1绿色照明工程概述 1 1概述1991年美国环保署最早提出绿色照明的概念 并开始付诸实施 很快得到世界很多国家的响应 中国绿色照明工程 是由国家经贸委负责 会同国家计委 科技部 建设部等13个部门 在 九五 计划期间共同组织实施的示范工程 1996年国家经贸委制定印发了 中国绿色照明工程实施方案 全面启动了该项工程 五年中取得了明显的社会效益和经济效益 进入21世纪 国家经贸委与联合国开发计划署 UNDP 合作开发了 中国绿色照明工程促进项目 制定产品能效标准 制定建筑照明设计能效标准 组织技术交流 开展绿色照明教育和培训等一系列计划 1 2宗旨和主要目标绿色照明工程的宗旨是 通过科学 合理的设计方法 积极采用高效照明光源 灯具和电器附件 以达到节约能源 保护环境 建立优质高效 经济舒适 安全可靠 提高人们生活质量和工作效率 保护身心健康的照明环境 主要目标是 提高高效照明产品质量 增加其生产能力 提高公众节能环保意识 推进照明节能 到2010年实施照明节电10 的目标 1 3全面理解绿色照明从保护环境的高度理解绿色照明在保证照明质量和照度的条件下实施节能绿色照明远不只是推广应用某一种节能光源 而是一个系统工程 重视照明工程设计和运行维护管理下面叙述在照明设计中如何实施绿色照明的问题 2照度 2 1确定照度的原则2 2确定照度的依据2 3照度对工作 生产的影响2 4照明设计标准现行国家标准 民用建筑照明设计标准 GBJ133 90 和 工业企业照明设计标准 GB50034 92 均为20世纪80年代后期编制 十多年来我国经济和电力水平发生了很大变化 其中的照度标准已不能适应当今发展的要求 2002年开始修订 于2004年6月批准 标准名称为 建筑照明设计标准 编号为GB50034 2004 国际照明委员会 CIE 已于2001年正式制订了新的室内照明标准 编号为S008 E 2001 是我国标准的主要依据和参考文件 3照明质量 3 1显色性分级 按CIE标准和GB50034 2004规定 一般显示指数 Ra 分5级 即90 80 60 40 20 应用 Ra值的高低 对于现代建筑场所建立良好的照明环境有很大意义 不仅是辨别识别对象颜色的需要 对视觉效果和视看舒适性也有很大影响 光源的显色指数高 被视对象和人物的形象会显得更真实 生动 反之 就会变得不好看 失去其本来的豪华和光泽 标准 连续工作的场所 Ra不小于80 灯高度大于6m的场所 Ra可降低 实用场所举例见表1 表1Ra分级及应用场所举例 3 2光源的色表分类 按CIE和GB50034 2004的规定 光源的色表按相关色温分为三类 见表2 应用 按场所的使用特点 照度水平和需要营造的气氛 选择适宜的光源色表类别 一般说 较低照度 150 200lx以下 场所 需要一种温馨和亲切的情调 宜用暖色表 高照度 750lx以上 场所或热带地区 热加工车间等宜用冷色表 而大多数场所应选用中间色温为宜 4光源选择 4 1光源选用原则 一 满足场所使用对显色性的要求 二 更高光效 1m W 达到更好的节能 环保效果 三 合适的色温 四 较稳定的发光 五 良好的启点特性 六 使用寿命更长 七 性能价格比好 4 2光源类型的选用 一 应选用高光效的气体放电灯 当使用白炽灯时 功率不应超过100W 二 较低矮房间 4 4 5m以下 用荧光灯 更高的场所 用HID灯 三 荧光灯以直管灯为主 需要时 如装饰 可用单端和自镇流荧光灯 紧凑型 直管荧光灯光效更高 寿命长 质量较稳定 自镇流荧光灯的优势是大多使用稀土三基色粉 多配用电子镇流器 替换白炽灯方便 四 用HID灯应选用金卤灯 高压钠灯 一般不用汞灯 金卤灯以较好的显色性和光谱特性 比高压钠灯更优越 在多数场所 具有更佳视觉效果 五 近年新出现的陶瓷内管金卤灯比石英管金卤灯具有更高光效 高20 更耐高温 显色性更好 Ra达82 85 有隔紫外线效果 陶瓷金卤灯的优异性能是发展方向 六 