實施綠色照明-提高照明系統(tǒng)能效

PAGEPAGE4實施綠色照明，提高照明系統(tǒng)能效1關(guān)于綠色照明1.1概況綠色照明（GreenLights）是20世紀90年代初由美國環(huán)保署提出，很快得到世界很多國家響應。我國由原國家經(jīng)貿(mào)委負責，會同十三個部委于1996年正式制定了中國綠色照明工程實施計劃。9年來已取得了良好的效果。1.2宗旨綠色照明是為了節(jié)約能源，保護環(huán)境，有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學習效率和生活質(zhì)量，保護身心健康，適應和服務(wù)于我國的社會進步和現(xiàn)代化進程。1.3主要目標·推進照明節(jié)能，到2010年實現(xiàn)照明節(jié)能10%的目標·減少有害氣體的排放·提高高效照明產(chǎn)品（光源、鎮(zhèn)流器、燈具等）的質(zhì)量，積極推廣應用·推進綠色照明事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展1.4主要措施·制定標準，強化實施包括：—《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034-2004）—各類電光源及其鎮(zhèn)流器的能效限定值及節(jié)能評價值·積極推廣應用高效光源、鎮(zhèn)流器、燈具等產(chǎn)品2制訂和實施標準2.1照明設(shè)計標準（1）《建筑照明設(shè)計標準》（GB50034-2004），2004-12-01起實施。主要特點：·全面規(guī)定了建筑物（包括工業(yè)、民用）內(nèi)的照度標準、質(zhì)量標準和節(jié)能標準?！ぶ贫?類建筑108個最常用房間或場所的照明功率密度（LPD）最大限值指標，作為強制性條文發(fā)布，對節(jié)能起了重要作用。·該標準全面體現(xiàn)了綠色照明方針。（2）《城市道路照明設(shè)計標準》，已通過審查，即將報批·全面規(guī)定了城市主、次機動車道路、步行街及立交橋、廣場等的亮度、照度、質(zhì)量標準。·第一次制定了道路照明功率密度（LPD）最大限值標準。·對節(jié)能將起重要作用。（3）《城市夜景照明設(shè)計標準》，新制訂，正在編制中。2.2照明光源和鎮(zhèn)流器的能效標準（1）制訂了直管熒光燈（雙端）、單端熒光燈、自鎮(zhèn)流熒光燈、金鹵燈、高壓鈉燈的能效限定值和節(jié)能評價值。其值用流明每瓦（lm/W）表示；規(guī)定的能效限定值是最低能效指標，必須達到才能生產(chǎn)、銷售；規(guī)定的節(jié)能評價值是較高能效指標，達到此值可認定為節(jié)能產(chǎn)品。（2）制訂雙端熒光燈、單端熒光燈、金鹵燈、高壓鈉燈的鎮(zhèn)流器的能效限定值和節(jié)能評價值。其值用鎮(zhèn)流器的能效因數(shù)（BEF）表示；能效限定值和節(jié)能評價值的含義同上。3照明質(zhì)量3.1眩光限制·用燈具的遮光角來限制一定角度內(nèi)的直射眩光·用“統(tǒng)一眩光值”（UGR）來評價不舒適眩光3.2色溫和相關(guān)色溫（Tcp）（1）色溫含義——用絕對溫度來表示光源發(fā)光的顏色（2）色溫分級——暖色（＜3300K）；中間色（3300K～5300K）；冷色（＞5300K）。（3）色溫應用——與室內(nèi)環(huán)境相宜，與照度協(xié)調(diào)，通常情況要求：低照度（約100～200lx以下）用暖色溫，如臥室、咖啡室等；中照度（約200～750lx）用中色溫，如辦公、會議、教室等；高照度（約750～1000lx以上）用冷色溫，如體育場館。