地下車庫(kù)LED照明節(jié)能設(shè)計(jì)分析

楊畢生

(湘潭市建筑設(shè)計(jì)院,湖南 湘潭 411100)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，城市機(jī)動(dòng)車越來(lái)越多，對(duì)機(jī)動(dòng)車停車位需求的增加導(dǎo)致現(xiàn)代建筑地下車庫(kù)規(guī)模變大，地下車庫(kù)照明用電能耗占建筑公共能耗的比例在不斷上升。本文通過(guò)分別采用熒光燈照明方案和雷達(dá)感應(yīng)LED燈方案的工程案例分析，對(duì)比其能耗和經(jīng)濟(jì)性，探討更加綠色、節(jié)能的照明設(shè)計(jì)方案，供工程設(shè)計(jì)參考。

1 照明分析

目前地下車庫(kù)照明設(shè)計(jì)最常見(jiàn)的方案是采用傳統(tǒng)T8、T5熒光燈照明；隨著LED技術(shù)發(fā)展，其光效和性價(jià)比不斷提高，在地下車庫(kù)中采用雷達(dá)感應(yīng)LED照明應(yīng)用案例越來(lái)越多；隨著綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，部分工程案例中地下車庫(kù)利用光導(dǎo)技術(shù)，采用導(dǎo)光管與人工照明相結(jié)合的照明方案，取得了良好室光環(huán)境和經(jīng)濟(jì)節(jié)能效益。本文主要通過(guò)案例對(duì)采用熒光燈照明方案和雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明方案作分析對(duì)比，導(dǎo)光管照明有待后續(xù)分析研究。

案例基本情況：以某辦公建筑地下車庫(kù)一個(gè)防火分區(qū)為例。防火分區(qū)面積為3503 m2，長(zhǎng)為86.5 m，寬為40.5 m，建筑層高為3.6 m。

JGJ 100—2015《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)車庫(kù)的照度標(biāo)準(zhǔn)為：公共車庫(kù)行車道(含坡道)50 lx，LPD現(xiàn)行值2.5 W/m2，目標(biāo)值 2.0 W/m2；停車位30 lx，LPD 現(xiàn)行值2 W/m2，目標(biāo)值1.8 W/m2。

1.1 光源技術(shù)性能

1)熒光燈光源：目前，熒光燈是應(yīng)用非常廣泛的氣體放電光源。按其發(fā)光效率分為普通熒光燈和高光效熒光燈；按其燈管直徑不同，有T12(38 mm)、T8(26 mm)、T5(12 mm)等幾種。當(dāng)前地下車庫(kù)照明光源多選用T8、T5熒光燈。

2)LED燈光源：近年來(lái)LED光源在我國(guó)發(fā)展很快，隨著其質(zhì)量和光效不斷提高，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，目前主流LED產(chǎn)品光效可達(dá)到80～120 lm/W左右。在滿足同樣的照度水平情況下，LED燈比熒光燈節(jié)能(熒光燈與LED燈技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)表1)。

表1 熒光燈與LED燈技術(shù)參數(shù)表Table 1 Technical parameter table for fluorescent lamps and LED

1.2 模擬仿真計(jì)算

模擬仿真計(jì)算采用專業(yè)照明軟件DIALux進(jìn)行分析計(jì)算，布燈方案在車道采用雙排布燈，車位采用單位布燈方案。燈具安裝吊距地2.8 m，標(biāo)準(zhǔn)天花板反射系數(shù)70%，標(biāo)準(zhǔn)地面反射系數(shù)20%，計(jì)算工作面為地面。

因?qū)嶋H工程中車庫(kù)柱距間無(wú)分隔墻，故在計(jì)算條件中不考慮墻壁反射系數(shù)。截取模型時(shí)考慮車庫(kù)柱間照明相互影響作用。在仿真計(jì)算時(shí)截取了相互影響的典型柱間空間(見(jiàn)圖1)進(jìn)分析計(jì)算。

圖1 典型柱網(wǎng)燈具布置圖Fig.1 Typical column network lamp layout

采用熒光燈進(jìn)行仿真分析時(shí)，分別采用PAK T8管熒光燈和T5管熒光燈進(jìn)行計(jì)算，PAK熒光燈配光參數(shù)見(jiàn)圖2，分析計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3～圖6。