美国最新研制的脉冲启动型 PulseStart 金卤灯 比普通美式金卤灯提高光效15 20 延长寿命50 改善了光通维持率 配电感镇流器和触发器即可启动 我国已有源光亚明公司等三家引进生产 七 金卤灯主要有两大类 一是美标的钪钠灯 二是欧标的金卤灯 如飞利浦的钠铊铟灯 注意其启动性能不同 配套电器附件不同 八 直管荧光灯的管径趋向小型 有利于提高光效 节省了制灯材料 特别是降低了汞和荧光粉用量 从T12到T8到T5 当前主要目标是用T8取代T12 进一步再用T5 管径小便于使用稀土三基色粉 从而使Ra更高 85 光效提高了 光衰小 寿命更长 达12000h 用汞量少 更符合节能 环保要求 4 3直管荧光灯的色温和显色性选择 一 荧光灯的显色性关系视觉效果 对辨别颜色 以及视看对象的真实 清晰和生动感受 影响很大 色温相宜 将产生舒适的光环境 也可以营造各种特别的气氛 二 使用稀土三基色荧光粉的灯管 具有显色性 光效 寿命三大好处 虽然价贵 其综合费用反而更低 三 实例比较以飞利浦3种T8型36W灯管比较列于表3 欧司朗 松下 GE和佛山照明电器公司的产品大体相同 参数略有差异 表3三种T8型36W荧光灯的比较 表4三种T8荧光灯费用比较 表4编制条件 参考值 灯管价 前2种为卤粉灯管每支8元 第3种为三基色粉灯管每支20元 使用双管灯具 含电子镇流器及安装费 每套200元 年利用小时 4000h 电价 0 6元 kWh 四 比较结论人们认为用三基色粉的灯管价太高 用不起 从上二表可知 虽该灯管单价高很多 但综合费用反而低了不少 因为灯具费用减少了 总的初建投资更少 电费也节省了 此外 还有以下好处 a Ra高 提高了视觉质量 适用范围更广 b 节能效果好 维修量减少 符合节能和环保要求 4 4其它新光源 一 高频微波灯 电磁感应灯特点是寿命长 达60000h至80000h 二 光导纤维 FibreOpticLightingSystem 具有的优点和适用场所 a 无紫外 红外 适用于美术馆 博物馆 b 无电磁 无电火花 适用于火灾 爆炸危险场所 c 可变色 可闪烁 适用于城市夜景照明 庭院美化 装饰 广告 d 发光点微型 灵活 可拆卸再装 适用于展示 广告 拼图 满天星 桥上 扶手 栏杆 e 价格较高 三 发光二极管LED LightEmitingDiode a 特点寿命长 达100000h单色性好 辐射光谱为窄带多种颜色 红 黄 绿 蓝 白 无需滤色 耐震性好安全 低电压 低温升节能 光利用率高显色性好 Ra为75 85b 适用 交通信号灯 机场标志灯 夜景照明 庭院美化 商业装饰 广告 大屏幕背景 汽车尾灯 建筑标志 应急疏散标志等 c 未来 美国一公司已研制出大功率高光效的白光LED 5W的达120lm 光效24lm W 美 日 欧都增加投入 我国已成立半导体照明领导小组 将解决一系列技术问题 如配套灯具 显色性提高 色温的多样性等 那时 将使LED进入建筑照明领域 引起照明光源又一次革命性飞跃 5灯具选择 5 1选择原则 一 灯具效率 高 L O 取决于反射器形状和材料 出光口大小 漫射罩或格栅形状和材料 二 灯具配光应适应场所条件 三 眩光限制符合使用场所要求 四 符合环境条件的IP等级5 2按室形指数 RI 或室空间比 RCR 选择灯具的配光 以提高利用系数 表5可供参考 5 3选用光通维持率高的灯具 涉及反射面 漫射罩 透光罩材料抗老化 防静电性能及维修性能 表5按RCR或RI选择灯具配光 6镇流器选择 气体放电灯必须配套镇流器才能正常工作 几十年来 荧光灯和高强度气体放电灯都广泛使用电感镇流器 由于电感镇流器自身功耗比较大 近二十多年出现了各种改进的产品 主要有两类 一类是改进铁芯材料和工艺 从而降低功耗的节能型电感镇流器 另一类是运用电子线路产生高频 或低频 电流点灯的电子镇流器 这两种镇流器各有特点 都有较好的节能效果 按国际铜业协会的资料 