（4）存在問題——大多數(shù)場所（如辦公室、教室等）應選用中色溫，而當前設(shè)計和實際應用中過多地、不恰當?shù)剡x用了冷色溫。3.3顯色性（1）表示在某種光源下觀察對象顏色的真實程度（與天然光比較），用一般顯色指數(shù)（Ra）衡量，Ra=100為最佳。（2）標準要求：按場所不同，要求不小于：90，80，60，40，20。對于有人經(jīng)常停留和工作的場所，規(guī)定Ra＞80。對沒有特別顯色要求的工業(yè)場所，燈具安裝高度大于6m時，可以適當降低要求。（3）存在問題：有多種Ra＞80的光源，如三基色熒光燈、陶瓷金鹵燈，其質(zhì)優(yōu)，光效更高，但因單價相對較貴，而設(shè)計和應用者不愿選用。應采用技術(shù)經(jīng)濟比較來選定光源。其實價貴的優(yōu)質(zhì)高效光源，其綜合費用可能更低。運用這樣的觀點有利于推廣應用優(yōu)質(zhì)高效產(chǎn)品，實施綠色照明。4照明器材的選擇正確、合理選用照明器材是關(guān)系到照明系統(tǒng)的使用安全可靠、技術(shù)先進、運行經(jīng)濟、高效節(jié)能和創(chuàng)造良好的照明環(huán)境的重要因素。照明器材主要包括光源、燈具和鎮(zhèn)流器、控制器等。4.1照明光源選擇（1）選用原則：1）發(fā)光效率高；2）顯色性好，即顯色指數(shù)高；3）使用壽命長；4）啟點可靠、方便、快捷；5）性能價格比高。（2）具體選用意見：1）燈具安裝高度較低的場所用熒光燈。熒光燈包括直管熒光燈和緊湊型熒光燈（CFL），都具有光效高、壽命長、顯色性較好等優(yōu)點；但前者比后者光效更高，壽命更長，光通維持率高，性價比更優(yōu)。因此，除有裝飾性要求場所外，一般情況下（如辦公室、教室、閱覽室、生產(chǎn)車間等）都應選用直管熒光燈。2）燈具安裝高度較高的場所適宜用金鹵燈，也可用中顯色高壓鈉燈；對于顯色性要求高的場所，可以用陶瓷金鹵燈（Ra＞80）；對于沒有顯色性要求的工業(yè)場所，可以用光效更高、壽命更長的高壓鈉燈（Ra＞20）。3）安裝高度高，且不易維護的場所（如高廳堂、煙囪障礙燈、航標燈、橋的懸索燈等），宜選用高頻無極熒光燈。其主要特點是使用壽命長（達5～6萬小時）。同時，光效高（60～70lm/W），顯色性好（Ra達80），啟點快捷、可靠。4）不應選用熒光高壓汞燈：金鹵燈是在汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展的，其光效比汞燈約提高60%（400W為例），顯色指數(shù)高，壽命更長，所以，新設(shè)計中不應再選用熒光高壓汞燈，更不應選用光效更低的自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈。5）限制熱輻射光源（普通照明用白熾燈、鹵鎢燈）的應用：其優(yōu)點是顯色性好，起點快速，便于調(diào)光；但由于光效低，壽命不長，所以要限制使用。除要求調(diào)光（其實熒光燈配可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器也可調(diào)光）、開關(guān)頻繁和暫短工作以及特殊裝飾要求等場外，不應采用。（3）直管熒光燈的應用直管熒光燈是除鈉燈外光效最高、性價比最優(yōu)的光源，應用最廣泛；同時在近二十多年發(fā)展很快，燈管的類型、品種、規(guī)格多，實際應用中也存在不少問題，影響了照明質(zhì)量和能效的提高，有必要特別說明其應用。