试论绿色照明在室内照明设计中的实施

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1、中国航空工业规划设计研究院l1.1 概述概述l1991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。l“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。l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”.l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。l1.2 1.2 宗旨和主要目

2、标宗旨和主要目标l绿色照明工程的宗旨是：绿色照明工程的宗旨是：l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。l主要目标是主要目标是:l提高高效照明产品质量，增加其生产能力，l提高公众节能环保意识，推进照明节能，l到2010年实施照明节电10%的目标。l1.3 1.3 全面理解绿色照明全面理解绿色照明l从保护环境的高度理解绿色照明 l在保证照明质量和照度的条件下实施节能 l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。l重视照明工程设计和运行维护管理 下

3、面叙述在照明设计中如何实施绿色照明的问题 l2.1 确定照度的原则确定照度的原则 l2.2 2.2 确定照度的依据确定照度的依据 l2.3 2.3 照度对工作、生产的影响照度对工作、生产的影响l2.4 照明设计标准照明设计标准l现行国家标准现行国家标准民用建筑照明设计标准民用建筑照明设计标准（GBJ133-90GBJ133-90）和）和工业企业照工业企业照明设计标准明设计标准（GB50034-92GB50034-92），均为），均为2020世纪世纪8080年代后期编制，十多年来年代后期编制，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我国经济和电力水平发生了很大变化，

4、其中的照度标准已不能适应当今发展的要求，发展的要求，20022002年开始修订，于年开始修订，于2004年年6月批准。月批准。标准名称为标准名称为建筑照明设计标准建筑照明设计标准，编号为，编号为GB50034-2004。l国际照明委员会（国际照明委员会（CIECIE）已于）已于20012001年正式制订了新的室内照明标准，编号年正式制订了新的室内照明标准，编号为为S 008/E-2001。是我国标准的主要依据和参考文件。是我国标准的主要依据和参考文件。l3.13.1显色性显色性 l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。l应

5、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。l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。Ra分级 适应场所举例 Ra90 油画、颜色匹配、颜色检验、画展、鲜花店 Ra80 印刷、油漆、食品分拣、商场、客房、住宅、医院、办公室、教室、会议室控制室、机电装配、表面处理 Ra60 机械加工、热处理 Ra40 铸造 Ra20 库房、通风室、泵房 表表1 Ra分级及应

6、用场所举例分级及应用场所举例l3.23.2光源的色表光源的色表 l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。l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（150200lx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。表 2 光源色表类别及适用场所举例 色表类别 色表特征 相关色温（K）适用场所举例 暖 3300 客房、卧室、餐厅、酒吧、咖啡室 中间 33005300 办公室、教室、图书馆、机加工、装配车间

7、 冷 5300 高照度场所、天然光混用场所、热加工车间 l4.1 光源选用原则光源选用原则l（一）满足场所使用对显色性的要求l（二）更高光效（1m/W），达到更好的节能、环保效果l（三）合适的色温l（四）较稳定的发光l（五）良好的启点特性l（六）使用寿命更长l（七）性能价格比好l 4.2 光源类型的选用光源类型的选用l（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。l（二）较低矮房间（44.5m以下）用荧光灯，更高的场所用HID灯。l（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；l自镇流荧光灯的优势是大

8、多使用稀土三基色粉，多配用电子镇流器，替换白炽灯方便。l（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。l（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8285），有隔紫外线效果。陶瓷金卤灯的优异性能是发展方向。l（六）美国最新研制的脉冲启动型（Pulse Start）金卤灯，比普通美式金卤灯提高光效1520%，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。l（七）金卤灯主要有两大类：一是美标的钪钠灯，

9、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。l（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。l4.34.3直管荧光灯的色温和显色性选择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

10、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）。l表表3 三种三种T8型型36W荧光灯的比较荧光灯的比较光源型号灯管功率（W）光通量（lm）色温（K）Ra平均寿命（h）光效（lm/W）相同面积、相同照度时使用灯的管数TLD-36W/54362500620072800069.4100TLD-36W/33362850410063800079.288TLD-36W/8403633504000851200093.075l表表4 三种三种T

11、8荧光灯费用比较荧光灯费用比较光源型号光 源 费 用灯 具 费 用 光源灯具费用合计（元）设备费用比较（%）年电费（元）年电费比较（%）支数 单价（元）合计（元）数量 单价（元）合计（元）TLD-36W/541 00880050 200 1000010800 1009600100TLD-36W/3388870444 200 88009504 88.3844888TLD-36W/8407520150037.5 200 75009000 83.3720075l表表4编制条件（参考值）：编制条件（参考值）：l 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；l 使用双管灯具，含电子

12、镇流器及安装费，每套200元;l 年利用小时：4000h；l 电价：0.6元/kWh。l（四）（四）比较结论比较结论l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：la.Ra高，提高了视觉质量，适用范围更广；lb.节能效果好，维修量减少，符合节能和环保要求。l4.4 其它新光源其它新光源l（一）（一）高频微波灯、电磁感应灯高频微波灯、电磁感应灯l特点是寿命长，达60000h至80000h。l（二）二）光导纤维（光导纤维（Fibre Optic Lighting Syste

