2022年照明节能系统优化方案 .pdf

照明节能系统优化方案市场前景随着我国城市化建设的不断深入， 经济告诉持续的发展，能源需求大幅增加，能源供需矛盾突出。 尤其是近两年， 全国用电量及电负荷增长较快，近些年来已有三分之二的省（区，市）出现了不同程度的缺电甚至拉闸限电现象，严重影响经济社会发展和人民生活水平的提高。据统计，我国照明用电量已占总用电量的10%-12%，因此提高电能利用效率， 无疑将较大幅度降低能源消耗，有效缓解目前我国电力供应紧张的局面。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方向。 目前的照明节能潜力很大， 一般节能方案均能达到节约15%-35%，按保守的数量采取20%的计算，全国节约的电能价值可观， 可想而知在国民经济中该有多大的作用。在繁华的都市， 城市道路、 夜景照明已成为城市文明的标志和城市文化的代表。 在推进城市亮化工程的进程中， 照明光源及调控设备得到了空前的发展， 当然，城市照明的电能消耗和灯具损耗也越来越大，由于电力紧急和电费的上涨，照明节能降耗将越来越受到广泛重视。目前国内照明节能主要的途径有两种：1、采用高效的节能型光源，也就是使用发光效率高的灯泡或灯管2、在现有照明系统上加装节能控制设备一、合理选型，提高照明效率1、推广使用高光效照明光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作。节能的电光源发光效率要高。 即使得每瓦电 (W)发出更多光通量 (Lm)。白炽灯泡发光效率一般为7-20Lm W。其寿命一般为 1000h ，特殊的为 2000h 。单端的紧凑型荧光灯 (俗称节能灯 )其光通量一般为 50LmW。采用一只 9W 寿命 30005000h 的节能灯完全可以替代40W 的白炽灯泡；双端直管荧光灯 T12 型的为 55LmW， 寿命为 30005000h ，而现在的 T5 型则达到 90-110Dn W，寿命可达 800010000h 。所以 T12，T10其至 T8 型的荧光灯都应该淘汰， 不但可以节约大约50的电能，还会改善灯光的显色性。除以上光源外，还有高强气体放电灯，如高压纳灯，金属卤化物灯，微波硫灯，无极灯、发光二极管和半导体照明灯等，科学技术的发展，电光源也名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 层出不穷。现代的灯可以达到薄如纸，细如丝，总是叫人惊喜，现在还在应用那些落后的费电的灯的场所， 应该尽快实行照明工程节能改造。当然，在选择发光较高的光源时， 要考虑应用场所， 根据场所的特点和电光源的特性进行合理的科学的照明改造。现在受到媒体广泛关注的LED 产品，做为一种新型绿色半导体发光二极管，在相同情况下，它的有效发光率比普通光源要高， 且本身不含汞、铅等有害物质，废弃物可回收， 光谱中没有紫外线和红外线， 在生产和使用中不会对外界产生污染，光源的优势十分明显，被外界称为第四代新型绿色光源。LED 节能灯的优点：高效节能超长寿命 -半导体芯片发光， 无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时光线健康 -光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射绿色环保 -不含汞、铅、氙等有害元素，利于回收和利用，而且不会产生电磁干扰保护视力 -直流驱动，无闪频光效率高 -发热小， 90%的电能转化为可见光安全系数高 -所需电压、电流较小， 发热较小， 不产生安全隐患，可用于矿场等危险场所市场潜力大 -低压、直流供电， 电池，太阳能供电即可，可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所推广使用节能灯，对于节能降耗意义重大。2、推广高效率节能灯具灯具是灯泡 (管)的“ 时装” 。既要漂亮，又要有科学分配光的功能。灯具的关键指标是灯具效率。 灯具效率是灯泡的光通量作为100时，安装在灯具里后输出光通量的百分比。 它可以根据场所的需要， 将光线送到不同的地方， 即科学用光又能使人们的视觉舒适。 例如学校教室最早采用的双端直管型荧光灯梯形控罩式灯具，是铁皮涂白色油漆制成，其配光不合理，灯下桌面照度高，二灯中间桌面上照度低，灯具效率约为70左右。当改进后，选用抛光氧化铝制作的双曲面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 灯具，其曲面形状科学， 使光分配成为蝙蝠翼形状的配光，该材料反射系数提高了，灯具效率提高后可达到82。