1）二十多年的發(fā)展和進步，主要有三個方面：①管徑變小：傳統(tǒng)的T12燈管直徑38mm，到上世紀70年代末推出T8管，直徑26mm，光效提高10%，壽命更長；到90年代又研制了更細管徑的T5管，直徑16mm。管徑小，節(jié)省了汞和熒光粉用量，有利于環(huán)保；同時也節(jié)省了制燈材料，縮小了尺寸，有利于節(jié)能；小管徑有利于提高燈具效率。鑒于此，新標準明確規(guī)定應選用管徑26mm及以下燈管。②上世紀80年代成功研制了稀土三基色熒光粉，比使用了幾十年的鹵磷酸鹽熒光粉有重大進步：使燈管的顯色指數(shù)從57～75左右提高到85；光效有較大幅度提高（約15%～30%），壽命延長（約50%），可惜對其優(yōu)異性能還不大了解，或者是認為其價格太貴，而不愿選用。經(jīng)論證：盡管其價高，但因其優(yōu)質(zhì)高效的性能，不僅節(jié)能，最終也是省錢的。③電子技術(shù)的應用：如熒光燈使用高頻點燈，配套電子鎮(zhèn)流器，研制新型的高頻無極熒光燈，電磁感應熒光燈，微波硫燈等，都對提高光效，提高使用壽命帶來新的發(fā)展。2）直管熒光燈的技術(shù)經(jīng)濟性能比較選取四種T8直管熒光燈，兩種鹵粉管（比較不同色溫）和兩種三基色管（比較不同功率）比較其技術(shù)性能和經(jīng)濟性，計算結(jié)果列于表1。按表1的分析，提出對T8直管熒光燈的選用意見：①選用三基色燈管，具有明顯優(yōu)勢，除顯色性好（Ra＞80）外，同是36W管，年運行費低，而且初建費也低，雖其價貴，但由于光效高，少用了燈具、鎮(zhèn)流器，節(jié)省的錢足以彌補燈管多花的錢。②選用中間色溫（4000K左右）燈管比冷色溫管光效高，鹵粉燈管更為明顯，所以降低了初建費，也節(jié)省了電費。③同樣三基色燈管，用36W比18W的初建費和年運行費都更低，因小功率燈管光效比較低。因此，使用T8燈管，對于辦公室、教室、生產(chǎn)車間等，在滿足照度均勻度條件下，應選用36W燈管，不應選用再小功率管，既節(jié)能，又降低初建費。PAGEPAGE6表1四種T8直管熒光燈的主要參數(shù)和經(jīng)濟技術(shù)比較燈管主要技術(shù)參數(shù)同房間、同照度時設(shè)計的燈管數(shù)初建費用（元）（不含配電部分）年運行維護費（元）類型功率（W）相關(guān)色溫（K）Ra光通量（lm）平均壽命（h）燈管費用燈具(含鎮(zhèn)流器)費用合計比較（%）電費燈管更換費合計比較（%）鹵粉燈管3662007225008000100800150001580010086404009040100同上3641006328508000887041320013904887603352795588三基色燈管36400085335012000751350114001275080.76480450693076.7同上1840008513501200018524051860021005132.984368069242102.2本表編制條件（參考值）：a．燈管價：鹵粉管每支8元，36W三基色管18元，18W三基色管13元。b．按雙管燈具，含電子鎮(zhèn)流器及安裝費，每套300元，2×18W的每套200元。c．電價（含基本電費）：0.6元/kW·h。d．年利用小時數(shù)：4000h。e．燈管加電子鎮(zhèn)流器功率：36W管按36W，18W管按19W。（4）選用光源的經(jīng)濟技術(shù)評價一般說優(yōu)質(zhì)高效的光源往往價格較貴，甚至貴很多，設(shè)計者或使用單位看價貴而不愿選用，阻礙了高效節(jié)能光源的推廣應用，不利于提高能效。