13、m）l具有的优点和适用场所：la.无紫外、红外：适用于美术馆、博物馆；lb.无电磁、无电火花：适用于火灾、爆炸危险场所；lc.可变色、可闪烁：适用于城市夜景照明、庭院美化、装饰、广告；ld.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；le.价格较高。l（三）（三）发光二极管发光二极管LED（Light Emiting Diode）la.特点l寿命长达100000hl单色性好辐射光谱为窄带l多种颜色红、黄、绿、蓝、白，无需滤色，l耐震性好l安全低电压、低温升l节能光利用率高l显色性好Ra为7585lb.适用：交通信号灯、机场标志灯、夜景照明、庭院美化、商业装饰

14、、广告、大屏幕背景、汽车尾灯、建筑标志、应急疏散标志等。lc.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。l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。l5.1 5.1 选择原则选择原则 （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 l5.2 5.2 按室形指数（按室形指数（RI）

15、或室空间比（）或室空间比（RCRRCR）选择灯具的）选择灯具的配光，以提高利用系数，表配光，以提高利用系数，表5可供参考。可供参考。l5.3 选用光通维持率高的灯具：涉及反射面、漫射罩、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。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 RCR RI 灯具配光类型 最大允许距高比 13 51.67宽配光 2.51.5 36 1.670.83中配光 1.51.0 610 0.830.5窄配光 1.00.5l气体放电灯必须配套镇流器才能正常工作。l几十年来，荧光灯和高强度气体放电灯都广泛使用电感

16、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。l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。l6.16.1直管荧光灯镇流器直管荧光灯镇流器 l6.1.1 性能比较性能比较l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

17、列于表6。EB按标准又分为H级和L级。表6 直管荧光灯镇流器直管荧光灯镇流器性能比较性能比较镇流器 类型 镇流器 功耗（W）灯管 光效比 系统 能效比 重量比 电磁 干扰 谐波含量（%）功率因数 灯电流波峰比 使用寿命（年）频 闪 噪 声 调 光 价 格 LB 9 1 1 1 小 10 0.5 1.58-1.62 1020 有 有 不可 低 SELB 4.55.5 1 0.92 1.5 小 10 0.5 1.501.55 1520 有 小 不可 中 EB（H）3.5 1.1 0.8 0.30.4 允许 40 0.9 1.7 35 无 无 可 较高 EB（L）3.5 1.1 0.8 0.40.5

18、 允许 30 0.98 1.41.5 810 无 无 可 高 注：表中镇流器功耗、谐波含量、使用寿命为参考值，各企业产品差别较大。LB、SELB 的功率因数可补偿到 0.9 以上。l6.1.2 分析分析lSELB是在LB基础上改进而来，其自身功耗下降约4050%，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 选用意见选用意见l（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，

19、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。l（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。l从今后发展的趋势看，EB产品将有更大优势，应用面会更广。l6.2 自镇流荧光灯镇流器自镇流荧光灯镇流器l这种灯的灯管和镇流器自成一体，配套性强。由于其功率

20、较小，多在525W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 高压钠灯镇流器高压钠灯镇流器l6.3.1 几种镇流器比较和应用几种镇流器比较和应用l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。l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。表 7 高压钠灯的镇

21、流器功耗比较 灯泡功率（W）30 40 100 150 250 400 1000 LB 3040 2225 1520 1518 1418 1214 1011 镇流器功耗占灯功率百分比（%）SELB 15 12 11 12 10 9 8 如250W灯泡，SELB的功耗减少1020W，400W灯泡约减少1220W，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高压钠灯双功率

22、节能镇流器 6.3.3高压钠灯恒功率镇流器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 金属卤化物镇流器金属卤化物镇流器6.4.1 几种镇流器比较和应用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关于恒功率和双功率镇流器和高压钠灯基本相同。6.

23、4.3 金卤灯镇流器和灯泡的配套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。（一）（一）稳定电压：稳定电压：l 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%l 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。l 设计中应考虑稳定电压措施，如采用照明专用变压器，并且自动稳压；和电力负荷共用变压器时，应避开冲击性负荷对照明的影响。（二）（二）提高提高COS：上述街道钠灯，每灯装一电容器，COS提高到0.9，线路损耗每年降低40005000kWh（未计变压器损耗）。（三）（三）降低线路阻抗：降低线路阻抗：适当加大截面，用电缆或穿管线路。（四）合理的控制方式：（四）合理的控制方式：有很多种控制，如微机自动开关灯，调压、调光方控，还有对道路灯（钠灯）采用恒功率输入，恒光通输出，采用后半夜降低灯端电压或灯功率，以降低光输出，节约输入电能等。