圖2 PAK 熒光燈的參數(shù)Fig.2 The parameters of the PAK fluorescent lamp

從圖3、圖4結(jié)果可知，采用T8熒光燈時(shí)，車道柱間平均照度為68.5 lx,最小照度59 lx,均勻度0.86，功率密度為1.92 W/m2；車位柱間平均照度為58.5 lx，最小照度45 lx，均勻度0.77，功率密度為0.96 W/m2。

圖3 車庫(kù)局部等照度圖(T8熒光燈)Fig.3 Local equivalent illumination map of garage(T8 fluorescent lamps)

圖4 車庫(kù)工作面點(diǎn)照度圖(T8熒光燈)Fig.4 Illumination map of garage work surface (T8 fluorescent lamps)

從圖5和圖6計(jì)算數(shù)據(jù)可知，采用T5熒光燈時(shí)，車道柱間平均照度62.85 lx,最小照度54 lx,均勻度0.86,功率密度為1.47 W/m2；車位柱間平均照度為53.5 lx，最小照度42 lx，均勻度0.79，功率密度為0.736 W/m2。

圖5 車庫(kù)局部等照度圖(T5熒光燈)Fig.5 Local equivalent illumination map of garage(T5 fluorescent lamps)

圖6 車庫(kù)工作面點(diǎn)照度圖(T5熒光燈)Fig.6 Illumination map of garage work surface(T5 fluorescent lamps)

地下車庫(kù)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈方案時(shí)，在車道處設(shè)置全亮/微亮感應(yīng)控制燈管，車位處設(shè)置全亮/全滅感應(yīng)控制燈管，燈具布置詳見(jiàn)圖1。在仿真分析計(jì)算時(shí)，車道燈按全亮設(shè)計(jì)，計(jì)算燈具選用PAK 542706 PAK-LED-OT8-15WB-40-XJ型，其配光參數(shù)見(jiàn)圖7，分析計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖8和圖9。

圖7 PAK LED燈的參數(shù)Fig.7 The parameters of the PAK LED lamp

從圖8和圖9中計(jì)算數(shù)據(jù)可知，地下車庫(kù)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈方案時(shí)，車道柱間平均照度為55.5 lx,最小照度為37 lx,均勻度為0.66,功率密度為0.85 W/m2；車位柱間平均照度為43 lx，最小照度為27 lx，均勻度為0.62，功率密度為0.425 W/m2,均滿足規(guī)范要求。

圖8 車庫(kù)局部等照度圖(雷達(dá)感應(yīng)LED燈)Fig.8 Local equivalent illumination map of garage(radar sensing LED lights)

圖9 車庫(kù)工作面點(diǎn)照度圖(雷達(dá)感應(yīng)LED燈)Fig.9 Illumination map of garage work surface(radar sensing LED lights)

通過(guò)分別采用T8、T5熒光燈和雷達(dá)感應(yīng)LED燈的仿真計(jì)算結(jié)果可得，在滿足規(guī)范要求的照度、照度均勻度時(shí)，采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明功率密度值最小，采用T5熒光燈功率密度值比采用T8熒光燈功率密度值低。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)

為驗(yàn)證雷達(dá)感應(yīng)LED照明在地下車庫(kù)中應(yīng)用的實(shí)際效果，我們對(duì)案例運(yùn)行一年后的照度進(jìn)行了實(shí)測(cè)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖10。

根據(jù)車庫(kù)工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(圖10)，車道柱間平均照度54.3 lx,最小照度43.7 lx，均勻度0.804；車位柱間平均照度48.95 lx,最小照度32.4 lx,均勻度為0.66。

圖10 車庫(kù)工作面實(shí)測(cè)點(diǎn)照度圖(雷達(dá)感應(yīng)LED燈)Fig.10 Actual illumination map of garage work surface(radar sensing LED lights)

根據(jù)車庫(kù)工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈應(yīng)用于地下車庫(kù)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與仿真模擬計(jì)算值相差不大，其誤差在允許范圍內(nèi)。

