严寒地区办公建筑室内照明对能耗的影响分析

摘要：通过分析办公建筑室内照明对能耗产生影响的原因，归结出照明功率密度、灯具安装方式、照明
运行方式这 3 个影响因素。为了分析这 3 个因素对能耗的影响程度，建立严寒地区的模型建筑，改变
3 个影响因素的输入条件，对照明能耗、采暖能耗、空调能耗和总能耗进行敏感性分析，结果发现照明
功率密度和照明运行方式是主要的影响因素，而灯具控制方式几乎不产生影响，提出照明功率设计和
控制方式的建议。

引言
在办公建筑中，照明能耗占到总能耗的25%~40%[1门，研究室内照明对建筑能耗的影响具有重要意义。通常所说的“照明能耗”指照明灯具发光发热所产生的电能消耗，与照明功率和运行状况有关。照明功率受建筑区域或房间功能的影响，照明设计需达到一定的照度要求。而运行状况包括运行时间和运行效率，运行时间与灯具的控制模式、人员的使用习惯、室外照度、建筑本身的采光状况有关，运行效率与照明灯具本身光效、日常维护管理、利用系数、开启率等相关。在设计阶段，影响照明能耗的因素主要为照明功率密度和灯具安装方式。在运行阶段，影响照明能耗的因素较为复杂。现有研究认为，对照明能耗影响最大的因素为室外照度和运行控制方式[2-3]。
本文分别以照明功率密度、灯具安装方式和照明运行方式这3个影响因素为输人变量，定量分析照明对建筑能耗的影响。用DesignBuilder能耗模拟软件，对模型建筑整体能耗进行模拟：对输出总能耗作敏感性分析；总结不同安装方式下，照明对能耗的影响；分析照明运行方式对能耗的影响程度。

1模型建筑的建立
DesignBuilder软件是在EnergyPlus引擎的基础上开发出来的，它所有的计算过程都采用Energy-plus内核的计算程序，保证了模拟结果的准确性，同时增加了可视化的操作窗口，界面更加友好，操作更加便捷。
本文选用DesignBilder软件进行建筑能耗的年动态模拟分析。模型建筑基本信息如表1所示。
办公室室内设计参数如表2所示。

本文设计了1个6层的办公建筑，建筑外形尺(长×宽×高)为60m×20mx21m,建筑面积为6584m2。由于我国建筑热工分区将严寒地区分为严寒地区A和严寒地区B,将模拟地点选择哈尔滨和沈阳，利用DesignBuilder建模，分别记作Officel和Office.2。哈尔滨和沈阳的采暖季分别为10月15日~次年4月15日和11月1日~次年4月1日，采用值班采暖，工作时间全供，非工作时间开启率为50%，采用天然气供热系统，系统效率为0.8。空调季为7月1日~8月31日，采用风机盘管加新风中央空调系统，考虑严寒地区冷水机组运行效率的一般水平，设置水冷式冷水机组COP为3.0。办公室人员、照明和设备作息按标准设定。

根据以上参数设置模型建筑，得到Officel和0fc2的逐月单位面积总能耗如图1所示。分项能耗如图2所示。在Officel和Office2的模型建筑中，单位面积总能耗分别为174.02kWh/m2和140.93kWh/m2。与其他分项能耗相比，照明能耗占建筑能耗的比例都比较大，分别为33.16%和41.11%。从暖通空调能耗上来看，空调能耗占总能耗的比例很小，分别为4.80%和7.12%，而采暖能耗在哈尔滨和沈阳差别较大，分别为73.11kWh/m2和38.01kWh/m2,分别占总能耗的42.01%和26.97%。在严寒地区A,采暖能耗占比例最大，照明其次，空调能耗很小，在严寒地区B,照明能耗最大，采暖空调能耗其次。以上数据说明，研究严寒地区照明引起的能耗是很有必要的。

投稿会员：芳华