论文部分内容阅读
摘要:随着改革的开放的不断深入,环保节能的观念已渗投进各行各业,建筑节能事业也在如火如荼的开展着。照明领域的节能是整个节能的重要组成部分。本文根据建设节约型社会的方针政策,提出了保证照明节能贯彻实施的措施
关键词:照明;节能;荧光灯;镇流器
中图分类号:J914文献标识码:A 文章编号:
1 概述
节能是我们国家长期的方法,这是整个能源形势和主要能源的不可能的性质所决定,也是我国国民经济持续快速发展的需要。
照明领域的节能是整个节能的一个组成部分。在我国中长期规划中节能十大课题,绿色照明就是其中之一;2005年1月国务院发出关于建设节约型社会近期重点工作的通知,要求重点抓紧的七个节能项目,也包括绿色照明。可见照明领域的节能具有重要的地位,也给予了足够的重视。
2 推进照明节能的重要保证
回顾十多年来,在提高照明水平,创建更良好的照明环境方面,以及节约能源,提高照明能效方面,都进行了多方面卓有成效的工作。其中最有影响的可以归纳为“实施一项工程,制订多项标准”,对推动照明节能意义最大。
(1)“一项工程”是指“绿色照明工程”:1996年国家经贸委组织制订的我国“绿色照明工程实施计划”,十年来取得很大成绩,包括宣传、教育、培训、组织制订标准,推动高效照明器材研制和应用等各方面都做了大量工作。
(2)“多项标准”是指制订推动提高照明能效和有关的标准,分为两大类:
①第一类是“照明工程设计标准”,主要有3项:
A.国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004,已于2004年颁布,2004年12月1日起实施,包涵居住、公共和工业建筑的室内环境的照明设计标准。该标准制订了六种类型的公共和工业建筑共100个房间、场所的照明节能指标——“照明功率密度”(LPD)最大限值,作为强制性条文发布,并规定一系列照明节能的技术措施和维护、管理、实施、监督规定。
B.行业标准《城市道路照明设计标准》,已报批。同样制订了LPD最大限值,以及相关的节能技术措施。
C.行业标准《城市夜景照明设计标准》正在制订中。该标准也将规定LPD最大限值,这对近年来发展特别迅速的夜景照明的用电,从宏观上将给予科学合理的控制,是十分有益的。
②第二类是光源及镇流器的能效标准,共制订了8项,列于表1。
表1中光源泉类标准规定的“能效限定值”,是该光源的最低光效值,以lm/W表示,属强制性条文,低于此值则不允许生产、销售和应用;“节能评价值”则是较高的光效规定值,作为评价节能产品的指标;“能效等级”则规定几档光效值,以衡量节能光源的等级。
表1中镇流器的“能效限定值”等名词含意和光源相同,只不过其值是用镇流器的“能效因数”(BEF)表示。而BEF的表达式见式(1):
BEF=(μ/ P)×100 (1)
式中:μ—流明系数;
P—线路功率,为光源及镇流器功率之和.
