綠色照明節(jié)能設計及其工程應用

朱立泉 / 丁進勇(山東同圓設計集團有限公司, 山東 濟南 250101)

1 概述

綠色照明是美國國家環(huán)保局于上個世紀90年代初提出的概念，完整的綠色照明節(jié)能設計包含高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適四項指標。綠色照明節(jié)能設計將幫助工程項目小組明確綠色建筑的目標，制訂切實可行的設計策略，使該工程在能源消耗、室內(nèi)空氣質量、生態(tài)、環(huán)保等方面達到國際標準，為用戶提供高質量、低維護、健康舒適的辦公和居住環(huán)境，從而增強在市場上的競爭力。1993年11月我國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會開始啟動中國綠色照明工程，并于1996年正式列入國家計劃。

2 綠色照明節(jié)能設計

綠色照明包含光源、電器附件、燈具、配線器材以及智能控制系統(tǒng)等。在充分利用自然光的基礎上，綠色照明節(jié)能設計通過采用高效低耗節(jié)能燈具及其節(jié)能附件，并將對應照明燈具、附件及其他照明器材系統(tǒng)融于智能化的照明管理系統(tǒng)當中，在實際使用過程中通過智能化的控制程序最大程度的滿足使用需要，降低能耗損失，從而真正實現(xiàn)照明綠色化、管理科學化、損耗最小化、實用最大化的目標。

綠色照明節(jié)能設計應通過以下幾個措施來實現(xiàn)：

1)選用優(yōu)質光源

電光源一般分為熱輻射光源、氣體放電光源和半導體光源三大類。

熱輻射光源：利用物體通電加熱至高溫時輻射發(fā)光原理，結構簡單，使用方便，在燈泡額定電壓與電源電壓相同的情況下即可使用。常用的有：白熾燈、鹵鎢燈、低壓鹵素燈。

表 1 主要電光源的技術性能指標

氣體放電光源：利用電流通過氣體時發(fā)光的原理，發(fā)光效率高，壽命長，光色品種多。常用的有：熒光燈、高氣壓放電燈。

半導體光源： 包括電致發(fā)光燈和半導體燈。前者是熒光粉在電場作用下發(fā)光,后者是半導體P-N結發(fā)光。

具體比較可參考表1。

根據(jù)工程性質及具體使用要求，在光源選擇上應盡量滿足下述要求：

(1)要求選用的燈光源為全色光，即光譜連續(xù)分布在人眼可見光范圍內(nèi)，不容易引起視覺疲勞。

(2)燈光光譜中沒有紫外線和紅外線。

(3)光源色溫應盡量靠近自然光。

(4)燈光應盡量為無頻閃光。

2)選用高效燈具及其附件

(1)選用配光合理、反射率高、耐用性好的燈具，設計選用的燈具效率均應在0.7以上。

(2)選用高性能的燈具電器附件，用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能電感鎮(zhèn)流器替代傳統(tǒng)高耗電感鎮(zhèn)流器。

3)科學合理地選用配線器材

(1)配線選擇要結合工程實況，并滿足燈具末端壓降要求。

(2)優(yōu)先選用在線路發(fā)熱狀態(tài)下不產(chǎn)生有害或有毒氣體的導線。

4)合理選擇智能照明控制系統(tǒng)。

智能照明控制系統(tǒng)集多種照明控制方式、現(xiàn)代化數(shù)字控制技術及網(wǎng)絡化布線技術于一體，不僅為建筑物提供了多種藝術效果，而且使照明控制和維護管理變得更為簡單。這樣，照明控制不再依賴于樓宇設備自動化管理系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了獨立。智能照明控制系統(tǒng)一般采用總線拓撲的分布系統(tǒng)結構形式，利用燈具原有的電源線加載信號線，實現(xiàn)對光源的控制和監(jiān)測功能。處于最末端的燈具既是受控對象，也是控制元件。

3 綠色照明節(jié)能設計在亞洲沙灘排球運動會展 覽館工程中的應用

亞洲沙灘排球運動會展覽館分為主展覽廳及辦公建筑，辦公建筑的辦公室內(nèi)采用人工控制，每間辦公室的燈具開關不小于兩聯(lián)，所控燈列與采光窗平行；主展覽廳及辦公建筑的公共區(qū)域均采用智能照明控制，要求每個功能分區(qū)均可進行獨立管理和控制。設計中展廳內(nèi)每個功能分區(qū)均可進行獨立管理和控制，便于功能性的靈活應用及控制，此控制便于對每個照明回路進行邏輯、延時、預設、開閉、分段控制，通過中控系統(tǒng)進行總的操作控制。可以根據(jù)人員及光照度情況自動調(diào)節(jié)，充分地利用自然光照等條件，最大程度節(jié)約能源，降低管理費用，提高勞動效率。通過本系統(tǒng)的應用，要使該工程的照明能源消耗減少到照明正常能耗的70%。

光源、燈具及電器附件選擇：辦公室、會議室內(nèi)選用T5型節(jié)能格柵熒光燈；走廊等公共區(qū)域采用緊湊型節(jié)能嵌入式筒燈；樓梯間采用緊湊型節(jié)能吸頂燈，展廳、大會議室等場所選用T5 型節(jié)能格柵熒光燈或高顯色金鹵燈；建筑輪廓照明采用LED燈；景觀照明采用高顯色金鹵燈。熒光燈配電子鎮(zhèn)流器，金鹵燈配節(jié)能電感鎮(zhèn)流器，需要調(diào)光的燈具配置專用調(diào)光鎮(zhèn)流器。