由该例可知，同样数量的相同灯管，前者达不到要求，而后者桌面均能达到要求。 所以采用良好的灯具也是一种节能的办法。3、推广节能型镇流器传统型电感镇流器的缺点是体积大、重量重，自身功率损耗大， 约为灯功率的 20%-25%，有噪声、功率因数低、灯频闪等，是一种不节能的镇流器。电子镇流器的优点是节能，其自身功耗低，功率因数高达0.9 以上，灯光效率高、重量轻、体积小、启动可靠、无频闪、无噪声、可调光、允许电压偏差大等。例如36W 荧光灯用电子镇流器， 功耗仅为 1-3W。 节能型电感镇流器是采用低耗材料，其能耗介于传统型和电子型之间。因此，照明设计中应提倡选用优质节能电子镇流器和节能型电感镇流器。对于直管荧光灯T8、T5 直管荧光灯，应选用电子镇流器；大功率高压钠灯、 金属卤化物灯应采用节能型电感镇流器；小功率金属卤化物灯应选用电子镇流器。表 1 以 T8,36W 直管荧光灯为例，将几类镇流器的性能列出比较。表 1：类型功耗（ w）功率因数频闪噪声调光寿命 （年）传统电感型9 0.5 有有不可15-20 节能电感型4.5-5.5 0.5 有小不可15-20 电子式（ H 级）3.5-4 0.9 无无可4-5 电子式（ L 级）3.5-4 0.95 无无可8-10 注：传统电感镇流器（符号“LB ”）和节能型电感镇流器（符号“SELB ”）、电子镇流器（符号“ EB”） EB 又分为 H 级和 L 级二、对现有照明系统进行节能改造对现有照明系统的节能改造， 一般采用加装节能设备 （回收期一般 2-5 年），较为经济和实用， 目前国内销售的照明节能设备很多，其中照明控制调控装置所占比例最大。从工作原理上大致分为三大类。1、可控硅斩波型照明节能装置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 原理：采用可控硅斩波原理，通过控制晶闸管（可控硅）的导通角，将电网输入的正弦波电压斩掉一部分， 从而降低了输出电压的平均值， 达到控压节电的目的。这类节能调控设备对照明系统的电压调节速度快，精度高，可分时段实时调整，有稳压作用，因为主要是电子元件，相对来说体积小、设备轻、成本低。但该调压方式存在一 致命缺陷 ，由于斩波， 使电压无法实现正弦波输出， 还会出现大量谐波， 形成对电网系统谐波污染， 危害极大， 尤其不能用在有电容补偿电路中。然而气体放电灯的功率因数在一般在0.5 以下，所以都设计用电容补偿功率因数，才能满足现代照明功率因数0.9 以上的技术规定。大功率可控硅斩波型节电设备， 因其自身存在谐波污染的缺陷， 如果加装滤波设备，成本太高，是不经济的，所以此类设备是不宜用于照明电路中。谐波的危害a、缩短电力电容器的使用寿命，严重情况下，会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。b、变压器的铜耗、铁耗增大，减少变压器的实际使用容量，浪费电能。c、增加电气设备附加损耗，减少出力，浪费电能，严重时使电气设备过热，烧损。d、造成开关、接触器等电气设备的误动作，自动化仪表不能正常工作。e、产生严重的、看不见的电磁波干扰，使有线和无线信号无法接收和传输，影响手机、电视、广播、电脑等设备的正常使用，损害人体正常生理机能。2、自耦降压式调控装置现在市场上最多照明节电产品就是此类产品。它的原理是，通过一个自耦变压器机芯， 根据输入电压高低情况， 接连不同的固定变压器抽头，将电网电压降低 5、10、15、20V 等几个档，从而达到降压节电的目的。这类产品最大的优点是克服了可控硅斩波型产品产生谐波的缺陷，实现了电压的正弦波输出，结构和功能都较简单，当然可靠性也比较高。存在的技术缺陷：1）固定多档降压器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 由于其核心部件是一个多抽头的变压器，变压比是固定的， 一般副边有三到五个降压抽头，分别降5V、10V、15V、20V，一旦接线端固定，降低电压就是固定值，当电网电压波动时， 调控装置的输出电压也会上下波动，这样照明的工作电压处在不稳定波动状态，无法起到对电光源的保护作用。当电网电压高时，节电率不是最佳状态； 而电网电压低时， 可能出现欠压现象， 造成灯具无法正常点亮，反而降低灯具寿命， 这是这类调控装置存在的最大安全缺陷。当用电高峰时，电压过低，电气设备也无法正常运行。2）接触器型降压器这类调控装置为了能做到额定电压正常启动，并在过电压和欠电压时跳到旁路（设备的安全保护），一般都用的都是交流接触器来进行切换，这是最简单和常用的办法。