浅析照明节能与节能措施

关键词： 绿色照明；照明节能；照明质量

　　0 引言 

　　绿色照明作为一项系统工程，主要是提高系统（包括光源、灯具、启动设备等）的总效率，照明方式、控制，天然光利用以及加强维护管理等方面综合考虑。采用光效高寿命长的各类气体放电光源，重点推广细管和各种紧凑型荧光灯，尽量减少白炽灯的使用量，逐步减少自镇流式高压泵灯的使用量，大力推广高压钠灯和金属卤化物灯，多将小功率灯用于公共场所和室内照明中。优选高效、配光合理的直接型灯具，尽力推荐电子镇流器和低功耗电感镇流器。 

　　选择合理的照明方式，一般照明、重点照明、装饰照明及混合照明相结合。选用多种控灯方式，如分区控制和适当增加开关点及各类节电开关等管理措施。在公共场所、室外照明中，以集中控制、遥控或自动控光装置，并按不同的工作区域确定适宜的照度。 

　　照明设计节能指导思想是体现以人为本，注重舒适、健康的环境，包括个性化、智能化、健康化、艺术化。当前国际上认为，在考虑和制定节能政策、法规和措施时，所遵循的原则必须在保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能节能，这才是照明节能的唯一正确原则。照明节能主要是通过采用高效节能照明产品，提高质量，优化照明设计等手段，达到受益的目的。 

　　1 照明质量分析 

　　评价照明质量的主要指标有照度水平、照度均匀度、色温、显色性、眩光限制、造型立体感等，下面对这些指标分别进行简要分析。

　　此外，照度单位还有辐透、毫辐透等。照度的各种单位换算关系见表1。 

　　照明不仅要使人能看清对象物，而且应给人以舒适的感觉，这不是为了享受，而是提高视力和保护视力的必要条件，合适的照明水平，使人感到愉快，阴暗的照明水平，作业者心理上会造成不愉快的感觉。在工程设计中，不同的建筑类型，具有不同的照度设计要求，详细要求可参照GB 50034-2004《建筑照明设计标准》。 

　　1.2 照度均匀度 这是表示给定平面上照度变化的量，它可用最小照度参考平面上最低一点的照度与平均照度的平均值之比或最小照度与最大照度之比。工程设计中，常以照明系统在工作面（规定和测量照度的平面，一般为离地0.75m高的水平面）上产生的最小照度与平均照度之比表示。为了使整个房间具有同等条件的照度水平，一般照明照度均匀度应不小于0.7。 

　　然而室内照明并非越均匀越好，适当的照度变化能形成比较活跃的气氛。但是，工作岗位紧密的房间则应保持一定的照度均匀度。且室内工作区和非工作区的平均照度以及两个相邻工作间的平均照度差别皆应不大于5：1。由于各种照明装置所获得的平均照度最终不会是一致的，因此当在一个房间内采用多种光源时，应特别注意因其光通衰减速率和寿命的差别等因素。 

　　在工程设计中，不是所有的照明设计具有同样的照度均匀度设计要求。比如居住建筑，户内多为小开间，而且不是均等使用的，除了极窄的房间以外，室内均匀的照度往往变得呆板，容易失掉起居室宁静等居住功能，因此要创造照明重点，突出中心感。商业建筑，通常在一个大商店内勿需强调照度均匀度，由于营业范围内有粗制品、一般商品、贵重商品及精品，有的摆放在货架上，有的在顾客流动通道内等，若照度十分均匀，反而显得呆板而平淡，重点不突出。而在医疗建筑、教学建筑、观展建筑、办公建筑、体育建筑等，对照度均匀度则有不同程度的设计要求。 

　　1.3 色温、显色性 色温指的光色就是光的表现颜色，它可以用色温或相关色温表描述。为了方便建筑电气工程设计，我国照明设计标准按照CIE（国际照明委员会）的建议，通常将室内照明常用光源的相关色表分作三类。表2中提出在给定的各种照度下，不同色温照明所产生的印象。通常休息和娱乐场所中的照明需要低色温，而需要紧张地、精神振奋地进行工作的房间则需要较高色温的灯光。 

　　显色性，指与参考光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。提高光源显色性能，主要取决于光源的光谱能量分布，对有色物体的颜色外貌有显著影响。用一般显色指数Ra作为表示光源显色性能的指标，Ra的理论最大值为100，CIE将灯的显色性能分为四类，我国照明设计标准采用CIE的这一分类方法，见表3。

　　1.4 眩光限制 眩光是在视野内由于亮度的分布或范围不适宜，或者在空间上或时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适和降低目标可见度的视觉状况。根据国内外多年的研究分析和观察的结果显示：眩光是随光源亮度的增高和光源同眼睛构成的立体角加大而加重，同时又随背景亮度的增高而减弱。眩光会使人产生不舒适感，严重的还会损害视觉功效。 

