照明节能是照明设计的重要任务08.11.19

照明节能是照明设计的重要任务中国航空工业规划设计研究院任元会2008-11-201照明节能是照明设计的首要任务评价照明工程设计的优劣，应考虑五个要素。第一、安全：主要是防电击、防火安全。第二、适用：满足使用要求，必要的照度水平和良好的照明质量，满意的视觉环境。第三、节能、环保：提高照明系统能效。第四、经济：合理的初建费用和运行维护费用，良好的性价比。第五、美观：高等级公共建筑、景观照明更重要。五个要素是一个系统的、完整的概念，必须有机结合。安全是基本保证，适用是通常应满足的要求，节能、环保则是重要方针。当前，主要偏向是忽视节能，特别是高档宾馆等公共建筑，在装饰设计中缺乏节能意识的问题比较突出。2推广应用高效光源取代低效光源2.1严格限制（乃至禁止）使用白炽灯(1)白炽灯有很多优点，显色性好，起点简单快捷，调光方便等，但光效太低，不适应当前节能减排的方针，逐步淘汰白炽灯，是世界各国共同关注的任务，是必然趋势。如澳大利亚于2007年初确定在3年后禁止使用白炽灯；2008年10月欧盟成员国要求年底前制订计划，从2010年起禁止销售白炽灯等高耗能家用照明器材；美国在2007年底修订的能源法，确定于2012、2014年前分两批淘汰白炽灯；日、加等国都相应提出了类似的方针。(2)我国2004年颁布了《建筑照明设计标准》（GB50034-2004），规定了严格限制的白炽灯应用及要求；多年来我国十分重视绿色照明，制订了实施计划；2007年财政部和发改委制订了《高效照明产品推广财政补贴资金管理办法》，确定在2008年到2010年三年中，每年推广5000万只高效光源替代白炽灯等。预计可节能290×108kWh，确定13家企业提供高效光源，国家给予补贴（城乡居民按50%，大宗用户按30%补贴）。(3)当前，应用白炽灯（除特殊需要外）最多的是宾馆、农村和家庭等。宾馆的客房、餐厅、大堂等，白炽灯使用过多。(4)要减少以至逐步淘汰白炽灯，对农村、家庭，除宣传、教育外，主要靠政策性措施；对宾馆，则应对照明工程设计师、装饰设计师、宾馆建设者和管理者进行必要的宣传、培训，增强节能环保意识，提高照明技术水平。有人说，高级宾馆照明要用白炽灯，才能营造舒适的光环境。当今有多种高效光源，可满足显色性、暖色温、调光以及装饰性等要求，能营造满意的视觉环境。2.2限制荧光高压汞灯应用(1)荧光高压汞灯光效低，显色性不好，不利于照明节能和照明质量，所以国标GB50034-2004规定不宜采用，特别是不应使用光效更低的自镇流汞灯。由于汞灯价格较低，仍有很多城市支路，工厂区及居住区道路，以及老企业的车间等场所使用，节能改造仍是很艰巨的任务。(2)在高大建筑及工业厂房和道路照明，应推广使用金卤灯和高压钠灯。有显色要求的选用金卤灯；显色要求高的应选用陶瓷金卤灯，其光效也更高；没有显色要求的场所，以及道路照明，可用光效更高的高压钠灯。2.3积极推广和合理应用荧光灯(1)荧光灯以其高光效及各种优异性能，在公共建筑、居住建筑以及较低的工业场所获得广泛应用。稀土三基色直管荧光灯光效已达100～105lm/W，显色指数（Ra）达80～85，有各种色温（2700～8000K）可满足不同需要。(2)荧光灯的类型及发展a管径变细：上世纪70年代末研制出T8（管径26mm），90年代又研制出T5（管径16mm）灯管，其光效提高约10%，耗材更少，更符合节能、环保要求。b使用稀土三基色荧光粉，逐步取代卤磷酸钙荧光粉。c除直管（双端）外，有紧凑型（CFL）、环形等。d还有高频电磁感应原理制成的无极荧光灯。(3)根据不同要求合理选择荧光灯a三基色直管荧光灯能效高，适应于所有功能性照明场所，如办公室、教室、医院、一般商场、较低的工业用房间等。bCFL灯接近点光源，主要用于装饰要求较高的公共建筑，自镇流荧光灯适合于取代白炽灯。c无极荧光灯最主要特点是使用寿命长，主要适用于难以更换光源的场所。