綠色照明與建筑照明節(jié)能設(shè)計研究

葛俊

摘 要：本文在簡單介紹綠色照明意義與重要作用的基礎(chǔ)上，從照度標準選擇、布燈與照明控制、光源選擇三方面深入論述建筑照明節(jié)能設(shè)計，提出設(shè)計要點、方法與建議，為實際的設(shè)計工作提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：綠色照明；建筑照明；節(jié)能設(shè)計

中圖分類號：TU113 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0315-02

如今，綠色建筑成為建筑行業(yè)發(fā)展主流，綠色照明是綠色建筑重要組成，在節(jié)能環(huán)保中意義重大，同時在建筑照明設(shè)計過程中，需要切實做好節(jié)能工作，采取合理可行的節(jié)能措施。

1 綠色照明

綠色照明實際上就是在滿足照明要求，保證質(zhì)量的同時，節(jié)省電能，進而減少發(fā)電造成的廢氣廢物排放，實現(xiàn)環(huán)保目標。目前，我國的資源節(jié)約與環(huán)境保護工作已經(jīng)收獲明顯成效，尤其是在照明方面。在這種局勢下，建筑照明設(shè)計必須重視做好節(jié)能，將節(jié)能作為一項重要的標準，從多方面和多角度入手，采用先進可行、切實有效的節(jié)能措施[1]。

2 建筑照明節(jié)能設(shè)計

2.1 照度標準合理選擇

在照明設(shè)計工作中，照度標準需要從節(jié)能方面考慮，根據(jù)實際要求選擇合適的標準。對于民用建筑，可以建筑等級與照明要求為依據(jù)，確定標準，檔次較高的提高一個等級，而檔次較低的則降低一個等級，但要以符合現(xiàn)行標準為基礎(chǔ)。現(xiàn)行標準指出，辦公樓、商業(yè)樓、酒店、醫(yī)療場所、教育場所與工業(yè)建筑，其照明方面的功率密度必須達到強制規(guī)定。對于照明功率密度，它是房間或者場所的照明功率密度最大允許值，在設(shè)計工作中，該值的計算結(jié)果不能超出規(guī)定。在照明設(shè)計過程中，應(yīng)對逐個房間或者是場所根據(jù)使用條件選擇適宜的照度標準，并據(jù)此配置光源和燈具，選出最佳方案，對平均照度進行計算，確保其滿足標準。以照明方案為依據(jù)，對確定的照明功率密度值對應(yīng)的燈具及其所有附屬裝置電量進行計算，若計算結(jié)果超出要求，則要對照明方案進行調(diào)整，到達到標準為止。

建筑的照明節(jié)能設(shè)計關(guān)鍵在于提高系統(tǒng)整體效率，在滿足照明要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少用電量。想要減小照明功率密度值，最有效的做法為保證光源效率，如減小鎮(zhèn)流器實際功耗、配置配光曲線和場所良好適應(yīng)，且效率與利用系數(shù)均較高的合適燈具、有效提高墻壁與頂棚等的反射比、確定適宜的照度標準等。

2.2 保證布燈與照明控制的合理性

2.2.1 建筑照明設(shè)計

照明設(shè)計工作中，電氣設(shè)計人員必須充分考慮節(jié)能基本要求。對于綜合體育場，其照明以混合照明為宜，應(yīng)有至少兩套容量有所不同的燈具，以區(qū)塊功能要求為依據(jù)進行均勻且混合的布置，進而實現(xiàn)分時控制與分級控制，以及各個區(qū)域中的分區(qū)控制。在大型場館中，特別是超過400W的放電燈，應(yīng)進行單燈控制設(shè)計。

2.2.2 公共場所照明設(shè)計

（1）對于功能性要求相對較高的公共場所，應(yīng)以智能集中控制形式為主。為滿足各種環(huán)境與氣氛的實際要求，需要針對場景來進行照明控制設(shè)計，同時設(shè)置調(diào)光系統(tǒng)，以便管理人員進行操作，在節(jié)省電能的同時，為管理提供方便。

（2）對于存在一定自然采光區(qū)的公共場所，應(yīng)以恒照度控制為主，與外窗距離較近的燈具，應(yīng)能根據(jù)自然光進行自動啟閉，確保室內(nèi)照明保持穩(wěn)定與均勻。