因此，需要引入經(jīng)濟評價方法，敘述如下。1）在相同條件（同樣房間、相同照度）下，選用不同光源時，計算其初建費和運行費作比較，如表1所列。此法較簡易，但兩種費用不能簡單相加，因初建費是一次性的，運行費是每年的，況且初建費是建設(shè)時投入的，運行費是使用期間逐年逐月支付的，并不等價。2）全壽命期綜合費用法：國際上常使用TOC法（TotalOwningCost），是綜合計算了初建費和運行費，并且將在全壽命期內(nèi)逐年發(fā)生的運行費經(jīng)貼現(xiàn)到初建時的等值費用，而后和初建費相加，所得總費用高低來評價其經(jīng)濟性。TOC法被IEC287-3-2∶1995《電力電纜截面的經(jīng)濟最佳化》標準所應用；美國用TOC法評價變壓器的經(jīng)濟效益，并制定了工業(yè)標準。4.2燈具選擇（1）選用燈具的原則：1）使用安全：防觸電和防火、防爆以及其他環(huán)境條件引起的危險；2）限制眩光；3）提高能效：選用燈具效率高、燈具配光和場所條件適應，以及光通維持率高的燈具；4）合理考慮功能性（良好的照明效果）、裝飾性（美觀、協(xié)調(diào)）、經(jīng)濟性（性價比高）和能源效益的結(jié)合。（2）重視燈具防觸電的新要求。（3）重視提高燈具效率和利用系數(shù)。照射到作業(yè)面上的有效光通量Фe照射到作業(yè)面上的有效光通量Фe燈具出光口發(fā)出的光通量ФL光源發(fā)出的光通量Ф電功率P與室形指數(shù)、燈具配光和表面反射比有關(guān)的因素與室形指數(shù)、燈具配光和表面反射比有關(guān)的因素燈具效率ηL光源效率ηs利用系數(shù)利用系數(shù)UF圖1照明能量轉(zhuǎn)換示意圖要提高照明系統(tǒng)能效，除選用高效光源外，燈具也是不可忽視的一環(huán)。從照明能量轉(zhuǎn)換示意圖（見圖1）看，人工照明從電能轉(zhuǎn)換為作業(yè)面接受的有效光，經(jīng)過光源、燈具兩個環(huán)節(jié)，決定能效轉(zhuǎn)換效率有三個因素：一是光源光效，二是燈具效率，三是從到有效光通量，由與房間室形指數(shù)，室內(nèi)各表面反射比以及燈具配光有關(guān)的系數(shù)。后兩者綜合起來就是利用系數(shù)UF（UF=）。要提高利用系數(shù)UF，就要選用燈具效率（ηL）高、配光適合房間室形條件的產(chǎn)品。一般說，房間的室形指數(shù)（RI）大，即大而低矮的房間，應選用寬配光燈具；而RI小，即小而高的房間，應選用窄配光燈具。4.3鎮(zhèn)流器選擇鎮(zhèn)流器是一個耗能器件，同時對照明質(zhì)量和電能質(zhì)量有很大影響，因此，應給予關(guān)注。（1）選用要求：1）運行可靠，使用壽命長；2）自身功能低；3）頻閃小，噪聲低；4）諧波含量小，電磁兼容性符合要求；5）性價比高。（2）鎮(zhèn)流器的類型：幾十年來氣體放電燈多配用電感鎮(zhèn)流器，性能較好，但功耗大。為了降低功能，近二十多年研制了兩種類型的鎮(zhèn)流器：一是高效節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，是對原產(chǎn)品材料、工藝的改進；另一種是用半導體電路制成的電子鎮(zhèn)流器。兩者都有節(jié)能的優(yōu)點，但仍有很多其他性能的差異。（3）直管熒光燈鎮(zhèn)流器的選用以T8型36W為例，將傳統(tǒng)電感型、節(jié)能電感型和電子型（又分H級、L級）的主要性能比較列于表2。