照明的節(jié)能技術(shù)08496課件

1照明的節(jié)能技術(shù)2

是當(dāng)今世界各國(guó)普遍關(guān)注的三大社會(huì)問(wèn)題，并直接影響到人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。人口、節(jié)能和保護(hù)環(huán)境3綠色照明的定義：

旨在節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的照明的一種通俗而形象的描述。其內(nèi)涵是選用光效高的優(yōu)質(zhì)節(jié)能的照明產(chǎn)品，再用科學(xué)方法經(jīng)精心的照明設(shè)計(jì)，從而創(chuàng)造出一個(gè)功能合理、經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)約能源的優(yōu)良照明環(huán)境。5能耗趨勢(shì)6道路照明節(jié)能途徑光源

例如LED微波硫燈節(jié)能鎮(zhèn)流器LC鎮(zhèn)流器光源運(yùn)行方式

例如變功率過(guò)電壓保護(hù)電抗法系統(tǒng)管理

例如智能控制集中管理7現(xiàn)代傳統(tǒng)照明采用光源：白熾燈：效率低，15lm/W氣體放電燈:效率高，平均75lm/W,顯色性差。 二十一世紀(jì)的嶄新光源：LED，效率高，期望達(dá)到200lm/W,其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)其他光源無(wú)法比擬。色彩范圍可以覆蓋色度坐標(biāo)的80%~90%，優(yōu)于NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)，顯色性很高。利用三基色原理，可以得到幾乎全部色彩，色彩艷麗，在夜景照明中極為醒目。LED的技術(shù)優(yōu)勢(shì)9科學(xué)使用1.在夜景、標(biāo)識(shí)、小光通照明方面，LED已經(jīng)牢固確立技術(shù)優(yōu)勢(shì)。2.大光通照明方面，LED代表了技術(shù)方向，實(shí)際應(yīng)用還有很多具體問(wèn)題。性?xún)r(jià)比總體光效現(xiàn)在還不很高(約65Lm/W)光度分布與燈具效率燈具造型與傳統(tǒng)審美觀念10微波硫燈11無(wú)極熒光燈大功率節(jié)能燈近期的熱點(diǎn)13

在綠色照明工程中，鎮(zhèn)流器是一個(gè)極為重要的光源電器配件。它的發(fā)展受到許多方面的關(guān)注。是電子鎮(zhèn)流器還是電感鎮(zhèn)流器？這是各方面人士存在較大分歧的一個(gè)問(wèn)題。我們認(rèn)為：根據(jù)這兩類(lèi)鎮(zhèn)流器的原理、技術(shù)依據(jù)、歷史發(fā)展和使用統(tǒng)計(jì)來(lái)看，小功率氣體放電光源（40W以下）應(yīng)該堅(jiān)持以電子鎮(zhèn)流器為主，因?yàn)樗?jié)能效果明顯，一體化程度高；而對(duì)于高強(qiáng)度氣體放電光源（100W以上）目前還是應(yīng)該以電感鎮(zhèn)流器為主，因?yàn)樗?jié)能效果與電子鎮(zhèn)流器相當(dāng)，電路可靠度高。14電感鎮(zhèn)流器必須是節(jié)能型的。即節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。國(guó)內(nèi)大量的電感鎮(zhèn)流器仍是傳統(tǒng)型老產(chǎn)品，其性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，但功率損耗大。從我國(guó)的國(guó)情出發(fā)，如果把傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器更新為節(jié)能型的，將會(huì)取得可觀的節(jié)能效果，而且在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上皆是可行的。根據(jù)預(yù)測(cè)，如果將目前中國(guó)傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器年產(chǎn)量100%轉(zhuǎn)為節(jié)能電感鎮(zhèn)流器，每年可以節(jié)電9億千瓦小時(shí)。這相當(dāng)于節(jié)省11.16億元新建電廠投資，減排100萬(wàn)噸二氧化碳。

15節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的技術(shù)特性

節(jié)能電感鎮(zhèn)流器與一般傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器區(qū)別在于三個(gè)基本參數(shù)：鎮(zhèn)流器功耗限定的上限值，系統(tǒng)功率因素的最小值符合要求的啟動(dòng)電流。17對(duì)鎮(zhèn)流器的技術(shù)要求

（正常使用）燈的電壓電流值符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。初始啟動(dòng)電流不超過(guò)規(guī)定值的上限。電流諧波總值不影響燈的壽命。電流諧波總值不影響功率因子調(diào)整至0.8以上。溫升不超過(guò)120度。18對(duì)鎮(zhèn)流器的技術(shù)要求

（非正常使用）電源電壓提高10%（243V），電流有規(guī)定值。在200度烘箱中，能連續(xù)工作7晝夜。電氣絕緣能耐壓3000V一分鐘，不發(fā)生擊穿。19初始啟動(dòng)電流超過(guò)規(guī)定值的上限，將縮短燈的壽命。

大部分傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器由于這時(shí)工作在鐵心的飽和區(qū)，初始啟動(dòng)電流較大。

節(jié)能型鎮(zhèn)流器由于這時(shí)工作在鐵心的線性區(qū)，啟動(dòng)電流不會(huì)很大。21電流波形比較節(jié)能鎮(zhèn)流器傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器結(jié)論：節(jié)能鎮(zhèn)流器能有效防止波形失真，提高燈的壽命。22功率因子補(bǔ)償比較節(jié)能鎮(zhèn)流器傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器結(jié)論：由于節(jié)能鎮(zhèn)流器的電流波形失真小，功率因子補(bǔ)償很容易補(bǔ)償至最大值。23電壓增加10%電流增幅比較節(jié)能鎮(zhèn)流器傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器結(jié)論：在異常情況下，傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器電流增幅極大，容易引起事故，而節(jié)能鎮(zhèn)流器不存在這個(gè)問(wèn)題。25鎮(zhèn)流器壽命比較鎮(zhèn)流器壽命取決于鎮(zhèn)流器的溫度。溫度與壽命的關(guān)系呈對(duì)數(shù)關(guān)系，溫度低10度，壽命增加一倍。節(jié)能鎮(zhèn)流器的溫度比傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器低40度左右，因此它的壽命是傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的16倍，理論壽命可以達(dá)到50年。26節(jié)能鎮(zhèn)流器外形27EC型鎮(zhèn)流器外形29OM型鎮(zhèn)流器外形30OM型鎮(zhèn)流器尺寸31OG型鎮(zhèn)流器外形32環(huán)型鎮(zhèn)流器33智能控制照明節(jié)能產(chǎn)品

時(shí)間預(yù)置型單燈節(jié)能器適用于新道路工程適用于老道路改造時(shí)間預(yù)置型多燈節(jié)能器擴(kuò)頻載波式集中控制節(jié)能系統(tǒng)無(wú)線遙控式集中控制節(jié)能系統(tǒng)34特點(diǎn)：節(jié)能效果顯著，可達(dá)30%以上。線路可靠，基本不需要維修，壽命為20年以上。一次性投入成本很小，不必對(duì)原有線路進(jìn)行大量的改造工作。延長(zhǎng)燈、燈具與附屬電器的壽命2---4倍。35效益分析36節(jié)能效果250WHPS節(jié)能效果表250WHPS常規(guī)100%功率降功率轉(zhuǎn)換總電路功率278W145W每天12小時(shí)工作的年消耗量1218KwHr

每天6小時(shí)常規(guī)100%功率工作，6小時(shí)降功率工作的年消耗量609KwHr318KwHr功率節(jié)省量

291KWHr37400WHPS節(jié)能效果表400WHPS常規(guī)100%功率降功率轉(zhuǎn)換總電路功率437W255W每天12小時(shí)工作的年消耗量1914KwHr

每天6小時(shí)常規(guī)100%功率工作，6小時(shí)降功率工作的年消耗量957KwHr558KwHr功率節(jié)省量

399KwHr38我國(guó)目前道路照明中高壓鈉燈的應(yīng)用情況：

當(dāng)前我國(guó)大陸道路照明和室外照明約有600萬(wàn)套HPS裝置在運(yùn)行，預(yù)計(jì)年增量為100萬(wàn)套（99年生產(chǎn)HPS600萬(wàn)支，電感鎮(zhèn)流器150萬(wàn)個(gè)，其中2/3用于道路照明），因此，2000年道路和室外照明約有700萬(wàn)套HPS裝置在運(yùn)行。若其中10%的傳統(tǒng)型HPS鎮(zhèn)流器由節(jié)能型功率變換鎮(zhèn)流器替代，則節(jié)電效果明顯。39

節(jié)電效果年節(jié)電為：700萬(wàn)x10%x250Wx5小時(shí)/天x365天x50%=1.597億度年節(jié)電費(fèi)：1.597億度x0.4元/度=6388萬(wàn)元40投資回報(bào)期

傳統(tǒng)型電感鎮(zhèn)流器250W價(jià)格為80元，預(yù)制變換HPS250W節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器價(jià)格約為150元。每換一個(gè)鎮(zhèn)流器需增加初始費(fèi)用70元。然而，每天可節(jié)約電費(fèi)為：250W×5小時(shí)×0.4元/度=0.5元/每天則投資回收期：70÷0.5元/天=140天41技術(shù)特性功率轉(zhuǎn)換檔數(shù)： 400W/250W;250W/150W;150W/100W;100W/70W磁路結(jié)構(gòu)： 插片式單或雙磁路鎮(zhèn)流電路結(jié)構(gòu)： 串或并聯(lián)鎮(zhèn)流器能效值： 符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間轉(zhuǎn)換檔數(shù)： 3檔/24小時(shí)電路輸出執(zhí)行電平：0V 6V電路負(fù)載電流： >10A(400W/250W)電路自身能耗： <5W(400W/250W)42雙功率鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)

假如滿(mǎn)功率時(shí)的燈的功率為P燈1，降功率時(shí)的功率為P燈2，雙功率鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)為單鐵心抽頭式，設(shè)計(jì)可分為四個(gè)步驟：l

滿(mǎn)功率鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)l

根據(jù)降功率的幅度作線圈修正l

幾何尺寸的確定l

鎮(zhèn)流器自身能耗的計(jì)算43滿(mǎn)功率鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)：求鎮(zhèn)流器工作電壓

選擇鐵芯截面

計(jì)算線圈匝數(shù)

計(jì)算所需導(dǎo)線直徑

44根據(jù)降功率的幅度作線圈修正：計(jì)算降功率時(shí)的線圈圈數(shù)N需要增加的線圈圈數(shù)N2

計(jì)算所需導(dǎo)線直徑為

45幾何尺寸的確定：計(jì)算線圈厚度

鐵心窗口尺寸

鐵心迭厚

空氣隙長(zhǎng)度

46鎮(zhèn)流器自身能耗的計(jì)算：由硅鋼片的比耗求鐵心損耗（主要由渦流損耗與磁滯損耗構(gòu)成）由公式I2R計(jì)算銅耗

47雙功率鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)舉例

設(shè)計(jì)高壓鈉燈400W/250W雙功率鎮(zhèn)流器。已知：型號(hào) 電源電壓(V)功率(W)燈管電壓(V)工作電流(A)NG400~22050Hz400110+203．00NG250~22050Hz250110+201．8048概論

近幾十年來(lái)，為了提高照明的質(zhì)量，也即提高安全性，降低事故率，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)把照明亮度提得越來(lái)越高。高強(qiáng)度氣體放電燈被大量廣泛地使用，伴隨而至的是能耗大幅度提高。特別是近年來(lái)，能源價(jià)格大幅度提升，使電力耗費(fèi)成為負(fù)擔(dān)。因此，有必要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，以期減緩能耗上升的趨勢(shì)。雖然目前節(jié)能型照明器具發(fā)展很快，但仍難以獲得大幅度降低能耗的效果。我們?cè)O(shè)計(jì)的電抗器法控制變換燈功率，除了優(yōu)化鎮(zhèn)流器本身的結(jié)構(gòu)外，在光源運(yùn)行的方式上還作了改進(jìn)，即在不降低安全性的前提下，根據(jù)車(chē)流與人流統(tǒng)計(jì)情況，或自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行功率變換。通俗地講，就是在繁忙的時(shí)候，燈運(yùn)行在大功率狀態(tài)；在車(chē)少人稀的時(shí)候，能自動(dòng)變換，使燈能在60%的額定功率處運(yùn)行，由此達(dá)到節(jié)能的目的。49電抗器法的原理

所謂電抗器法實(shí)際是利用線性電抗器，接入燈電路中，使電路的總阻抗可以進(jìn)行變換，從而使燈的功率隨之發(fā)生變化。如果變化次序是根據(jù)照明環(huán)境的需要而設(shè)定，即在正常情況下，燈按設(shè)計(jì)要求在額定功率下運(yùn)行；在一些特殊情況下（例如道路照明的深夜；火車(chē)站無(wú)火車(chē)通過(guò)時(shí)；亮化工程的非重大節(jié)日時(shí)等等），燈不能熄滅，但不必照度很大，而且又要兼顧均勻性，這時(shí)可以使燈降功率運(yùn)行。具體方法是串聯(lián)接入電抗器，增大電路阻抗使燈功率下降。這種方法稱(chēng)之為電抗器法?？紤]技術(shù)工藝和市場(chǎng)等因素，一般而言，電抗器法的變換設(shè)為兩擋，即滿(mǎn)功率與降功率。換檔通過(guò)機(jī)電器件或電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

50五、智能化集中控制51

目前現(xiàn)狀：

作為高效光源，氣體輝光、弧光放電燈已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外照明。由于氣體放電光源工作過(guò)程復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制節(jié)能方案根本無(wú)法進(jìn)行。因此，目前狀況是：包括街燈、集中照明區(qū)域等，一旦燈具安裝，則幾乎永久地保持著恒定甚至超量的功耗，不管交通是繁忙還是寥落。照明不能按需調(diào)控，僅電費(fèi)一項(xiàng)每年就會(huì)多支出不少。

52

本項(xiàng)節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)特點(diǎn)：用中央集中控制的方法，對(duì)所有燈具實(shí)施輕松自如調(diào)控

可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)任意一套燈實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)和降功率運(yùn)行三種狀態(tài)的調(diào)控

既可程序化自動(dòng)運(yùn)行，也可人工操作節(jié)能效果達(dá)到40%，而且使光源及附件的壽命延長(zhǎng)三至四倍

53系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

與一般控制系統(tǒng)只控制開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)不同，增加了降功率運(yùn)行的控制。使節(jié)能效果、光源及附件壽命延長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)明顯突出。

與一般調(diào)控裝置（例如西班牙塞里克魯公司的NE智能調(diào)控裝置）不同，通過(guò)降低燈電流的方法實(shí)現(xiàn)降功率，使燈能使用至極限壽命。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)通過(guò)上海市科委鑒定。而不是通過(guò)降低燈電壓的方法實(shí)現(xiàn)降功率，由于降低了二次啟動(dòng)電壓，燈后期無(wú)法點(diǎn)燃。采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，能耗下降50%，壽命可達(dá)20年以上。

54系統(tǒng)特點(diǎn)：

舒適的操作性能：

可以簡(jiǎn)單地同時(shí)開(kāi)啟及關(guān)閉一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有的照明燈具，并且按計(jì)算機(jī)的幾個(gè)鍵，就能切換到一個(gè)合適燈光情境的場(chǎng)面。創(chuàng)造有效率的照明環(huán)境、實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的功能：

整個(gè)系統(tǒng)的照明狀態(tài)可以在監(jiān)控室、管理室來(lái)做集中控制與監(jiān)視，將可以有效的做到集中監(jiān)控管理，以節(jié)省更多的能源施工簡(jiǎn)單化：因?yàn)椴捎脽o(wú)線遙控和擴(kuò)頻載波多重傳送方式，所以不管是1個(gè)路或100個(gè)路皆無(wú)需另外敷設(shè)訊號(hào)線，所以較以往的傳統(tǒng)配線器具在配之特性方面可以節(jié)省更多的線路，成本簡(jiǎn)化了許多，同時(shí)兼具低電壓安全。容易設(shè)定的方便性：提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成本估算的速度，而材料準(zhǔn)備、安裝和系統(tǒng)更改也變得簡(jiǎn)單且更具經(jīng)濟(jì)效益。可變更設(shè)定的經(jīng)濟(jì)性：當(dāng)照明控制范圍需要變更時(shí)，只需要重新在程序中增設(shè)新的地址即可，非常快速與容易，并且不用重新配線。 由于系統(tǒng)的彈性設(shè)計(jì)，只要選用必要的元件，就能做出一個(gè)滿(mǎn)足 需求的最佳系統(tǒng)。55社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益分析

n

社會(huì)效益：改善城市形象、提高管理水平、降低犯罪率、節(jié)能環(huán)保等。n

經(jīng)濟(jì)效益：提高管理、節(jié)能、延長(zhǎng)燈具使用壽命等，初步估算大約在2-3年內(nèi)收回投資。n

實(shí)際效果：統(tǒng)一開(kāi)關(guān)燈控制、路燈亮燈率控制、節(jié)能、保證符合路燈照度要求。56系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：

n

調(diào)度端的設(shè)計(jì)

n

遠(yuǎn)動(dòng)控制終端的設(shè)計(jì)

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節(jié)能路燈前端控制器設(shè)計(jì)

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無(wú)線通訊信道的設(shè)計(jì)

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