（3）對于特殊柜臺，宜采用一般照明充分結(jié)合重點照明的方法。在平日里只使用一般照明，在特殊情況下，開啟聚光燈。

（4）對于公共建筑的門廳、走廊與樓梯間，應(yīng)以智能集中控制形式為主，同時根據(jù)建筑的等級與使用條件，設(shè)置必需的分區(qū)控制或分組控制。

（5）對于住宅建筑的走道與樓梯間，應(yīng)布置光控與移動探測開關(guān)，在無人通過時自動熄滅，當有人通過時，自動亮起。此外，對于應(yīng)急照明，需要有在應(yīng)急情況下可以強制亮起的措施方法。

（6）道路照明方面主要為LED光源。LED光源為典型冷光源，光效高、照明質(zhì)量好、能耗低、壽命長、易于控制、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能適應(yīng)多種供電電壓。在LED燈具的基礎(chǔ)上，配置相應(yīng)的蓄電池與太陽能電池板，以此進一步減少能耗。據(jù)預(yù)測，通過這樣的設(shè)置，能減少近30%的能耗。

2.2.3 燈具布置與控制要求

在天然采光較好的建筑場所，燈列需要和側(cè)窗或者是采光屋面保持平行，這一場所的控制應(yīng)根據(jù)要求的照度進行，采用自動開關(guān)燈。對于報告廳、會議室與多功能廳，需要根據(jù)講臺的位置進行分組布燈。

在高達空間區(qū)域以及生產(chǎn)加工公共場所，需要在設(shè)置一般照明的基礎(chǔ)上布置局部照明。當工作位置密集度與工作性質(zhì)有所不同時，可將工序、車間或者是工段作為依據(jù)進行分組，實施分區(qū)照明，如果工作區(qū)要求較高，則用高照度，相反，如果工作區(qū)要求較低，則用低照度，而要注意，上述兩者照度比應(yīng)控制在3：1以內(nèi)。

當燈具的安裝高度及美觀性都能滿足要求時，需盡量降低燈具實際安裝高度，并考慮眩光控制方面的要求。除此之外，在燈具布置過程中，應(yīng)注意和構(gòu)件安裝施工之間的良好配合。

2.3 選擇滿足環(huán)境與功能要求的光源

在選擇電光源時，應(yīng)將綠色照明思想作為核心。在不斷推進綠色照明的過程中，需要結(jié)合具體使用場所，確定適宜的光源。目前常用的節(jié)能電光源特點為：①普通熒光燈，光效在70lm/W以上，顯色指數(shù)為70，平均壽命為10000h；②三基色熒光燈，光效在90lm/W以上，顯色指數(shù)為80～98，平均壽命為12000h；③緊湊型熒光燈，光效在60lm/W以上，顯色指數(shù)為85，平均壽命為8000h；④金屬鹵化物燈，光效在75lm/W以上，顯色指數(shù)為65～92，平均壽命在6000～20000h范圍內(nèi)；⑤高壓鈉燈，光效在120lm/W以上，顯色指數(shù)為23/60/85，平均壽命為24000h；⑥低壓鈉燈，光效在200lm/W以上，色溫為1750K，平均壽命為28000h；⑦高頻無極燈，光效在60lm/W以上，顯色指數(shù)為85，色溫在3000～4000K范圍內(nèi)，平均壽命在40000～80000h范圍內(nèi)；⑧LED燈，光效為90～150lm/W，超長壽命達到100000h以上。

2.3.1 白熾燈

在照明設(shè)計過程中，需要減少使用白熾燈。通常，無論是室內(nèi)外照明，都是不允許使用白熾燈的。對于白熾燈，它是第一代光源，其光效相對較低，且壽命很短，但這不代表可以完全取消，因為它無電磁干擾，調(diào)節(jié)方面，可頻繁開關(guān)，在信號指示、局部照明、投光照明與事故照明中仍可使用。如果確需配置白熾燈，則可用其它產(chǎn)品予以代替，如鹵鎢燈，其光效與壽命均遠大于普通白熾燈。特別是在對顯色性有較高要求的場合，可使用不同類型的鹵鎢燈對白熾燈予以替代，以此起到節(jié)能和保證照明質(zhì)量的作用。