节能电感镇流器约占全部镇流器的6 5 电子镇流器约占22 而传统的电感镇流器仍占71 5 几种光源的几类镇流器的性能比较和应用分述如下 6 1直管荧光灯镇流器6 1 1性能比较传统电感镇流器 以下用符号 LB 和节能型电感镇流器 符号 SELB 电子镇流器 符号 EB 的性能比较列于表6 EB按标准又分为H级和L级 表6直管荧光灯镇流器性能比较 6 1 2分析SELB是在LB基础上改进而来 其自身功耗下降约40 50 使灯的系统功耗降低约8 由于铁芯材料好 工艺合理 温升较低 可靠性更高 寿命更长 产品质量较稳定 虽硅钢片用量增大 价格稍高 但可从节能和使用寿命得到补偿 容易获得回收 6 1 3选用意见 一 按上述性能比较和分析 从节能观点和提高质量观点考虑 应该积极应用SELB和EB 而不使用传统的LB 使用SELB比LB价高一些 但从节省电费中能很快回收 一年内 可惜 不少设计中没有明确提出使用SELB的要求 工程承包公司多购买较便宜的LB 因而达不到预期目的 二 关于SELB和EB 各有其优缺点 应根据情况选用 一般场所选用SELB 价格较低 回收期短 使用寿命长 可靠性好 电磁干扰小等优点 更易于被用户接受 对于视觉要求高 无频闪的连续作业场所 要求安静的场所 如医院 阅览 等 选用EB更合适 使用EB时 宜用优质的L级产品 其谱波含量小 避免中性线过流 从今后发展的趋势看 EB产品将有更大优势 应用面会更广 6 2自镇流荧光灯镇流器这种灯的灯管和镇流器自成一体 配套性强 由于其功率较小 多在5 25W之间 由于小功率的EB产品质量较易过关 而LB或SELB的重量大 起动也较困难 所以绝大多数均配套EB产品 6 3高压钠灯镇流器6 3 1几种镇流器比较和应用为了降低镇流器功耗 同样在发展SELB和EB 逐步取代LB产品 所不同的是 SELB是对LB的改进提高 技术上成熟 节能效果比较明显 而EB研制时间短 功率比较大 技术难度较大 运行经验不充分 特别是150W以上的 节能效果不明显 目前不能普遍推广应用 当前 推广应用SELB代替LB是主要课题 按国际铜协 中国 提供的资料 SELB与LB的功耗比较列于表7 如250W灯泡 SELB的功耗减少10 20W 400W灯泡约减少12 20W 不到一年即可从节省电费中回收 道路照明等场所 后半夜车流 人流较少时 为了节能 可以降低照度一半 一只400W钠灯 后半夜降功率运行 每年减少用电量达400kWh 可以用集中遥控或自控 也可用定时自控实施 用电子镇流器也可以实现双功率运行 6 3 2高压钠灯双功率节能镇流器 6 3 3高压钠灯恒功率镇流器电源电压升高时 灯功率将大幅度增加 如电压为额定值的110 时 灯功率将达额定值的128 左右 对于道路照明 半夜以后 电压升高很多 灯功率和输出光通大幅度升高 用恒功率镇流器 可保持灯功率不变 达到节能和延长灯泡寿命的目的 6 4金属卤化物镇流器6 4 1几种镇流器比较和应用近年来研制了SELB和EB两类镇流器 而金卤灯的EB技术难度更大 暂时不宜普遍推广 而SELB比较成熟 有较好节能效果 应予推广应用 6 4 2关于恒功率和双功率镇流器和高压钠灯基本相同 6 4 3金卤灯镇流器和灯泡的配套美标金卤灯和欧标金卤灯的镇流器不同 欧标金卤灯可用钠灯线路或汞灯线路 即可用电感镇流器加触发器 而美标金卤灯则应配置专用的CWA镇流器 即超前顶峰式 漏磁升压式 镇流器 否则将使启动困难 降低光效 色温不稳定 降低灯泡寿命 CWA镇流器价格较高 安装时往往用普通的镇流器代替 导致使用效果不好 7照明配电 一 稳定电压 当光源端电压为1 1Un时 输入功率增加以下百分数 白炽灯 荧光灯 14 15 金卤灯 20 25 钠灯 28 29 后半夜使用的路灯 走廊 楼梯灯更为突出 如某街道100只250W钠灯 后半夜电压升高10 年增电耗19000kWh 设计中应考虑稳定电压措施 如采用照明专用变压器 并且自动稳