2 用電能耗分析

本案例共設(shè)置燈具160盞(燈具布置見(jiàn)圖1)，其中車道柱間布燈100盞，車位柱間布燈60盞。根據(jù)本建筑功能特性，辦公建筑上班時(shí)間為上午8時(shí)～中午12時(shí)，下午2時(shí)30分至下午5時(shí)30分。為便于進(jìn)行能耗分析比較，本文在分析計(jì)算時(shí)統(tǒng)一設(shè)定車庫(kù)照明全開時(shí)間按上午1 h、中午2.5 h、下午1.5 h計(jì)，具體如下：

1)本案例地下車庫(kù)熒光燈照明采用定時(shí)時(shí)鐘控制方式。根據(jù)辦公建筑工作性質(zhì)，地下車庫(kù)照明全燈時(shí)間為早上7時(shí)至8時(shí)，中午12時(shí)至下午2時(shí)30分，下午5時(shí)30分至晚上7時(shí)，全部開燈按5 h計(jì)；其余時(shí)間按車位燈全部關(guān)燈，車道燈隔燈關(guān)掉1半燈(保證值班照明)計(jì)，共19 h。

2)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明方案時(shí)，車道采用全亮/微亮感應(yīng)(15 W/3 W)，車位采用全亮/全滅感應(yīng)控制方式。根據(jù)本案例使用性質(zhì)，車道感應(yīng)燈全亮開啟按5 h每天計(jì)，微亮按19 h每天計(jì)；車位感應(yīng)燈按開啟5 h每天計(jì)。

綜合上述條件，地下車庫(kù)采用T8、T5熒光燈和雷達(dá)感應(yīng)LED燈方案年能耗分析見(jiàn)表2。

表2 能耗對(duì)比表Table 2 Energy consumption comparison table

從表2中可以看出，在地下車庫(kù)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明相較采用T8、T5熒光燈照明，其節(jié)電率可達(dá)70.2%和59.5%。能取得如此好的節(jié)電性能，主要有兩方面原因：一是LED光源光效比熒光燈光源光效高，二是雷達(dá)感應(yīng)LED燈控制方式優(yōu)于熒光燈照明傳統(tǒng)控制方式。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

從表2可以看出，地下車庫(kù)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明方案比采用熒光燈照明方案更好的節(jié)電性能。綜合燈具初裝成本、燈具維護(hù)管理費(fèi)用和年用電費(fèi)用，作經(jīng)濟(jì)性分析如下：

1)公共用電費(fèi)用按每度電1.0元計(jì)。

2)初裝成本：T8、T5熒光燈按35元/套計(jì)，雷達(dá)感應(yīng)LED燈按50元/套計(jì)。

3)燈具使用壽命：T8熒光燈管平均使用壽命為15 000 h；T5熒光燈管平均使用壽命為20 000 h；雷達(dá)感應(yīng)LED燈管平均使用壽命為40 000 h。

4)計(jì)算使用周期為10年。

綜上，地下車庫(kù)采用熒光燈照明和雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比見(jiàn)表4。

由表3中可得，以10年為周期來(lái)計(jì)，地下車庫(kù)采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈照明總費(fèi)用比采用熒光燈照明總費(fèi)用低得多，分別節(jié)約總費(fèi)用12.72萬(wàn)元和7.47萬(wàn)元。采用熒光燈照明和雷達(dá)感應(yīng)LED照明方案的詳細(xì)投資費(fèi)用分析對(duì)比見(jiàn)圖9。

表3 經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比表Table 3 Economic analysis and comparison table

圖11 投資費(fèi)用分析對(duì)比圖Fig.11 Comparative investment cost analysis

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)地下車庫(kù)照明采用熒光燈和雷達(dá)感應(yīng)LED燈在照明、用電能耗分析和經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用LED燈照明方案在照明控制、用電能耗和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。本案例僅以地下車庫(kù)的一個(gè)防火分區(qū)來(lái)作分析，實(shí)際工程中，地下車庫(kù)面積遠(yuǎn)不止一個(gè)防火分區(qū)，在地下車庫(kù)中采用雷達(dá)感應(yīng)LED燈的節(jié)能優(yōu)勢(shì)值得進(jìn)一步探討。