2.3.2 熒光燈

熒光燈是當前應(yīng)用最為廣泛且使用量最大的氣體放電光源，具有較高的光效，其結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，是可優(yōu)先考慮節(jié)能光源。建議由緊湊型熒光燈對白熾燈予以取代。緊湊型白熾燈能與鎮(zhèn)流器直接相連，形成整體型燈。集合熒光燈與白熾燈所有優(yōu)點，主要包括：光效較高，相同條件下的光通量可以達到白熾燈3倍；使用壽命長，可達白熾燈10倍以上；顯色指數(shù)高達80；具有良好的節(jié)能效果；在使用上較為方便，能直接替換傳統(tǒng)的白熾燈，還能和現(xiàn)有燈具良好配合，得到不同類型的燈，滿足家庭與酒店等使用要求。

對于管型熒光燈，其大多為直管型，在兩端分別布置燈頭。按不同的燈管徑，預(yù)熱式直管熒光燈有T5和T8兩種類型，分別采用電子鎮(zhèn)流器與電感式鎮(zhèn)流器。熒光燈適用于層高不超過4.5m的房間。在條件允許的情況下，以直管稀土三基色細管徑熒光燈為首選，進而提高光效，延長使用壽命，保證顯色性。

2.3.3 高強度氣體放電燈

主要包括金屬鹵化物燈和高壓鈉燈。對于金屬鹵化物燈與高壓鈉燈，其因為有較高的光效和較長的使用壽命，所以在較高的場所中得到廣泛應(yīng)用。此外，金屬鹵化物等還有良好的顯色性，可達到較高照度要求。在商業(yè)場所中，重點照明建議以陶瓷金屬鹵化物燈為主，相較于其它金屬鹵化物等，它有著更好的光效、使用壽命與顯色性。在一般的照明場所當中，通常不配置熒光高壓鈉燈，確需配置時，可用金屬鹵化物燈予以代替，從而在保證照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高節(jié)能效果。

通過對高壓鈉燈的研究可知，其發(fā)光特性主要和鈉蒸汽的實際氣壓存在關(guān)聯(lián)。對于標準高壓鈉燈，其光效相對較高，但顯色性很差，在對顯色性沒有特殊要求的房間使用；而在顯色性要求相對較高的房間，建議使用改進以后的高壓鈉燈。此外，高壓鈉燈能實現(xiàn)調(diào)光，比如將實際光輸出調(diào)到正常值的一半時，可減少近65%的功耗。

2.3.4 LED燈

建筑照明還可采用LED燈，LED燈能耗只有白熾燈10%，一般情況下的使用壽命可以達到100000h，對于普通家庭，采用LED燈基本可以實現(xiàn)“一勞永逸”；可在高速狀態(tài)下工作，普通節(jié)能燈頻繁開關(guān)其燈絲容易發(fā)黑，提前損壞；LED燈固態(tài)封裝，為冷光源，便于運輸和安裝，適應(yīng)振動的能力較強；LED技術(shù)正處快速發(fā)展階段，光效取得快速突破，而且價格也在不斷降低；無汞等有害物質(zhì)，組裝部件易于拆裝，無需廠家回收；透鏡和燈罩可以實現(xiàn)一體化設(shè)計，透鏡具有防護和聚光兩種功效，防止光的重復(fù)浪費；節(jié)能效果顯著，在超高亮大功率光源的基礎(chǔ)上配以高效率電源，相較于普通白熾燈，可節(jié)省80%以上的電能，而且在相同功率條件下，亮度可達普通白熾燈的10倍。

3 結(jié)束語

綜上所述，節(jié)能與環(huán)保是現(xiàn)在建筑照明核心內(nèi)容，充分體現(xiàn)以人為本，并保證環(huán)境的舒適健康，是設(shè)計重要指導(dǎo)思想。制定經(jīng)濟技術(shù)指標滿足要求的方案，需要相關(guān)技術(shù)人員認真做好設(shè)計、分析、計算與比對。

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收稿日期：2018-6-11

作者簡介：葛 俊，男，漢族，高級工程師，大學(xué)本科，從事電氣、照明設(shè)計工作。