智能照明控制系統(tǒng)設計：本控制系統(tǒng)在不同的工作場景和日照強度下，應能控制各種照明燈具的亮度、發(fā)光時間，并結合實際工作環(huán)境，調(diào)配出最適合需要的燈光場景，同時使管理及操作更加簡單化、智能化，并預留系統(tǒng)發(fā)展空間以備將來系統(tǒng)擴容及照明方式變更要求。

具體到照明控制系統(tǒng)，需要實現(xiàn)以下幾點功能：場景預設、場景過渡時間設定、紅外遙控、定時時鐘、天文時鐘、電動窗簾控制、遠程控制、動靜檢測探頭、與會議、報警、消防、BA系統(tǒng)進行集成。

1)場景預設置：用戶可預先將使用的場景通過模塊設定并存儲，根據(jù)不同的活動場合需要，可通過面板或模塊按鍵直接調(diào)用。

2)場景過渡時間設定：用戶可自由設定場景的淡變時間，即從一個場景轉換為另一個場景的過渡時間，時間范圍為0～60min。在這個時間內(nèi)，燈光會逐漸改變，避免了瞬間開關對視覺的不良刺激。

3)紅外遙控：用戶可通過紅外線場景遙控器，直接調(diào)用對應控制面板上按鍵預設的定義場景。

4)定時時鐘：系統(tǒng)內(nèi)置時鐘，用戶可定義在任何時間觸發(fā)需要的事件(例如打開/關閉場景)。

5)天文時鐘：輸入本地的經(jīng)緯度，系統(tǒng)可自行推算當?shù)氐娜粘鋈章鋾r間，根據(jù)這個時間來控制事件的觸發(fā)，主要用于樓宇外部泛光及庭院照明。

6)控制電動窗簾：系統(tǒng)可通過控制電動窗簾、空調(diào)系統(tǒng)的風機，對百葉窗、卷簾式窗簾進行準確的定位控制，充分利用自然光。

7)動靜檢測探頭：在走廊或樓梯口增加安裝一個動靜檢測探頭，在人靠近時，自動打開燈光；離開時，延時一定時間后自動關閉。

8)與會議、報警、消防、BA 系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成：系統(tǒng)可通過干觸點控制信號輸入、RS-232/485 串行通信、以太網(wǎng)等接口對會議系統(tǒng)進行自動化控制；也能與安防、消防、報警、BA系統(tǒng)集成。

9)遠程控制：可利用 Internet 網(wǎng)絡或局域網(wǎng)在個人電腦上安裝控制軟件進行遠程控制，達到實時監(jiān)控功能。

以展覽廳區(qū)域的某個會議室為例，會議室具有普通會議狀態(tài)、多媒體會議狀態(tài)、打掃狀態(tài)等多個場景，并通過系統(tǒng)的多功能用途實現(xiàn)溫度控制、電動窗簾控制等動作。開會場景下，會議桌上方燈光調(diào)亮至300lx～400lx。周圍背景燈光亮度慢慢調(diào)低至原有的50%；多媒體場景下，會議桌上方的燈光調(diào)暗，周圍背景燈和投影幕布前的燈光慢慢熄滅，電動窗簾慢慢放下，電動幕布自動放下；打掃場景下，會議室只有部分燈打開，保證清潔員有足夠的工作照度，有效地節(jié)約電能。

圖1 會議室平面圖

圖2 系統(tǒng)工作原理示意圖

因為各功能分區(qū)的不同，使用網(wǎng)絡線傳輸不是最佳方案，可能引起控制系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定，因此在該項目中采用了光纖數(shù)據(jù)傳輸。各樓的WEBPTRL設備通過光電轉換裝置將電信號轉換為光信號，傳輸?shù)皆O在一層的中央控制機房。 控制機房中設有光纖交換機和數(shù)據(jù)服務器，該服務器配有圖示化控制軟件對系統(tǒng)實時監(jiān)控和程序編寫。用戶可通過直觀的電子地圖控制系統(tǒng)中任何一個回路的狀態(tài)。

4 結束語

綠色照明控制系統(tǒng)日漸成熟，在多種公建項目中得以應用(如：大型城市綜合體、會展中心、會議中心、體育場館、娛樂文體中心及醫(yī)院)，綠色照明工程的實施主要是在滿足視覺照度和環(huán)境照度的要求下，通過合理選用高效低耗照明器材，通過科學計算設計方法，借助先進照明管理系統(tǒng)來實現(xiàn)優(yōu)質高效、經(jīng)濟舒適、安全可靠，提高人們生活質量和工作效率、保護身心健康的照明環(huán)境，以達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的最終目的。

[1]中華人民共和國建設部,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫局.GB 50034-2004建筑照明設計標準 [S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[2]中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施2009[M].北京: 中國計劃出版社,2009.

[3]馬小軍.智能照明控制系統(tǒng)[M].南京:東南大學出版社,2009.

[4]北京照明學會照明設計專業(yè)委員會編.照明設計手冊(第二版)[M].北京:中國電力出版社，2006.