照明系統(tǒng)節(jié)能

公共機構主要節(jié)能技術運用和改造管理

—采光與照明詹慶旋綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。什么是綠色建筑？綠色照明是節(jié)約能源資源，保護環(huán)境，有利于提高人們生產(chǎn)、工作、學習效率和生活質(zhì)量，促進身心健康的照明。綠色照明是綠色建筑的重要組成部分綠色照明以人為本，實施照明節(jié)能要以保證

照明品質(zhì)為前提，并兼顧環(huán)境保護。什么是綠色照明？

我國在1996～2005年“九五”、“十五”期間，曾先后開展了兩期綠色照明項目，累計節(jié)電590億千瓦時，減少二氧化碳排放1700萬噸（碳計），二氧化硫53萬噸，取得顯著的經(jīng)濟和環(huán)保效益。綠色照明“環(huán)保、節(jié)能、健康”的宗旨已深入人心。我國綠色照明的發(fā)展綠色照明行動在繼續(xù)2009年7月24日—國家發(fā)改委、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）、全球環(huán)

境基金（GEF）合作項目“中國逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈”

（2009-2012）啟動。聯(lián)合國秘書長潘基文出席簽字儀式2009年9月—國家發(fā)改委等六部委聯(lián)合發(fā)布《半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

意見》2011年11月—住建部發(fā)布《“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》2012年11月—國家發(fā)改委發(fā)布《半導體照明應用節(jié)能評價技術要求》

（2012年版）2013年1月1日—國務院批準《綠色建筑行動方案》2013年1月31日—國家發(fā)改委等六部委聯(lián)合發(fā)布《半導體照明節(jié)能產(chǎn)

業(yè)規(guī)劃》2012年完成報批的與照明節(jié)能有關的設計標準規(guī)范：《城市照明規(guī)劃規(guī)

范》、《城市照明節(jié)能評價標準》（以上新編）；《建筑照明設計標準》、《建筑采光設計標準》（以上修訂）人工光環(huán)境消費大量電力2010年全球電氣照明消費30,000億千瓦時的電力人工光環(huán)境消費大量電力城市、建筑與生活離不開燈光美國建筑消費1/3的能源，2/3的電力，1/8的水資源.。

美國2010年照明用電約7000億千瓦時全球照明用電占電力消費量的17%；我國約為13%2012年我國全社會用電量達到49591億千瓦時；推算照明用電達到6447億千瓦時，超過7個三峽電站的發(fā)電量，

人均照明用電量近500千瓦時

（2010年我國照明用電量約為5000億千瓦時）

2011年2月曾在德國對3,145位辦公室工作人員做了調(diào)查，問題是“如果你來設想理想的辦公場所，你認為什么是特別重要的？”結果：“光/照明/明亮的房間”獲得了優(yōu)先認可。理想辦公場所的標準光/照明/明亮的房間安靜/或者隔音辦公室現(xiàn)代化/高性能的技術設備適合的氣候/空調(diào)充足的空間符合工效學的桌椅愉快的環(huán)境/友好的同事通風/打開窗子裝飾（圖畫、植物等）大窗戶“公共機構辦公建筑應當充分利于自然光，使用高效節(jié)能照明燈具，優(yōu)化照明系統(tǒng)設計，改進電路控制方式，推廣應用智能調(diào)控裝置，嚴格控制建筑物外部泛光照明及外部裝飾用照明”—《公共機構節(jié)能條例》第32條（國務院2008年8月1日）公共機構綠色照明應遵守

《公共機構節(jié)能條例》光度量和光的顏色光度量：1、光通量Φ

單位：流明lm

2、發(fā)光強度I

單位：坎德拉cd

3、照度E

單位：勒克斯lx

4、亮度L

單位：坎德拉每平方米cd/m2光的顏色定量表達：

1、色表——色溫K

2、顯色性——一般顯色指數(shù)Ra0～100；

特殊顯色指數(shù)Ri0~100

光通量

Φ

—按照標準人眼視覺特性評價的輻射通量單位：流明(lm)照度

E—受照面上接受的光通量的面密度單位：勒克斯(lx)1lx=1lm/m2亮度

L—在給定方向上發(fā)光強度的面密度單位：坎德拉每平方米(cd/m2)對于漫反射材料：發(fā)光強度

I—單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量與該立體角之商單位：坎德拉(cd)光度量和光的顏色與照明密切相關的兩個色度量