(4)直管荧光灯应用要求a必须选用细管径（≤26mm）灯管，即T8、T5管，光效更高，节能、节材，更环保。b必须选用稀土三基色荧光灯，其光效更高、显色性好（Ra＞80），寿命更长，虽然其价高，但光效高，所需要的灯管数减少15%～25%，所减少的灯具和镇流器费用足以弥补灯管增加的费用，甚至有多，不仅节能，还降低了建设投资。c选用功率较大的灯管：功能性照明场所应选用不小于4呎长灯管（即T8-36W，T5-28W）；除装饰要求特殊外，不应选用2呎长的灯管（即T8-18W，T5-14W）。这种小灯管耗电要增加35%～40%。d对多数功能性照明场所，照度多在300～750lx左右，宜选用中色温荧光灯。2.4关于LED的应用(1)十多年前白光发光二极管（LED）的问世，使其进入照明领域成为可能。(2)LED的主要特点和优点：寿命长，颜色丰富，起点快捷，可调光，耐震动，耐气候性能好，使用安全。其前景十分广阔。预计在若干年后，将会广泛应用于室内外照明领域。(3)LED最具优势的应用场所：a交通信号灯：有更换维护光源及颜色优势。b建筑和构筑物的景观照明，包括园林、绿地、雕塑、喷水等景观，特别是要求多色彩变化、动感强的商业场所。c广告牌及其他显示照明。d建筑内标志灯、应急疏散标志灯等。e汽车尾灯。(4)开始应用和可以创新开发应用LED的场所a机动车较少的支路、乡村道路、居住区道路等。b需要装设节能自熄开关的灯，如住宅及类似建筑的楼梯间、走道、雨蓬灯等。c宾馆及类似公共建筑要求装饰性的厅堂照明，宾馆客房需调光的床头灯，夜灯，客房的开门灯等。d台灯，生产用局部照明灯。LED应用场所不限于此，随时间推进，逐步扩大范围。(5)关于LED的发展，寄语照明界同行：LED是一个发展很快、很有前景的新光源，照明界同行应致力于研究、解决应用于照明领域的技术问题，不断完善促进其发展，切忌浮躁、夸张和炒作。LED是一个半导体器件，需要经组合、封装，配套驱动控制电路，解决散热问题，组成符合照明要求的完整灯具，是一项涉及光、热、机、电等多学科的系统工程，需要解决很多技术难题，如降低光通衰减，降低色温，提高显色性，处理好散热和对各种参数的影响，以及灯具的各类光分布等，都需要更多工作，潜心、致力、务实、低调，努力成就一个新兴的优质照明产品。切忌夸大之词，不要轻易宣称比谁节能50%、60%……不要轻言几年内取代传统光源，要用切实的科技成果，产品数据，赢得市场。LED必将在照明领域中占有重要地位。3灯具是保证照明安全，提高能效的重要因素3.1合理选用灯具是照明安全的重要保证照明安全最主要的防电击、防火，还有防爆、防尘、防水、防腐、防机械损伤等。按《灯具的一般安全要求与试验》（GB7000.1-2002）（等同IEC60598-1∶1999）规定灯具的防电击分类为四类：0类——仅依靠基本绝缘，能适应正常条件下电击防护，但绝缘失效时，则只能依赖于环境条件。Ⅰ类——除基本绝缘外，还有附加措施，即外露可导电部分应按地（通过PE线）。Ⅱ类——除基本绝缘外，还有附加措施，即双层或加强绝缘。Ⅲ类——采用安全特低电压（SELV）供电。2007年11月最新修订的GB7000.1-2007（等同IEC60598-1∶2003），取消了0类灯具，从2009年1月1日实施，从此时起，不能再生产、销售和使用0类灯具。由于实际应用中，选用Ⅱ类、Ⅲ类较少，大多数都选用Ⅰ类灯具。因此，照明工程设计中，对大多数的Ⅰ类灯具，应按PE线，并按《低压配电设计规范》（GB50054-95）要求作接地故障保护。3.2合理选用灯具，提高照明能效灯具对照明系统能效有重要影响，为此，应合理选择灯具：第一是选择灯具效率高的灯具，在满足限制眩光条件下，尽量选用不带遮光附件的直接型灯具。第二是选择光通维护率高的灯具。第三是按室形指数选择配光，室形指数较大时，应选择宽配光灯具。第四是建筑条件，如墙壁、顶棚、地面应有较高反射比。