有代表性的场所进行举例说明。
针对面积较大的教室、自习室细化照明分区，增加控制开关，在需要照明的工作面照度足够的情况下，尽量减少多余灯具的开启。调整区域划分，靠近窗口的区域白天尽可能利用自然光。在自然光满足的时候不开启灯具。在教室内安装节电控制器，节电器具有照度感应、红外感应、声光感应等功能。采用人员数量检测技术，根据人员数量和照度要求自动控制开关灯数量。当照度满足要求时，不开灯;满足不了时，按需开灯。教室节电控制器的数据通过现有的节能平台系统实现上传，远程监控教室的照度、开灯数量、人数、用电情况，并可实现对教室电源的开关。自习室以一般照明和局部照明相结合，在每个自习位设置台灯，学生按需开关灯。
3节能实施效果分析
通过改造，有效避免了手动控制不当或照度过高导致的不必要浪费，充分利用了自然光，按照自然光的变化对灯具进行开关灯控制;不需要大面积开灯时，关闭一部分光源;全面监控各房间照明现状，有利于控制和核算成本;降低了维修量，提升了照明效果。窗户面积、尺寸确定时应根据地区光气候特点, 综合考虑利用天然光, 节约能源。
3.1节能
对照明控制系统进行节能改造后，实现了操作简单化、应用灵活化的特点，可最大限度地节能，采用LED可调光光源替换掉了传统的荧光灯开关单一控制光源，大大降低了空间照明功率，合理良好的照明控制系统总节能可达50%以上。
3.2经济
采用节能能照明控制系统后，不仅实现了节能运行，还提高了高校教学楼的空间利用率，减少了管理和维护人员。更重要的是该系统可以根据实际应用过程中师生比例不同，工作要求不同，实现合理控制，既提高了教学工作效率，又大大降低了照明用电成本。在使用了新型高效T5单管荧光灯后,没有改变原有灯具布局, 保证了房间整体的美观性, 每套灯每小时节约电量约为50W, 在实现高节能率的同时, 提升了房间内的照明效果。
3.3舒适
通过节能照明控制系统，房间内整体照明环境得到明显改善, 学习桌面均匀度好, 灯光柔和、舒适、不刺眼。灯具布局合理, 灯具没有频闪现象, 非常适合老师板书教学以及学生看书学习。可按需调节教学楼中的照度和光色，营造不同场景功能效果，使空间照明控制在舒适的范围内，从而达到最佳的照明效果，营造舒适的教学环境和学习氛围。
4结语
教室作为教学建筑的重要组成部分，窗户的朝向除了影响进入室内的太阳直射光的时间长短和热辐射量多少，同时对合理组织室内通风进行夏季室内降温影响很大。窗户面积、尺寸确定时应根据地区光气候特点，综合考虑利用天然光，节约能源；同时还要考虑，夏季随着进入室内光量的增加，太阳辐射热也会增加，影响室内的热舒适，引起不舒适眩光；冬季窗户是建筑外围护结构保温性能最薄弱的部位，传热系数约为墙体的1/5，合理控制外窗的朝向及面积对节能和改善室内采光质量是十分有利的。
参考文献
[1]刘蓓.寒冷地区单面采光教学建筑窗洞尺寸的优化研究[D].西安:长安大学，2012.
[2]曹彬，朱颖心，欧阳沁，等.北京校园建筑夏冬两季室内热舒适性现场调查研究[J].暖通空调，2012，42(5):84-89.
[3]邱静，凌强.武汉高校公共教室夏季热环境的实测研究[J].华中建筑，2014，32(5):32-35.
论文作者:毛瑞明,赵沛柳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：教室论文; 采光论文; 节能论文; 照度论文; 室内论文; 教学楼论文; 窗户论文; 《基层建设》2019年第3期论文;