中国、美国和日本照明节能标准的比较与分析

张绍刚 （中国建筑科学研究院， 北京 100044 ）

1 前言

当今全球气候变化正在深刻影响着人类生存和可持续发展，是全球面临的重大挑战，已成为世界各国普遍关注的重大问题。为应对气候变化，一些发达国家相继制定节能减排的政策、措施和法规。我国为应对气候变化制定了到2020年控制温室气体排放的行动目标，提出要发展绿色经济和低碳经济，这是促进我国节能减排，解决我国能源和环境问题的内在要求，也是应对气候变化的重要举措。而照明节能减排应对气候变化和建设资源节约型和环境友好型社会具有重要的影响作用。为此我国从2004年颁布实施了照明节能标准，规定了照明功率密度的限制要求，这对于我国实施绿色照明，实现我国的节能减排目标具有巨大的促进作用。本文在介绍一些国家照明用电量的基础上，主要简要地介绍美国和日本的最新照明节能标准，并与我国的照明节能标准进行比较和分析，这对今后进一步提高和完善我国的照明节能标准是有所裨益的。

2 一些国家的照明用电量

根据国际能源协会（IEA）公布的结果，2005年全世界的照明用电量为2650TWh，世界各国平均照明用电量约占全球总发电量的19%。其中全世界约28%的电能用于居住生活，48%用于公共设施，10%用于工业生产，8%用于道路和其他照明。

在发达国家中照明用电量占总电能的5%～15%。而在有些发展中国家中的照明用电量甚至约占总发电量的85%。

欧盟的建筑用电能月占总电能的40%，其中在照明用电中，50%用于办公室，20%～30%用于医院，15%用于工业企业，10%～15%用于学校，10%用于住宅。

日本建筑和住宅用电约占总电能的33%，照明电能约占总用电量的15%，其中家庭占16%，办公室占33%，其余为其他照明用电。

美国照明用电量占总用电量的比例高达30%，而加州照明用电量为25%，低于美国平均水平。

俄罗斯的照明用电量约占总用电量的14%。

中国2009年的发电量为35965亿kWh，如照明用电量按12%～14%的总发电量比例计算，则照明用电量为4315亿～5035亿kWh。

由上可见照明用电量之大，照明节能减排之重要。

3 美国的《建筑物用能量标准》(ANSI/ASHRAE Standard 90.1-2007）

美国的标准除规定了照明用能标准外，还规定了建筑外外围护结构、供暖、通风和空调、热水、动力以及其他设备的用能标准。在照明用能量标准中，以照明功率密度（LPD，本文以后以此称谓）作为照明用电能的限制指标。该标准已经过多次修订，本文介绍的是最新标准，该标准用整栋面积法（见表1）和逐个场所面积法（见表2）规定了LPD值。此外，还根据不同室外建筑场地类型和场所规定了LPD值（本文略）。

美国照明节能标准的特点：

（1）规定LPD值的场所比较多，几乎包括了所有建筑和场所，如有32种建筑类型，91个不同场所，15个建筑室外场地，但工业建筑方面的场所很少。

（2）可以选用两种方法评定照明标准：一是整栋建筑面积法；二是用逐个场所面积法。

（3）关于整栋面积法的LPD值，2007年标准比1999年标准平均降4W/m2以上，即平均降低照明用电量在20%以上，降低用电量幅度很大。

（4）关于逐个场所面积法的LPD值，2007年标准比1999年的标准也有相当程度的降低。如以学校教室为例，1999年标准为17 W/m2，而2007年标准为15 W/m2；开放式办公室1999年标准为14 W/m2，而2007年标准为12 W/m2，二者均降低2W，平均降低为10%以上。

（5）除一般照明外，为装饰目的，装有枝形吊灯、墙上装蜡烛灯以及高亮度要求的艺术品和展品等场所的照明，其LPD值可增加到不超过10.8 W/m2。在商业建筑零售区装设的特殊设计和指向商品的高亮度照明，其可增加的LPD值可按下式计算：