按新國標，不應選用傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，應按不同條件選用電子或節(jié)能電感型，兩者各有其優(yōu)點，但從發(fā)展看，電子鎮(zhèn)流器以更好的能效、無頻閃、無噪聲、功率因數(shù)高等優(yōu)勢而獲得更廣的應用。選用電子鎮(zhèn)流器，宜用諧波含量低的L級產(chǎn)品，并且應對諧波含量，特別是三次諧波含量提出具體限值。表2直管熒光燈（T8、36W為例）幾類鎮(zhèn)流器性能比較鎮(zhèn)流器類型鎮(zhèn)流器功耗(W)燈管光效比(%)系統(tǒng)能耗比(%)重量比(%)諧波含量比(%)功率因數(shù)頻閃噪聲調(diào)光使用壽命(年)價格傳統(tǒng)電感型9100100100＜100.5有有不可15～20低節(jié)能電感型4.5～5.510092150＜100.5有小不可15～20中電子式(H級)3.5～41108030～40＜40＞0.9無無可4～5中電子式(L級)3.5～41108040～50＜30＞0.95無無可8～10高（4）自鎮(zhèn)流熒光燈（緊湊型）鎮(zhèn)流器選用：這種燈系自帶鎮(zhèn)流器，小功率(＜25W）燈居多。目前我國產(chǎn)品絕大多數(shù)配套的是電子鎮(zhèn)流器，幾乎沒有選擇余地。但應注意，由于GB17625.1-2003標準對25W以下產(chǎn)品的諧波限值很寬（規(guī)定3次諧波不超86%），選用時務(wù)必注意。果真達到這么大的3次諧波，使用量大時，必將對中性線產(chǎn)生很大危害。（5）金鹵燈和高壓鈉燈鎮(zhèn)流器選用：這兩種燈同樣開發(fā)了節(jié)能電感型和電子鎮(zhèn)流器，其性能比較，和前述直管熒光燈鎮(zhèn)流器比較差不多，不過有些金鹵燈電子鎮(zhèn)流器并不是高頻電流，有的僅幾百赫茲頻率，仍存在頻閃。這兩類燈一般功率較大，電子鎮(zhèn)流器制造難度大，還要有一個穩(wěn)定提高過程，需要在試用中總結(jié)經(jīng)驗，目前還以應用節(jié)能電感鎮(zhèn)流器為主。5關(guān)于照明控制為了方便使用，為了節(jié)能，應重視照明控制設(shè)計。不單是注重自動化系統(tǒng)、自動控制一類的大課題，而且要注重那些很小的開關(guān)，那些最常見的、幾乎應用到每個房間的開關(guān)。應該按以下要求設(shè)計照明自動控制和手動開關(guān)：（1）有利于利用天然光：如辦公室、教室、生產(chǎn)車間等接近窗和遠離窗分組開關(guān)；走廊、樓梯間、廁所等按天然光有無或強弱分組就地開關(guān)或遠控。（2）有利于無人時自動關(guān)燈：如旅館客房、住宅樓梯間等，有條件時，延伸到個人辦公室。（3）便于管理，集中或自動定時開關(guān)燈：如侯機、侯車、商場、體育場館、劇場、展廳等公共建筑，辦公樓、旅館的公用場所。（4）大房間應便于部分人或區(qū)段工作時能分組開關(guān)燈。（5）有利于按工作需要合理分組開關(guān)燈：如報告廳、多功能廳、電化教室等應滿足靠近講臺暗光或關(guān)燈的要求。6嚴格限制照明功率密度（LPD）值，提高照明能效6.1意義新標準規(guī)定了七類建筑的最常用、量大面廣的房間或場所的LPD最大限值，并作為強制性條文（不包括住宅的LPD值）發(fā)布，對建筑照明領(lǐng)域內(nèi)提高能效、節(jié)約能源有很重大的意義。我國能源不足，電力供應緊張，節(jié)能是一個重要方針，必須堅決貫徹。過幾年，電力供應也許會寬松一些，乃至富余，那時仍