4镇流器是保证照明质量，提高能效不可忽视的因素4.1镇流器对照明质量和能效的影响(1)不同类型的镇流器的自身功耗不同电感镇流器的功耗比较大，尤其是小功率放电灯之镇流器功耗占灯功率的百分比则更大；高效节能型电感镇流器降低了自身功耗，HID灯更是显著；荧光灯电子镇流器功耗更低，T8荧光灯用电子镇流器时，用高频电流，光效约提高10%。(2)电感镇流器存在一定的频闪效应，对连续作业有不良影响，高频电子镇流器可降低频闪深度。(3)电感镇流器谐波较小，而电子镇流器谐波比较大，特别是功率≤25W的放电灯，其谐波（特别是3次谐波）太大，加大了对配电系统的污染。(4)线路功率因数：电感镇流器之功率因数很低，约为0.4～0.5左右；电子镇流器＞25W灯者可达0.95以上；而≤25W以下灯管，由于谐波之影响，功率因数仅0.5～0.6。4.2镇流器的选用(1)按设计标准规定选型：a自镇流荧光灯应配电子镇流器。bT8直管荧光灯应配电子式或节能电感式；T5灯管只能用电子式。cHID灯应配节能电感式，小功率HID灯可用电子式；对于电压偏差较大，特别是道路照明，宜用恒功率型镇流器；对于道路照明，可用变功率（双功率）镇流器，以便在后半夜降低一半照度。(2)采用节能电感镇流器时，应提高功率因数；降低频闪效应的影响。(3)采用电子镇流器时，应选用优质产品，保证使用寿命和可靠性；更应重视谐波的不良影响。按照国标《电磁兼容限值谐波电流发射限值》（GB17625.1-2003）规定的C类设备（即照明设备）谐波电流限值，对功率＞25W的放电灯，3次谐波电流为基波电流的百分数，不超过“30λ”（λ为电路功率因数），说明谐波比较大，对配电系统有一定影响。对功率≤25W的放电灯，3次谐波限值为86%，5次谐波为61%。不仅污染电网，且在三相四线系统的中性线（N线）上呈现3倍电流叠加，建议采取以下措施：a一座建筑内不要大量使用≤25W的灯管。b如必须使用，设计提出技术要求，规定3次谐波或总谐波限值不大于20%（或30%）。c采取滤波措施。d加大配电线路，特别是N线截面。4.3有3次谐波时，配电线电流计算及截面选择(1)谐波效应的计算：当用电缆或绝缘线套管时，按《建筑物电气装置布线系统载流量》（GB/T16895.15-2002）之附录C的方法，各相平衡的三相四线制系统，N线和相线截面相同，同一电缆内视为一个综合发热体原则来选择截面。当3次谐波电流小于基波电流的33%时，应按相线电流（含谐波）选截面；当3次谐波大于33%时，应按N线电流选截面（其中，3次谐波为33%～45%时，应除以0.86系数）。(2)计算示例：某照明配电线路供给单灯功率≤25W放电灯，设线路计算电流为100A（未计谐波），3相平衡；3次谐波最大达86%，此时，N线产生的电流（IN）按式（1）计算：IN=100×86×3=258A（1）此时，计入谐波后相线的计算电流约可达150～200A。按258A选择相线和N线截面。如果是明敷导线，也可以分别按不同电流选择相线和N线截面。4.4有关镇流器标准及应用的建议(1)国标GB17625.1-2003中C类（照明）设备，功率≤25W的谐波电流限值规定过宽，建议修订该标准时，应降低谐波限值，或分为两个等级规定。(2)尽快修订《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》（GB17896-1999），该标准规定的能效值既不合理，又不直观，甚至有错误，九年来基本上未能实施。(3)对所有镇流器能效标准应规定不同等级能效的级别和标志，以明确界定一般型、节能型（或高效型）、超高效型等。GB50034-2004规定采用节能型电感镇流器，没有标志或代号，难以落实。5结语照明是人类光明的事业，节能、环保是人类共同的永恒主题。呼吁我们的电气照明设计师、室内设计师、使用单位共同努力，光明事业不忘节能、环保，每一个创意设计，每一个视觉效果，每一个景观，画每一个灯、一条线，必须想到节能、环保，这是关系到人类生存条件的良知，是对社会的神圣责任。让我们以高度责任感，共同推进照明节能，推进绿色照明工程的实施。谢谢