允许室内照明的

增加电量=1000W+（零售区1×11W/m2）

=1000W+（零售区2×18W/m2）

=1000W+（零售区3×28W/m2）

=1000W+（零售区4×45W/m2）（1）

表1 用整栋建筑面积法的照明功率密度值（ANSI/ASHRAE/90.1-2007）

式中：零售区1——2、3和4区以外的商品楼层区；

零售区2——销售自行车、运动物品和小电子产品的楼层区；

表2 用逐个场所面积法的照明功率密度值（ANSI/ASHRAE 90.1－2007）

零售区3——销售家具、服装、化妆品和工艺品的楼层区；

零售区4——销售珠宝、晶体、和陶瓷制品的楼层区。

（6）此外，还规定了不计算LPD值的场所照明项目。

4 日本的《建筑物合理用能评价标准》（2003）

该标准最早于1979年制订，中间经过多次修订，于2003年由日本经济产业省和国土交通省发布实施。该标准适用于2000m2以上的建筑，前版标准只对办公、旅馆、学校、医院、商店、餐饮六种建筑的房间规定了照明功率密度值，而在2003年后，标准范围扩大到了其他建筑。新版标准2000 m2以上建筑面积用照明能耗系数（CEC/L）来评价（见表3），而对于2000 m2～5000 m2的建筑还可用计点法（point法）来评价（本文略）。

日本照明节能标准的特点：

（1）规定评价照明能耗系数的建筑物种类范围广，几乎包括所有建筑（见表3）。

（2）给出各种一般房间和特殊房间标准照明耗电量（见表4、表5），包括了所有常用和特殊的房间，但缺少各种车间的标准照明耗电量。

（3）标准规定了对某一种建筑物所有房间和通道的耗电量进行相加后取平均值，作为整栋建筑的能耗评价。其中可能有某些房间超出了规定的标准照明耗电量，只要平均值不超，即为满足要求。

（4）对建筑物能耗量的统计比较全面且较为准确，考虑到影响能耗量的各种因素，由对不同的点灯时间、控制方式、种类和用途的照明设备的照度均给出修正系数。

表3 CEC/L评价标准（建筑物合理用能评价标准-2003）

4.1 评价标准

用照明能耗系数（CEC/L）作为评价照明设备能效利用程度，即用年实际能耗量或计划能耗量作为照明能耗量与假设的标准能耗量之比来判断，可用（2）式表示：

年照明能耗系数单位：kWh/年；一次能耗换算值单位：kJ/kWh；假设的标准能耗量单位：kWh/年。

CEC/L值评价如表1所示，其值不应大于1.0，且其值越小，越节能，说明能源利用效率好。

如果需换算成一次能源能耗量，需乘换算值9760 kJ/kWh。

4.2 CEC/L的计算方法

4.2.1 年照明能耗量（∑ET）

式（2）分子中的年照明能耗量实际上是在建筑物照明计划中表示该建筑物计划的年能耗量，具体将包括各室和通道等的照明能耗量相加的总和（∑ET），∑ET用式（3）表示如下：

式中WT——各室及通道等单位面积照明计划耗电量（W/ m2）;

A——各室及通道等的面积（m2）；

T——各室及通道等的年照明点灯时间（h）；

F——由照明设备控制方法决定的修正系数。

4.2.2 年假定照明耗电量（∑Es）

式（2）中分母的年假定照明耗电量表示，标准照明设备车间保持一定照明质量条件下所需要的照明耗电量，即各室及通道等预先设定的标准照明耗电量的相加总和（∑ES），用式（4）表示如下：