①色溫Tc——當光源的色品與某一溫度下黑體的色品相同時，該黑體的絕對溫度為此光源的色溫，單位為K。

②顯色指數(shù)CRI——光源顯色性的度量，以被測光源下物體顏色與參考標準光源下物體顏色的相符程度來表示，符號為Ra（一般顯色指數(shù)）。參考標準光源的顯色指數(shù)為100

光源的相對光譜功率分布(復合光）

日光白熾燈熒光燈（高級）

金屬鹵化物燈高壓熒光汞燈高壓鈉燈光的顏色質(zhì)量

色品—色溫顯色性—顯色指數(shù)不同色溫室內(nèi)環(huán)境感受的差異不同顯色指數(shù)Ra的顯色效果采光設計標準天然采光設計以采光系數(shù)作為天然光照明的定量指標，

以“C”表示采光系數(shù)：

En—在全陰天空漫射光照射下，室內(nèi)給定平面上某一點

所產(chǎn)生的照度（lx）；

Ew—與室內(nèi)給定平面上某一點照度同一時間，在室外無

遮擋水平面上由全陰天空漫射光所產(chǎn)生的室外照度。充分利用自然光采光系數(shù)設計標準值=K×C我國的光氣候分區(qū)室外天然光臨界照度—考慮室內(nèi)完全用天然光照明時的室外最低照度，用于規(guī)定采光系數(shù)標準值。充分利用自然光采光效果的模擬計算采光模式指南（DaylightingPatternGuide）美國愛達華大學和華盛頓大學合作開發(fā)的一個在線免費互動的采光設計工具

面積過大的天窗和玻璃幕墻引進過量自然光的同時，也將大量的日光輻射熱引入室內(nèi)，夏季增加空調(diào)制冷的負荷；冬季則有大量的供暖熱量從大面積的玻璃逸出，對節(jié)能不利。光和熱的能源利用要取得平衡長沙市高鐵車站候車大廳

室內(nèi)天然光的調(diào)節(jié)

充分利用自然光

為了增加和調(diào)節(jié)室內(nèi)天然光，實踐中已經(jīng)有各式各樣的控光裝置。

德國Wiesbaden市的一組辦公樓南向采用自動調(diào)節(jié)的復式遮陽板，日光強烈時遮蔽大部分日光（圖a），陰天時則把天空光反射到室內(nèi)（圖b），北向采用固定式反光板（圖c）遮陽板的自動調(diào)節(jié)與室內(nèi)供暖和制冷系統(tǒng)的控制連接，保證室內(nèi)有舒適的溫度，并且低能耗。bcabc充分利用自然光利用光敏傳感器跟隨室外光線變化自動調(diào)整室內(nèi)天然光不足區(qū)域的照明，使工作面上的照度保持穩(wěn)定。充分利用自然光另一類增加室內(nèi)天然光的方法是利用管式天然光導光系統(tǒng)，它可以把天然光輸送到不能直接受天然光的空間。按裝置的構造形式天然光

導光系統(tǒng)可分為主動式和被動式。主動式管式天然光導光系統(tǒng)有追蹤

日光的定日鏡，可以把日光和天空光都引入室內(nèi)，但結構復雜，成本

高，不容易普及。被動式導光管僅導入天空光，結構比較簡單。奧運會柔道跆拳道館被動式導光管應用案例光伏照明光伏照明并非零能耗照明，制造太陽能電池板要耗費大量電力；目前常用的晶硅光電池的光電轉換效率平均只有15~20%；

（每平方米晶硅電池太陽能光伏組件的年發(fā)電量：年日照時數(shù)2000小時，年發(fā)電量200KWh/m2)太陽能光伏組件的發(fā)電量受材料、天氣、電池板角度等因素影響較大；太陽能發(fā)電在白天，照明應用在晚上，因此需要蓄電。蓄電增加成本，蓄電池維護不當會造成嚴重的環(huán)境污染；在沒有電力供應的地區(qū)，集中式太陽能發(fā)電供照明應用優(yōu)于分散式；

如能并入市電電網(wǎng)效果更好；在有電力供應的地區(qū)，是否采用光伏照明要根據(jù)切實的全壽命周期經(jīng)濟

分析后確定。電光源的發(fā)展三代電光源：1879——第一代——熱輻射光源（普通白熾燈，鹵鎢燈）第二代——氣體放電光源（熒光燈，低壓鈉燈；高強氣體放電燈HID—高壓汞燈，高壓鈉燈，金屬鹵化物燈） 第三代——固態(tài)照明光源SSL（半導體發(fā)光二極管LED,有機半導體發(fā)光二極管OLED等）公共機構辦公建筑常用照明光源直管型熒光燈（1、2、3），單端熒光燈（4），緊湊型熒光燈（俗稱節(jié)能燈5、6、7），金屬鹵化物燈（8、9、10），鹵鎢燈（11、12），LED燈（13、14、15），LED模組（16、17、18、19、20）電光源的主要技術性能指標：1、發(fā)光效能lm/W2、光的顏色

3、壽命4、電氣附件及控光性能燈型功率（W）光通量（lm）光效（lm/W)顯色指數(shù)（Ra）1直管熒光燈?26mm18-70870-620061-8985-982直管熒光燈?16mm14-801100-615067-10485-934

單端雙管熒光燈

16-80950-650067-10080-936單端2U型熒光燈（節(jié)能燈）

10-42600-320060-7580-907單端自鎮(zhèn)流熒光燈（節(jié)能燈）8-30380-194048-6680-908單端陶瓷金鹵燈20-4001600-410080-10880-8510雙端陶瓷金鹵燈

70-1505100-1450073-10475-9511鹵鎢燈（帶反射器）10-100350-33000﹡-10014LED燈（帶反射器，低壓）4.5-10180-450﹡-80-9015LED燈（替代白熾燈）2-1295-90045-7580-9017LED燈（直管型?26mm）11-30630-260058-8570-8519標準化的LED模組9-39800-300052-8580-95辦公建筑常用照明光源性能指標本表源自licht.wissen04OfficeLighting注：﹡單位為坎德(cd）

產(chǎn)品居民（億只）工業(yè)（億只）商業(yè)、公共（億只）全國在用量（億只）

占有率（％）普通照明產(chǎn)品16.081.572.0319.6827.50其中：白熾燈12.840.560.5313.9319.46鹵鎢燈1.090.090.721.902.66傳統(tǒng)高效照明產(chǎn)品25.737.4718.5351.7372.30其中：

緊湊型熒光燈（節(jié)能燈）19.352.237.7729.3541.02

直管熒光燈6.384.3310.6221.3329.81高壓鈉燈0.090.030.120.17LED照明產(chǎn)品0.020.120.140.20合計41.819.0420.5671.551002010年我國各類用戶照明產(chǎn)品在用量及占有率本表源自國家發(fā)改委等六部委《半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》2013-1-31電光源的發(fā)展

發(fā)展：T12(?38mm)T8(?26mm)T5(?16mm)T5燈管的優(yōu)點：1、光效高，見表12、體積小，節(jié)省材料和運費

T12燈管為1.361立方米（100%）

T8燈管為0.637立方米（47%）

T5燈管只有0.231立方米（17%）3、燈管的長度調(diào)整為1148毫米，使燈具長度減小到1200毫米以下，節(jié)省了燈具材料，也與600毫米的頂棚板材模數(shù)匹配，便于安裝?！?/p>

公共建筑的室內(nèi)照明，目前熒光燈仍是電光源的主角T12,T8,T5燈管的比較電光源的發(fā)展類型管徑(mm)長度(mm)燈功率(W)光通量(lm)光效(lm/W)鎮(zhèn)流器T1238120040320080電感T826120036335093電感T5161148282900104電子表1不同管徑的熒光燈光效比較

■

T5燈管與電子鎮(zhèn)流器的組合比T12燈管光效提高30%

電光源的發(fā)展新一代MW陶瓷金鹵燈315W210W豎置燈頭在上水平位置豎置燈頭在上水平位置光通量

lm38700387002415024150光效

lm/W123123115115色溫

K3030313029502970顯色指數(shù)

CRI92909190特殊顯色指數(shù)

R945455050平均直覺色差MPCD0到-100到-100到-150到-158000小時流明維持%90909090壽命

h20000200002000020000表2PHILIPS新一代MW陶瓷金鹵燈的技術性能

■

HID燈值得注意的進展是陶瓷金鹵燈的出現(xiàn)使金鹵燈的穩(wěn)定性大大提高，光色更加優(yōu)美和多樣化。圖2新一代陶瓷金鹵燈（左315W）和現(xiàn)有的陶瓷金鹵燈（中、右400W）比較逐步淘汰白熾燈是全球照明節(jié)能的行動步驟實施期限目標產(chǎn)品額定功率實施范圍

與方式備注12011年10月1日-2012年9月30日過渡期為一年發(fā)布公告及路線圖22012年10月1日起普通照明用白熾燈≥100W禁止進口、國內(nèi)銷售

---32014年10月1日起普通照明用白熾燈≥60W禁止進口、國內(nèi)銷售發(fā)布鹵鎢燈能效標準，禁止生產(chǎn)、進口與銷售低于能效限定值的鹵鎢燈42015年10月1日-2016年9月30日進行中期評估，調(diào)整后續(xù)政策52016年10月1日起普通照明用白熾燈≥15W禁止進口、國內(nèi)銷售最終禁止的目標產(chǎn)品和時間，以及是否禁止生產(chǎn)視2015年的中期評估結果而定中國逐步淘汰白熾燈路線圖

科技進步推動了新一代光源的誕生

（SSL—固態(tài)照明）

白熾燈謝幕，固態(tài)照明登場LED異軍突起各種光源的發(fā)光效能比較白熾燈謝幕，固態(tài)照明登場

LED是新一代半導體光源，具有光效高、壽命長、安全、容易進行智能控制、色彩豐富，比氣體放電燈更環(huán)保（無汞）等優(yōu)勢，技術發(fā)展很快。

近年來，LED照明光源在我國室內(nèi)外照明領域已有廣泛應用，并且正在大力推廣，2010年LED照明產(chǎn)品在用量達1400萬只，LED照明應用產(chǎn)品產(chǎn)值190億元，占全球的60%

白光LED燈的生成LED燈的光譜組成與物體色知覺的關系在光譜功率分布圖上，色溫3700K以下的LED發(fā)射的紅色輻射峰值比5000K的LED寬，因而改善了它的顯色性有機發(fā)光二極管OLED是由厚度只有幾納米的有機材料組成的半導體，發(fā)出的光是漫射的，形成一個面光源。OLED代表照明應用的全新未來。通過形狀和顏色的結合，OLED將形成用光裝飾和創(chuàng)造個性化環(huán)境的新方式。此外，OLED也具有比節(jié)能燈泡更節(jié)能、更省錢的潛力。

其優(yōu)點是：

光效高——目前已達60lm/W,未來將在100lm/W以上

亮度低——通常3000cd/m2以下，無眩光

壽命長——可達10萬小時

環(huán)境友好——不含有毒物質(zhì)

顏色品質(zhì)好——光譜全，白光接近天然光，

可調(diào)出任意顏色的光

靈活性強——任意形狀，透明的，鏡面的

輕、薄——節(jié)省材料，燈具成本低

低電壓——安全

OLED照明的技術進展OLED產(chǎn)品OLED在建筑中的應用白熾燈謝幕，固態(tài)照明登場

但是，應用LED的固態(tài)照明（SSL）是一項成長中的新興技術，還有一些阻礙市場接受的問題需要逐步解決，主要是：

■

LED產(chǎn)品的不一致性和不確定性

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沒有建立統(tǒng)一完善的產(chǎn)品規(guī)格、標準和質(zhì)量分級

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價格偏高

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白光LED的顏色質(zhì)量不盡人意

2013年1月，國家發(fā)改委等六部委聯(lián)合發(fā)出《半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，提出到2015年半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到4500億，其中LED照明應用產(chǎn)品產(chǎn)值1800億元；并規(guī)劃到2015年，LED功能性照明產(chǎn)品的市場占有率達到20%，景觀裝飾等照明產(chǎn)品達到80%以上。LED照明節(jié)能燈具的光技術要求目前我國的LED照明燈具產(chǎn)品技術標準尚不完善，在選擇LED照明燈具時可參照國家發(fā)改委2012年11月發(fā)布的《半導體照明應用節(jié)能評價技術要求》（2012年版）。在該文件中對LED室內(nèi)常用的筒燈燈具性能提出如下主要指標：1、燈具效能（Ra≥80）

2、光通維持率——點燃3000小時后，光通維持率不低于96%；點燃6000小時

后不低于92%；點燃30000小時后不低于70%3、色溫——4000K及4000K以下4、顯色指數(shù)——Ra≥80;R9＞05、顏色一致性（顏色空間分布特性，顏色漂移，色容差）色溫3000K4000K燈具出口形式格柵保護罩格柵保護罩燈具效能（lm/W）65707075照明節(jié)能燈具的節(jié)能和經(jīng)濟效益分析1、節(jié)能效益——照明燈具的節(jié)能效益可按獲得同樣光輸出(lm)所消耗的電

力(W)進行比較。2、經(jīng)濟效益——以照明節(jié)能改造前后照明裝置每年的花費為基礎分析比較，

可參考下式計算：式中：K—照明裝置每年的費用；nt—燈的總數(shù)；P—一臺燈具的價格p—P項每年的利息折舊，以百分數(shù)表示；I—每臺燈具的安裝及材料費；

q—I項每年的利息折舊，以百分數(shù)表示；

R—每臺燈具一年的清潔費；nl—每臺燈具內(nèi)的燈數(shù)；L—一只燈的價格；W—換一只燈的花費；a—電費；N—一只燈的耗電量（包括電器附件耗電）KW；tl

—燈的有效壽命，小時；tB—一年使用照明裝置的小時數(shù)。

美國能源部對市售LED照明應用產(chǎn)品能效的監(jiān)測結果美國2010年的照明電力消費

總計7000億KWh,約占美國電力總消費的19%

25%

49.8%8.3%16.9%100%2010~2030美國全國照明設施發(fā)展預測注：①Tlm-hr:10億千瓦小時②本圖源自“EnergySavingsPotentialofSolid-StateLightinginGeneralIlluminationApplications”美國能源部研究報告2012年1月白熾燈鹵鎢燈*節(jié)能燈直管型熒光燈高強氣體放電燈半導體燈美國2010—2030年照明消費節(jié)能預測注：①Tlm-hr:10億千瓦小時②本圖源自“EnergySavingsPotentialofSolid-StateLightinginGeneralIlluminationApplications”美國能源部研究報告2012年1月

住宅公共（商業(yè)）工業(yè)戶外基線照明控制

美國最近的建筑節(jié)能標準《ASHRAE90.1-2010》大幅度提高了對照明控制的要求。例如室內(nèi)和室外照明在不使用的時候都要自動關燈；大范圍推廣人體感應傳感器（occupancysensors),獲取天然光（daylightharvesting)的自動控制，照明水平分級(multilevel)控制和自動化連續(xù)調(diào)光（automaticcontinuousdimming)等。此外，對使用先進照明控制技術的還給予可提高LPD的激勵；同時還規(guī)定要進行照明控制的功能試驗，并提供使用和維護說明書。

MichaelJouan說：“照明控制是建筑節(jié)能的一個關鍵要素；它們在建筑中現(xiàn)在是“必須有”而不再是“喜歡有”。這些控制在提升用戶舒適度和工作效率的同時，能減少60%甚至更多浪費的照明能源。”

利用調(diào)光控制改變照明場景無智能控制時鐘控制人體感應傳感器自然光智能控制不同照明控制方式的節(jié)能效益圖解辦公室照明光源、電器及照明控制的節(jié)能潛力控制策略舉例平均節(jié)能定制調(diào)光高端減光微調(diào)（鎮(zhèn)流器調(diào)光），作業(yè)調(diào)光，流明維持，分區(qū)/用戶組控制36%個人調(diào)節(jié)調(diào)光器、無線開關、兩級開關、電腦控制（用于私人辦公室、工作站專用照明、學校教室）31%天然光采集光傳感器28%用戶人體感應傳感器、時鐘開關、EMS24%多種策略上述控光方法的任意組合38%

照明控制的節(jié)能效益注：本表源自《Leukos》8（3）：161-180，Lightingcontrolsincommercialbuildings

（對88篇研究文獻、240個案例分析研究的結果）改進電路控制有利于照明節(jié)能（例）窗窗窗窗照明設計標準和規(guī)范照明設計必須遵守的規(guī)則：國標、部標；CIE標準、歐盟標準、美國標準等。基本內(nèi)容：

1、照度水平（照度等級、維持平均照度、參考平面、照度均勻度）

2、統(tǒng)一眩光評價值（UGR）

3、光源顯色指數(shù)（Ra）

4、照明功率密度限值（W/m2）—強制性條文《建筑照明設計標準》（GB50034—2004）統(tǒng)一眩光值UGR的計算

UGR值對應的不舒適眩光的主觀感受UGR不舒適眩光的主觀感受28嚴重眩光，不能忍受25有眩光，有不舒適感22有眩光，剛好有不舒適感19輕微眩光，可忍受16輕微眩光，可忽略13極輕微眩光，無不舒適感10無眩光《建筑照明設計標準》強制性條文?。℅B50034—2004）美國空調(diào)照明節(jié)能標準持續(xù)調(diào)整LPD建筑面積方法照明功率密度LPD（W/m2）1999/20012007差值（%）2010學校/大學1512-21%9.9辦公樓1310-23%9.0商店1915-21%14醫(yī)院1612-25%12.1旅館1710-41%10體育館1711-35%10

照明功率密度限值LPD是一個動態(tài)標準，隨著光源和燈具效能提高，LPD也要相應地減小，從而推動照明設計選用光效能更高的光源和燈具，達到照明節(jié)能的目的。美國空調(diào)、制冷和供暖工程師學會與北美照明學會自1975年聯(lián)合在建筑節(jié)能標準（ASHRAE/IES90-75）中提出這一照明節(jié)能概念以來，已進行過多次修訂，LPD有大幅度的下降。ASHRAE/IESNAStandard90.1房間或場所照明功率密度（lm/W）對應照度值（lx）現(xiàn)行值目標值普通辦公室9.08.0300高檔辦公室、設計室15.013.5500會議室9.08.0300服務大廳11.010.0300注：此表適用于所有類型建筑的辦公室和類似用途場所的照明。我國新修訂的《建筑照明設計標準》

（報批稿）表6.3.3辦公建筑照明功率密度限值（LPD）嚴格控制建筑裝飾及環(huán)境景觀照明

從1989年上海外灘成規(guī)模地建設景觀照明工程以來的二十多年間，中國已經(jīng)發(fā)展成城市景觀照明規(guī)模最大，投資最多，景觀照明最亮、最炫的國家。景觀照明在配合重大慶典活動和改善城市面貌方面發(fā)揮積極作用的同時，也造成資源、電力和資金的巨大浪費和嚴重的光污染。按照建設綠色、低碳城市的要求，目前城市景觀照明建設普遍存在的過多！過亮！過亂！的現(xiàn)象必須堅決糾正。

公共機構建筑立面裝飾照明及場地環(huán)境景觀照明要認真

執(zhí)行《城市夜景照明設計規(guī)范》（JGJ/T163-2008）

公共機構建筑立面裝飾照明及場地環(huán)境景觀照明應保持

簡約、樸素大方的風格，堅決杜絕過亮、過度華麗

的夜景照明，防止光污染。

城市夜景照明設計規(guī)范（JGJ/T163-2008）

材料反射

比

%

平均照度(lx)范圍與相應的照明功率密度(LPD)限值