(3)照明设计时,一方面要严格执行设计标准规定的LPD限值,设计的实际值越低越好;而设计中应用的光源及镇流器,应选用节能产品,符合其“节能评价值”要求,这也是执行LPD限值的基础。
3 推广应用高效优质光源是照明节能的重要因素
3.1 各类场所选用光源的原则
(1)安装高度较低的场所应优先选用三基色直管荧光灯。这些场所主要有:办公室、教室、图书阅览室、医院诊断室、商场以及电子、仪表、制药、成衣、纺织、卷烟等工业场所,还有试验室、检验室、计量室、控制室等。
(2)商场按需要应选用三基色直管荧光灯、紧凑型荧光灯或陶瓷金卤灯,某些重点照明可选用低压卤素灯。
(3)宾馆客房和家庭应选用三基色直管荧光灯、紧凑型荧光灯,除灯头需调光者外,不应使用白炽灯。
(4)高天棚工业厂房应选用金卤灯,没有显色要求且视觉要求不太高的场所,可选用高压钠灯。
(5)城市道路照明应选用高压钠灯,商业街可用金卤灯。
(6)城市夜景照明:使用泛光的,选用金卤灯和高压钠灯;用内透光的,选用三基色直管荧光灯;建构筑物轮廓灯、庭院美化以及需要彩色光的,应逐步推广应用LED灯。
(7)无特殊要求,不要使用白炽灯;一般情况都不应再选用荧光高压汞灯。
3.2 直管荧光灯的应用原则
根据荧光灯产品和技术的发展,以及当前照明设计中应用存在的问题,提出直管荧光灯选用的四项原则。简述为:“细管径;三基色;中色温;大功率。”
(1)“细管径”:按GB50034-2004规定,应选用细管径直管荧光灯,即管径≤26mm,主流产品为T8及T5灯管,而不应使用传统的管径为38mm的T12灯管。因为T8、T5比T12光效高,更节能;使用材料更少,特别是降低了荧光粉用量,延長了使用寿命,更符合环保要求。
(2)“三基色”:近二十年来用稀土三基色荧光粉取代传统的卤磷酸盐荧光粉,获得了极佳的效果,提高了各项技术指标,主要有:
①提高了光效:以T8型36W为例,光效提高18%(中色温)~30%(高色温);
②提高了显色性:Ra从51~72提高到85;
③降低了光通衰减,提高了光通维持率;
④延长了使用寿命:平均寿命从800~12000h提高到1500h。
注:以上数据按飞利浦资料编写,其他品牌产品近似。
但是,三基色灯管价格高,比卤粉灯管大约贵1.2~1.4倍,成为推广应用的主要障碍。然而,由于三基色灯管光效高,在相同房间相同照度要求下,设计使用三基色灯管支数约为同功率卤粉管数的75%~84%,其节能效果是不言而哈的;就初建投资说,虽灯管费用还是增加了,但由于灯数少,减少了相应的灯具及镇流器数量,从而使总的初建投资反而降低。
所以,应该无条件使用三基色灯管取代卤粉灯管。
(3)“中色温”:当前照明设计和使用单位所选用的荧光灯多用冷色温(>5300K),而冷色温灯管的光效比中、低温光效低,而且对于中等照度水平(约300~750lx)的场所宜使用中色温更为协调。所以建设在办公室、教室及大多数工业场所使用荧光灯者,宜于选用中色温(通常用4000K左右)灯管,更有利于节能,并获得较好效果。
(4)“大功率”:对于一般场所(办公室、教室、工业场所等),如无特殊装饰要求时,应采用功率较大(T8型不小于36W,T5型不小于28W),长度不小于1200mm的灯管,可得到光效更高、初建投资更低的良好效果。现在有些设计者,特别装饰设计,为了“美观”,喜欢用长600mm左右的小功率灯管(T8-18W,T5-14W),对于上述场所是很不合适的,因为用18W管比用36W管增加电功率达30%~37%,增加初建投资也在30%以上。
4 重视镇流器的节能效果
镇流器是气体放电灯不可缺少的附件,但又是一个耗电比较大的部件。例如一支36W T8灯管,普通电感镇流器符合国家标准“能效限定值”的功耗可达10.8~13.3左右,相当于灯管功率的30%~37%,而18W灯管的电感镇流器的功耗竟高达灯管功率的67%~76%。所以,降低镇流器自身功耗,是照明节能的又一重要环节。
按GB50034-2004的规定:直管荧光灯应选用电子镇流器或节能电感镇流器。也就是不应再使用自功耗大的普通电感镇流器。
不少设计师提出节能型电感镇流器和普通电感镇流器如何区别?怎样划分界限?鉴于两者没有单独的型号,只是功耗大小的差异,加之生产企业往往标榜自己的镇流器为节能型,因此,使国家标准难以实施。
下面引用国家标准和欧盟标准来回答两者的界限。
(1)按国标《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》(GB17896-1999)的规定,并将规定的能效因数BEF值,经计算出镇流器功耗最大限值列表2。
从表2分析,GB17896-1999中的“能效限定值”相当于普通电感镇流器的数据,而“节能评价值”即在为节能电感镇流器的数据。
从表2数据看,说明GB17896-1999规定欠合理:如18W灯管的镇流器功耗达到12.12W以至13.7W还算合格!很明显有待修订。
(2)欧盟CELMA关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分,列于表3。
从表3看,欧盟的规定比较合理,而且比较直观,直接规定了其系统功率值,即线路输入功率值。在这里,十分清楚地界定了普通电感镇流器和低损耗,超低损耗电感镇流器的参数,可作为我们应用参考和编制标准的借鉴。
(3)关于直管荧光灯的电子镇流器和节能电感镇流器的比较和应用
这两种镇流器都是标准所推荐的,但两者的特点和优缺点各不相同,应视具体条件选用。
节能电感镇流器优点是使用寿命长,可靠性高(只要能控制温升不太高),且谐波含量较低;但仍存在频闪效应、功率因数低等不足。
电子镇流器的优点是节能效果更好,基本上消除了频闪和噪声,功率因素高,可以实现灯管的高光;但存在两个主要总是,应用中必须认真对待和解决:一是当前产品水平和质量良莠不齐,应予慎重择优;二是注意其谐波含量,应采取相应对策,特别是对于小于25W的荧光灯,国家标准(GB17625.1-2003)规定的谐波限值很宽,3次谐波最大允许值为86%,5次谐波为61%,如建筑中大量应用,将造成较严重的谐波污染,使线路截面设计复杂化,必须引起极大注意。
(4)关于高强度气体放电灯(HID)镇流器的应用
标准对HID灯的镇流器,推荐使用节能电感型,有较好的节能效果,至于HID灯的电子镇流器,由于其功率较大,技术难度大,研制时间较短,还有待在应用实践中总结经验。近几年来这类产品研制和应用,都取得了新的进展。
近年来研制了HID灯的恒功率镇流器,对于电压偏差较大的使用场所,具有很好的节能效果,保证了光输出的稳定,有利于处长光源寿命。
5 灯具对节能的影响
灯具效率的高低以及灯具配光的合理配置,对提高照明能效同样有不可忽视的影响。但是提高灯具效率和光的利用系数,涉及问题比较复杂,和控制眩光,和灯具的防护(防水、防尘等级),和装饰美观要求等有很大矛盾,必须合理协调,兼顾各方面要求。
(1)无特殊要求的场所,应选用效率高的直接型灯具,如以视觉功能为主的办公室、教室和工业场所,都应用直接型灯具。合理处理不同功能场所的空间亮度与工作面照度的关系,对于那些要求空间亮度较高的公共场所(如候机厅)可采用半间接型或漫射型灯具。
(2)对于多灰尘的场所和道路照明灯,应选用维持率高的灯具,以避免使用过程中灯具输出光通过度下降。
(3)照明设计中,应合理选择灯具的配光,和房间的室形指数相适应,以提高利用系数。
6 待解决的一些问题和建议
(1)建筑照明设计中合理处理适用、节能、环保、经济和美观的关系:当前在一些建筑照明,乃至城市照明中存在过分追求美观的倾向,对节能关注不够,在我国能源短缺、环保形势严峻的時候,应把功能适用、节能、环保放在重要位置,力戒讲排场,过分装饰,不分对旬追求美观的做法。
(2)规范城市夜景照明的规划、设计,严格控制照明用电功率:避免过分攀比之风,单纯追求“亮化”的概念,从实际出发,提高设计水平,把景观和节能环保紧密结合。
(3)强化节能观念,改变一些不合理的习惯做法和建设者过高要求:如宾馆客房过多使用白炽灯,使LPD值超过标准很多,如大部分使用直管和紧凑型荧光灯,节能效果大,而且可以提高照度;又如商场营业厅,使用照度偏高,过多讲究装饰,既使LPD值超过标准规定,设计和审图中应予严格控制。
(4)装饰设计照明部分图纸,应建立审图制度:现在设计院的图纸都有严格审图制度,LPD限值执行很严格,相反有的装饰单位的照明设计图处于无监管状况,LPD值超过标准限值很大,建议尽快建立健全审查机制。
关键词:照明;节能;荧光灯;镇流器
中图分类号:J914文献标识码:A 文章编号:
1 概述
节能是我们国家长期的方法,这是整个能源形势和主要能源的不可能的性质所决定,也是我国国民经济持续快速发展的需要。
照明领域的节能是整个节能的一个组成部分。在我国中长期规划中节能十大课题,绿色照明就是其中之一;2005年1月国务院发出关于建设节约型社会近期重点工作的通知,要求重点抓紧的七个节能项目,也包括绿色照明。可见照明领域的节能具有重要的地位,也给予了足够的重视。
2 推进照明节能的重要保证
回顾十多年来,在提高照明水平,创建更良好的照明环境方面,以及节约能源,提高照明能效方面,都进行了多方面卓有成效的工作。其中最有影响的可以归纳为“实施一项工程,制订多项标准”,对推动照明节能意义最大。
(1)“一项工程”是指“绿色照明工程”:1996年国家经贸委组织制订的我国“绿色照明工程实施计划”,十年来取得很大成绩,包括宣传、教育、培训、组织制订标准,推动高效照明器材研制和应用等各方面都做了大量工作。
(2)“多项标准”是指制订推动提高照明能效和有关的标准,分为两大类:
①第一类是“照明工程设计标准”,主要有3项:
A.国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004,已于2004年颁布,2004年12月1日起实施,包涵居住、公共和工业建筑的室内环境的照明设计标准。该标准制订了六种类型的公共和工业建筑共100个房间、场所的照明节能指标——“照明功率密度”(LPD)最大限值,作为强制性条文发布,并规定一系列照明节能的技术措施和维护、管理、实施、监督规定。
B.行业标准《城市道路照明设计标准》,已报批。同样制订了LPD最大限值,以及相关的节能技术措施。
C.行业标准《城市夜景照明设计标准》正在制订中。该标准也将规定LPD最大限值,这对近年来发展特别迅速的夜景照明的用电,从宏观上将给予科学合理的控制,是十分有益的。
②第二类是光源及镇流器的能效标准,共制订了8项,列于表1。
表1中光源泉类标准规定的“能效限定值”,是该光源的最低光效值,以lm/W表示,属强制性条文,低于此值则不允许生产、销售和应用;“节能评价值”则是较高的光效规定值,作为评价节能产品的指标;“能效等级”则规定几档光效值,以衡量节能光源的等级。
表1中镇流器的“能效限定值”等名词含意和光源相同,只不过其值是用镇流器的“能效因数”(BEF)表示。而BEF的表达式见式(1):
BEF=(μ/ P)×100 (1)
式中:μ—流明系数;
P—线路功率,为光源及镇流器功率之和.
(3)照明设计时,一方面要严格执行设计标准规定的LPD限值,设计的实际值越低越好;而设计中应用的光源及镇流器,应选用节能产品,符合其“节能评价值”要求,这也是执行LPD限值的基础。
3 推广应用高效优质光源是照明节能的重要因素
3.1 各类场所选用光源的原则
(1)安装高度较低的场所应优先选用三基色直管荧光灯。这些场所主要有:办公室、教室、图书阅览室、医院诊断室、商场以及电子、仪表、制药、成衣、纺织、卷烟等工业场所,还有试验室、检验室、计量室、控制室等。
(2)商场按需要应选用三基色直管荧光灯、紧凑型荧光灯或陶瓷金卤灯,某些重点照明可选用低压卤素灯。
(3)宾馆客房和家庭应选用三基色直管荧光灯、紧凑型荧光灯,除灯头需调光者外,不应使用白炽灯。
(4)高天棚工业厂房应选用金卤灯,没有显色要求且视觉要求不太高的场所,可选用高压钠灯。
(5)城市道路照明应选用高压钠灯,商业街可用金卤灯。
(6)城市夜景照明:使用泛光的,选用金卤灯和高压钠灯;用内透光的,选用三基色直管荧光灯;建构筑物轮廓灯、庭院美化以及需要彩色光的,应逐步推广应用LED灯。
(7)无特殊要求,不要使用白炽灯;一般情况都不应再选用荧光高压汞灯。
3.2 直管荧光灯的应用原则
根据荧光灯产品和技术的发展,以及当前照明设计中应用存在的问题,提出直管荧光灯选用的四项原则。简述为:“细管径;三基色;中色温;大功率。”
(1)“细管径”:按GB50034-2004规定,应选用细管径直管荧光灯,即管径≤26mm,主流产品为T8及T5灯管,而不应使用传统的管径为38mm的T12灯管。因为T8、T5比T12光效高,更节能;使用材料更少,特别是降低了荧光粉用量,延長了使用寿命,更符合环保要求。
(2)“三基色”:近二十年来用稀土三基色荧光粉取代传统的卤磷酸盐荧光粉,获得了极佳的效果,提高了各项技术指标,主要有:
①提高了光效:以T8型36W为例,光效提高18%(中色温)~30%(高色温);
②提高了显色性:Ra从51~72提高到85;
③降低了光通衰减,提高了光通维持率;
④延长了使用寿命:平均寿命从800~12000h提高到1500h。
注:以上数据按飞利浦资料编写,其他品牌产品近似。
但是,三基色灯管价格高,比卤粉灯管大约贵1.2~1.4倍,成为推广应用的主要障碍。然而,由于三基色灯管光效高,在相同房间相同照度要求下,设计使用三基色灯管支数约为同功率卤粉管数的75%~84%,其节能效果是不言而哈的;就初建投资说,虽灯管费用还是增加了,但由于灯数少,减少了相应的灯具及镇流器数量,从而使总的初建投资反而降低。
所以,应该无条件使用三基色灯管取代卤粉灯管。
(3)“中色温”:当前照明设计和使用单位所选用的荧光灯多用冷色温(>5300K),而冷色温灯管的光效比中、低温光效低,而且对于中等照度水平(约300~750lx)的场所宜使用中色温更为协调。所以建设在办公室、教室及大多数工业场所使用荧光灯者,宜于选用中色温(通常用4000K左右)灯管,更有利于节能,并获得较好效果。
(4)“大功率”:对于一般场所(办公室、教室、工业场所等),如无特殊装饰要求时,应采用功率较大(T8型不小于36W,T5型不小于28W),长度不小于1200mm的灯管,可得到光效更高、初建投资更低的良好效果。现在有些设计者,特别装饰设计,为了“美观”,喜欢用长600mm左右的小功率灯管(T8-18W,T5-14W),对于上述场所是很不合适的,因为用18W管比用36W管增加电功率达30%~37%,增加初建投资也在30%以上。
4 重视镇流器的节能效果
镇流器是气体放电灯不可缺少的附件,但又是一个耗电比较大的部件。例如一支36W T8灯管,普通电感镇流器符合国家标准“能效限定值”的功耗可达10.8~13.3左右,相当于灯管功率的30%~37%,而18W灯管的电感镇流器的功耗竟高达灯管功率的67%~76%。所以,降低镇流器自身功耗,是照明节能的又一重要环节。
按GB50034-2004的规定:直管荧光灯应选用电子镇流器或节能电感镇流器。也就是不应再使用自功耗大的普通电感镇流器。
不少设计师提出节能型电感镇流器和普通电感镇流器如何区别?怎样划分界限?鉴于两者没有单独的型号,只是功耗大小的差异,加之生产企业往往标榜自己的镇流器为节能型,因此,使国家标准难以实施。
下面引用国家标准和欧盟标准来回答两者的界限。
(1)按国标《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》(GB17896-1999)的规定,并将规定的能效因数BEF值,经计算出镇流器功耗最大限值列表2。
从表2分析,GB17896-1999中的“能效限定值”相当于普通电感镇流器的数据,而“节能评价值”即在为节能电感镇流器的数据。
从表2数据看,说明GB17896-1999规定欠合理:如18W灯管的镇流器功耗达到12.12W以至13.7W还算合格!很明显有待修订。
(2)欧盟CELMA关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分,列于表3。
从表3看,欧盟的规定比较合理,而且比较直观,直接规定了其系统功率值,即线路输入功率值。在这里,十分清楚地界定了普通电感镇流器和低损耗,超低损耗电感镇流器的参数,可作为我们应用参考和编制标准的借鉴。
(3)关于直管荧光灯的电子镇流器和节能电感镇流器的比较和应用
这两种镇流器都是标准所推荐的,但两者的特点和优缺点各不相同,应视具体条件选用。
节能电感镇流器优点是使用寿命长,可靠性高(只要能控制温升不太高),且谐波含量较低;但仍存在频闪效应、功率因数低等不足。
电子镇流器的优点是节能效果更好,基本上消除了频闪和噪声,功率因素高,可以实现灯管的高光;但存在两个主要总是,应用中必须认真对待和解决:一是当前产品水平和质量良莠不齐,应予慎重择优;二是注意其谐波含量,应采取相应对策,特别是对于小于25W的荧光灯,国家标准(GB17625.1-2003)规定的谐波限值很宽,3次谐波最大允许值为86%,5次谐波为61%,如建筑中大量应用,将造成较严重的谐波污染,使线路截面设计复杂化,必须引起极大注意。
(4)关于高强度气体放电灯(HID)镇流器的应用
标准对HID灯的镇流器,推荐使用节能电感型,有较好的节能效果,至于HID灯的电子镇流器,由于其功率较大,技术难度大,研制时间较短,还有待在应用实践中总结经验。近几年来这类产品研制和应用,都取得了新的进展。
近年来研制了HID灯的恒功率镇流器,对于电压偏差较大的使用场所,具有很好的节能效果,保证了光输出的稳定,有利于处长光源寿命。
5 灯具对节能的影响
灯具效率的高低以及灯具配光的合理配置,对提高照明能效同样有不可忽视的影响。但是提高灯具效率和光的利用系数,涉及问题比较复杂,和控制眩光,和灯具的防护(防水、防尘等级),和装饰美观要求等有很大矛盾,必须合理协调,兼顾各方面要求。
(1)无特殊要求的场所,应选用效率高的直接型灯具,如以视觉功能为主的办公室、教室和工业场所,都应用直接型灯具。合理处理不同功能场所的空间亮度与工作面照度的关系,对于那些要求空间亮度较高的公共场所(如候机厅)可采用半间接型或漫射型灯具。
(2)对于多灰尘的场所和道路照明灯,应选用维持率高的灯具,以避免使用过程中灯具输出光通过度下降。
(3)照明设计中,应合理选择灯具的配光,和房间的室形指数相适应,以提高利用系数。
6 待解决的一些问题和建议
(1)建筑照明设计中合理处理适用、节能、环保、经济和美观的关系:当前在一些建筑照明,乃至城市照明中存在过分追求美观的倾向,对节能关注不够,在我国能源短缺、环保形势严峻的時候,应把功能适用、节能、环保放在重要位置,力戒讲排场,过分装饰,不分对旬追求美观的做法。
(2)规范城市夜景照明的规划、设计,严格控制照明用电功率:避免过分攀比之风,单纯追求“亮化”的概念,从实际出发,提高设计水平,把景观和节能环保紧密结合。
(3)强化节能观念,改变一些不合理的习惯做法和建设者过高要求:如宾馆客房过多使用白炽灯,使LPD值超过标准很多,如大部分使用直管和紧凑型荧光灯,节能效果大,而且可以提高照度;又如商场营业厅,使用照度偏高,过多讲究装饰,既使LPD值超过标准规定,设计和审图中应予严格控制。
(4)装饰设计照明部分图纸,应建立审图制度:现在设计院的图纸都有严格审图制度,LPD限值执行很严格,相反有的装饰单位的照明设计图处于无监管状况,LPD值超过标准限值很大,建议尽快建立健全审查机制。