　　目前，各国对眩光评价的各不相同，如美国和加拿大是采用视觉舒适概率法（VCP法），英国、比利时、北欧和南非则采用眩光指数（GI）法，而我国照明规范中采用的是亮度曲线法和遮光角法相结合的一个评价方法。它以灯具的选择基础作为限制直射眩光的不同要求，CIE分为五个质量等级，我国国标简化为I、II、III三级，见表4。 

　　根据确定的质量等级、照度水平、灯具类型和布灯方式，可以在灯具亮度中选出一条合适的限制曲线，并以此同拟在设计中采用灯具的平均亮度曲线进行对照。只要在发射角45°～γ（灯具眩光与眩光评价视点连线同灯具下垂线之间的夹角）的临界范围内，灯具各方向上的平均亮度小于限制曲线规定的亮度极限值，即为限制直射眩光有效。 

　　1.5 造型立体感 该参数用来说明三维物体被照明表现的状态，它主要是由光的主投射方向、直射光和漫射光的比例决定。对它评价主要依靠心理因素，一个房间的照明能使它的结构特征及室内的人和物清晰，而且令人赏心悦目地呈现出来。为此，照明光线的指向性不宜太强，以免阴影浓重，造型生硬；灯光也不能过于均匀和漫射，以免缺乏亮度变化，致使其平淡无奇，索然无味。 

　　2 节能措施 

　　2.1 推广使用高光效光源 各种照明光源的电能转换中，高压钠灯的光效为最高，而荧光灯和金属卤化物灯次之，高压汞灯不高，而白炽灯为最低。为节约电能要合理选用光源，其主要措施如下：尽量减少白炽灯的使用量；优先使用细管荧光灯和紧凑型荧光灯；逐步减少高压汞灯的使用量，特别是不应随意使用自镇流高压汞灯；积极推广高效、长寿命的高压钠灯和金属卤化物灯。 

　　2.2 采用高效率节能灯具 在满足眩光限制要求下，应选择直接型灯具，室内灯具效率≥70%，室外灯具效率≥55%；根据使用场所不同，选择控光合理的灯具；选用光通量维持率好的灯具；采取光利用系数高的灯具；采用照明与空调一体化的灯具。 

　　2.3 优选气体放电灯启动设备 荧光灯用电感镇流器一般功耗为灯管额定功率的20%，高强度气体放电灯的镇流器功耗为额定功率的15%～16%。而电子镇流器与电感镇流器相比较，具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，比电感镇流器节电约10%，其本身功率也比电感镇流器降低50%～75%，综合电输入功率降低18%～23%，节电效益显著。 

　　2.4 照明设计节能 要选取合理的照度标准值，正确选用照度标准的高、中、低三档的照度值，按不同的工作区域确定不同的照度。要选用合适的照明方式，照度要求较高的场所采用混合照明的方式，少采用一般照明方式，适当采用分区一般照明方式。 

　　2.5 照明控制节能 要合理选择照明控制方式，充分利用天然光的变化，决定照明点亮的范围。要根据照明使用特点，可采取分区控制灯光和适当增加照明开关点。要采用各种类型的节电开关和照明管理措施，如定时开关、调光开关、光电自动控制器、节电控制器、限电器、电子控制门锁节电器以及照明自控管理系统等。公共场所照明、室外照明，可采用集中控制遥控的管理方式或采用自动控光装置。低压配电系统设计应便于按经济核算单位装表计量。 

　　2.6 充分利用天然光节约电能 利用各种集光装置进行采光。其方式是：①反射镜方式：利用设在顶层上的反射镜，自动跟踪太阳光，将光反射到需要采光的场所。②光导纤维方式：由菲涅尔透镜集光并自动跟踪太阳，在透镜的焦点附近设置光导纤维，将所集的太阳光由光导纤维传输到需采光的场所。③光导管方式：利用具有高反射率的导光管，将光导入室内。要从建筑方面充分利用天然光，如开大面积的顶部天窗采光、利用天井空间采光和利用屋顶采光，如在全天候运动场利用充气薄膜屋面采光等。 

　　3 结论 

　　照明用电每年消耗全球17%的电网发电，每天消耗170万桶石油。而我国，至2011年照明总用电量已超过5500亿千瓦时，且每年以10～14%的速度增长，照明耗电约占当年发电量的12%，相当于三峡水力发电工程建成后，年发电能力840亿千瓦时的超6.5倍。我国虽然是个自然资源大国，但是长期的开发和浪费造成资源在一步一步的减少甚至枯竭，尤其是煤炭和石油，而发电在我国还主要靠火力发电，煤炭使用量高居不下，电力资源一度紧张，在不同的城市，拉闸限电的情况时有发生。为了我们的子孙后代和国家经济的可持续发展，我们应该按照国家相关照明节能规范，从设计、施工到最终使用严格执行节能要求。 

　　参考文献： 

　　[1]GB 50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》. 

　　[2]GB 50034-2004《建筑照明设计标准》. 

　　[3]李宏毅，金磊等.建筑工程电气节能[M].中国电力出版社，2004. 

　　[4]《电力节能技术丛书》编委会.配电系统节能技术[M].中国电力出版社，2008.