但是，如果用接触器作为节电产品的电压调整装置的话，其安全性、可靠性和无故障工作寿命都不能保障，存在安全隐患，原因如下：交流接触器的工作原理是用电磁线圈吸合、断开，来控制触头常开或是常闭，属机械移动部件，只适用于不经常动作的开关场合，如灯具、电器的开起和关断，切换次数是有限的，不适用于频繁切换的场合。交流接触器在切换动作时，是机械的吸合和断开，所以会有短暂的1020ms的断电，我们称之为 “ 闪断” ，这样的断电会导致HID 灯( High Intensity Discharged Lamp高压气体放电灯，如高压钠灯、金卤灯、高压汞灯等)熄灭。这种灯的特性决定， 在熄灭以后，必须等到灯管冷却， 蒸气压下降后才能再点亮，一般需要 510min 左右，在使用中，这将是个严重故障。根据以上原因，交流接触器是不能用来控制照明调控装置进行频繁切换的。所以，生产和销售此类节电产品的厂家，一般做不到实时稳定电压、 多时段调控等功能，这也就是这类节电产品的缺点所在。3、智能照明节电器从前两类节电产品来看， 它们各有优缺点， 之所以不能得到大量使用， 是因为其本身都存在技术缺陷， 可控硅（相控）型优点是，可实时精确控制输出电压，满足照明用电的最佳值， 缺陷是电压无法实现正弦波输出，有谐波污染。 而自耦降压型的优点正好是能做到电压正弦波输出，却不能实现电压的自动精确控制，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 只能固定降电压，不能升压和稳压，如果能将两者优势结合互补，去除缺陷，就是相对比较理想的照明节能产品了。智能照明调控装置工作原理， 采用微电脑控制系统， 实时采集输出、 输入电压信号与最佳照明电压比较， 通过计算进行自动调节， 从而保证输出最佳的照明系统工作电压。智能照明调控装置在结合前两类节能产品的优点的基础上，克服了其中存在的缺陷，具体优点体现在以下四个方面：1）优化电力质量，节约照明用电稳定最佳工作电压针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压， 并能将其稳定在 2%以内， 有效提高电力质量，从而达到节电 10%40%的效果。多时段节能运行根据用户实际的照明需求，调控装置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、 不同时间的需求， 实现最佳照明状态和最大节电率。2）有效保护电光源，延长其使用寿命软启动、慢斜坡影响电光源寿命的一个重要因素是，启动和运行时电流和电压对光源的冲击。为了有效的降低电流冲击和提高灯的寿命，在国外高档灯具产品中， 要求灯具有软启动功能。智能调控装置能够实现灯具的软启动和慢斜坡控制过程。灯具在启动时， 采用低压软启动， 充分预热。 该过程可减少 40%的启动电流冲击， 有效提高光源寿命。在调压、稳压的过程中，智能调控装置采用慢斜坡方式，让电压在设定时间内缓慢过渡，保证光源不受电压、电流波动的冲击，从而降低电光源损坏，延长使用寿命。实时稳压、控压在电压波动很大的地方， 如电气设备比较多的厂区， 一分钟内的电压波动达到 15%；路灯后半夜的供电电压也会达到250V。智能调控装置高稳定的最佳照明电压，能够延长电光源寿命24倍，减少照明运行、维护成本30%50%。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3）智能照明调控为了满足不同用户对照明灯具控制的需要，智能调控装置有三种运行模式可供选用：端子控制节能运行模式时间控制节能运行模式通讯控制节能运行模式可按现场实际情况，通过天文钟、智能探头或内部编程、远程计算机遥控，实现时控、光控、程控等多种智能化控制。并可根据不同时段、不同灯具、不同亮度要求，每相独立调节，允许100%不平衡。4）适用性、可靠性调控装置每相可独立调节，可操作性强，可以承受三相100%的不平衡负载，且保证单相的故障绝不影响其它两相的正常运行。同一个装置可以带不同类型光源负载，还可以独立调节每相的输出电压。调控装置采用手动和自动双旁路系统，以保证照明设备不断电，正常安全运行；调控装置控制部分不含交流接触器，无触点和移动元件，保证高可靠性和低功耗。可选配 GSM/GPRS全球实时（手机）监控系统，通过显示、声音等信号监测设备运行，故障报警，及时采取保护措施。这类照明节电产品成本略高于前两种，可实现智能照明调控、 有效保护电光源、降低电能消耗的功能， 使用的经济性和可靠性远远好于前两种产品，是目前国际上比较成熟的照明控制解决方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -