邯鄲市夜景觀節(jié)能技術研究★

胡金良 齊海紅

隨著人民生活水平的提高，建筑能耗增長迅猛。然而我國的能源形勢相當嚴峻，目前已成為世界第一大能源消費國。能源消費和低效率使用狀況嚴重，能源利用率僅為33．4%，遠低于發(fā)達國家52%～55%的水平，單位GDP(萬元)能耗是日本的6倍。其中工業(yè)能耗、建筑能耗和交通運輸業(yè)能耗是我國總能耗的主要方面，降低建筑能耗(含照明、暖通、家用電器等)，實現節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展的唯一可行之路。20世紀90年代初美國首先提出綠色照明概念，我國于1996年正式公布施行綠色照明工程，其核心是節(jié)能和環(huán)保，實施綠色照明的目的在于通過先進的設計方法，采用高效的照明器具(控制系統(tǒng)、燈具、光源等)，達到生活的舒適、高效和健康。照明節(jié)能逐漸成為我國日益重視的一個研究領域。

北美照明協(xié)會出版的《IESNA-hand book》第九版指出，在照明的評價標準方面，已經由照度計算向美學鑒賞轉變，由照明的數量向照明的質量轉變。城市夜景觀照明是科學技術與藝術的有機結合體。城市照明質量的評價不應該僅僅是城市照明的舒適性等景觀方面的評價，還應進行照度、亮度、均勻度、節(jié)能等功能性技術指標評價。判斷價值的取向，應涵蓋技術與藝術兩大方面的內容，與其對應的是定量的指標和定性的標準。其評價的是對城市照明的功能性與效率的考核與比較。

照明節(jié)能的原則是必須保證有足夠的照明數量和質量的前提下，盡可能地節(jié)約照明用電量。GB 50034-2004建筑照明設計標準和DBJ 01-607-2001綠色照明工程技術規(guī)程頒布后，照明設計必須符合規(guī)定的能效標準，以照明功率密度(LPD)作為照明節(jié)能的評價指標。照明功率密度(LPD-Lighting Power Density)的定義:建筑的房間或場所，單位面積的照明安裝功率(含鎮(zhèn)流器，變壓器的功耗)，單位為:W/m2。設計中要合理選擇高效光源、高效燈具，運用更先進的設計方法，實施綠色照明工程。

照明節(jié)能必須采取相應措施:1)采用照明智能控制系統(tǒng)。2)合理選用燈具及附件。3)充分利用天然光，使用綠色能源。因此一個良好的城市夜景照明系統(tǒng)應包括智能的控制系統(tǒng)、節(jié)能的燈具系統(tǒng)和綠色的能源系統(tǒng)。

1 控制系統(tǒng)

微機無線城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)是目前城市照明控制系統(tǒng)中最先進的控制方法，是一項集計算機技術、現代通訊技術、檢測技術、自動控制技術于一體的高科技系統(tǒng)工程。

智能照明控制系統(tǒng)是利用先進電磁調壓及電子感應技術，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。微機無線城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心調度端、分控制中心、中繼站及若干個可設置為轉發(fā)站的執(zhí)行終端和主、從饋線系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能實時、準確地反映城市照明系統(tǒng)的運行狀況，及時發(fā)現并解決各類運行故障，有效地解決好各種開關時間。

其主要特點為:1)照明的自動化控制:系統(tǒng)可根據需要控制任意回路，連續(xù)調光或開關。同時可預先設置多個不同場景，在場景切換時淡入、淡出，某些場合可以隨上下班時間調整亮度，接入各種傳感器對燈光進行自動控制。如采用人體紅外線檢測可達到對燈光的控制;如人來燈亮，人走燈滅(暗)。此外，還可以通過編程隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應各種場合的不同場景要求。2)美化環(huán)境:利用場景變化增加環(huán)境藝術效果，產生立體感、層次感，營造出舒適的環(huán)境，有利人們的身心健康，提高工作效率。3)延長燈具壽命:影響燈具壽命的主要因素有過電壓使用和冷態(tài)沖擊，它們使燈具壽命大大降低。智能系統(tǒng)可以有效地抑制電網的浪涌電壓，同時還具備電壓限定和交流濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損害。智能調光控制系統(tǒng)采用緩開啟及淡入淡出調光控制，可避免對燈具的冷態(tài)沖擊，延長燈具壽命2倍～4倍。4)節(jié)約能源:智能照明控制系統(tǒng)使用了先進的電力電子技術，能對大多數燈具(包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈、LED燈等)進行智能調光。當室外光較強時，室內照度自動調暗，室外光較弱時，室內照度則自動調亮，使室內的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實現節(jié)能的目的。除此之外，智能照明的管理系統(tǒng)采用設置照明工作狀態(tài)等方式，通過智能化管理實現節(jié)能，節(jié)電可達到20%～50%。

2 燈具系統(tǒng)

節(jié)能照明是半導體技術在20世紀下半葉引發(fā)的一場微電子革命，催生了微電子工業(yè)和高科技IT產業(yè)，改變了整個世界的面貌。新一代照明光源輻射發(fā)光二極管，簡稱LED燈(Light-Emiitting-Diode)，是能夠將電能轉化為可見光的半導體，以傳統(tǒng)光源所沒有的優(yōu)點引發(fā)了照明產業(yè)技術和應用的革命。半導體LED是當今世界上最有可能替代傳統(tǒng)光源的新一代光源。其替代傳統(tǒng)照明光源是大勢所趨。它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈稀土三基色熒光粉發(fā)光原理，而采用其固體半導體芯片作為發(fā)光材料。當兩端加上正向電壓，直接發(fā)出不同顏色的光。該光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達80%～90%。LED燈的應用，其中景觀照明、交通信號燈節(jié)電分別為70%，80%，我國目前已成為太陽能LED燈的最大生產國和出口國。

其具有如下優(yōu)點:

1)高效低耗，節(jié)能環(huán)保;2)低壓驅動，響應速度快、安全性高;3)固體化封裝，耐振動，體積小，便于裝配組合;4)可見光區(qū)內顏色全系列化，色溫、色純、顯色性、光指向性良好，便于照明應用組合;5)直流驅動，無頻閃，用于照明有利于保護人眼。

3 能源系統(tǒng)

城市的燈具大多處于室外，其可以充分接觸到自然界的多種物理因素，如陽光、風等。其中太陽能的利用最為便利和高效。2005年5月，第八屆“中國北京國際科技產業(yè)博覽會”與“中國能源戰(zhàn)略高層論壇”在京召開，面對全球能源亮起紅燈的時候，提出從問題發(fā)生的源頭探究21世紀新能源的太陽光伏發(fā)電顯得更為重要。

將太陽能直接轉變成電能就是太陽光發(fā)電。此發(fā)電過程目前有兩種類型:1)太陽電池;2)光化學電池。太陽電池又稱光伏電池(PV)是一種能量轉換的光電元件。利用光電效應原理，由太陽光照射后，將光的能量轉換為電能供電氣設備使用，硅太陽電池的轉換率可達13%～20%。通過太陽光伏電池吸收光能并轉變?yōu)殡娔?，存儲在蓄電池內，白天控制系統(tǒng)自動關閉照明，夜間或環(huán)境光照度小于10 lx時，自動開啟發(fā)光系統(tǒng)。

光伏發(fā)電使用壽命在15年～20年之間，其他備件使用壽命也很長，因此運行維護成本很低。光伏發(fā)電可根據客戶需要的亮度和造型靈活設計，安裝不受地域限制，規(guī)模大小可隨意制定，控制功能齊全，自動啟動和關閉，可以根據需要做到定時供電，以節(jié)約能源。目前景觀燈可以達到25℃晴天光照一日，當晚通宵亮燈，如連續(xù)一周陰雨天，每晚發(fā)光大于8 h。

伴隨人們對物質生活需要的不斷增長，對景觀電氣照明的要求也越來越嚴格。適當提高照度水平，向國際和發(fā)達國家的標準靠攏，提高照明質量，采用國際上先進的照明質量指標等措施，力求技術先進、經濟合理、使用安全和維護方便，達到節(jié)約能源、保護環(huán)境和提高照明環(huán)境質量的目的。

［1］ GB 50034-2004，建筑照明設計標準［S］．

［2］ DBJ 01-607-2001，綠色照明工程技術規(guī)程［S］．

［3］ 李宏毅．建筑工程太陽能發(fā)電技術及應用［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2010．