式中 WS——各室及通道等单位面积照明计划耗电量（W/ m2）；

A——各室及通道等的面积（m2）；

T——各室及通道等的年照明点灯时间（h）；

Q1——由照明设备种类所决定的系数；

Q2——由照明用途的照度所决定的修正系数。

4.2.3 单位面积照明计划耗电量（WT）

在实际计算中，WT是各室及通道等所使用1台灯具的功率（包括镇流器功耗）乘以室内所用台数再除以室的面积。

4.2.4 单位面积假定的标准照明耗电量（WS）

单位面积假定的标准照明耗电量如表4和表5所示。

表4 标准照明耗电量（一般空间）Ws

6 中国与美国和日本的照明节能标准的比较和分析

中国与美国和日本的照明节能标准的比较和分析见表6。

从以上三国的照明节能标准的比较和分析可得出如下结果：

（1） 从节能的评价标准上来比较和分析

三国的照明节能标准均以LPD作为基本的评价指标。但美国标准除逐个房间规定LPD值外，还对整栋建筑LPD值做了规定，这就更加可以整体评价照明节能状况。而日本的标准用照明能耗系数（CEC/L）作为整栋建筑是否达到1.0的评价指标来判断,并规定了房间的LPD值。中国的标准只能对房间的照明节能作评价，而对整栋建筑的照明节能状况无判断标准。

（2）从标准规定的建筑类型和房间类型上来比较和分析

美国标准规定了32种建筑类型和91种房间类型的LPD值，规定建筑和房间类型比较全面，几乎覆盖所有的公共建筑类型和房间，但工业建筑很少。日本标准规定了8种建筑类型、74种普通房间类型和60种特殊房间类型，比较全面，但不足的也是工业类型极少。中国标准规定了38种居住和公共建筑的房间类型和69种工业建筑车间类型的LPD值，不足的是尚有许多公共建筑房间的LPD值未有规定，但是工业建筑的LPD值比美、日两国均多。

表6 中国与美国和日本照明节能标准比较表

（3）从节能计算上来比较和分析

美国的计算由各房间的LPD值算出整栋的LPD值，计算简单。日本标准的计算方法是按前面给出的式（3）和式（4）计算后，再按照式（2）计算是否满足表3的评价标准，计算方法准确和科学，并在计算式中考虑了照明场所的点灯时间、照明控制方法以及照明设备种类等因素。而中国标准只能按房间来评价是否满足规定的LPD值，方法简单，不能准确评价整栋建筑的能耗。

（4）从相同类型房间的LPD值来比较和分析

中国和美国的办公室LPD值大体一致，而中、美的LPD值均低于日本标准的LPD值，这是因为日本办公室照度标准高，一般在500lx～750lx之间之故。

中国商店营业厅规定了一般和高档两类标准的LPD值，而美、日两国营业厅均相当于中国的高档营业厅，但因日本营业厅照度标准比中、美两国的标准高，所以其LPD值均高于中、美两国的LPD值。

中、美两国的旅馆建筑房间的LPD值大体接近，而日本的LPD值比中、美LPD值高了一倍，这是因为日本的照度标准高于中美两国的照度标准一倍以上所致。

中国学校教室等房间的LPD值低于美、日两国的标准，而美国的教室LPD值介于中、日之间，这是因为美国的照度标准介于中、日之间之故。

中国工业建筑众多的通用车间均规定了LPD值，而美、日两国标准对工业建筑车间规定的很少，美国仅对高、低厂房、精细加工、设备室和控制室规定了LPD值；而日本只对一般制造和修理工厂以及自动化制造工厂规定了LPD值。

7 结束语

通过上述节能标准的介绍及与我国节能标准的比较和分析，可以得到重要的启发和借鉴。我国的照明节能标准实施已近六年，虽已取得明显的节能效果，但照度节能的工作任重道远，还有许多的工作要做：一是扩大公共建筑节能标准范围；二是尽可能制订出整栋建筑的照明节能标准；三是制订统一的照明节能统计计算方法；四是经过标准的实践和调查研究，可否由标准的主管部门宣布实施节能的目标值；六是加大监督审查和管理力度，提高各类人员的节能意识。为我国的节能和环保，为实施绿色照明的目标做出新的贡献。

[1] International Energy Agency(IEA). Light's Lost[J].IEA Publication, 2006. 360.

[2] Mills,E. Why We're Here: The ＄320-billion GlobalLighting Energy Bill[J]. Right Light, 2002(5):369-385.

[3] 捷特利 埃，哈洛宁 勒．节能照明的经济问题[J]．照明技术.2009（5）：58.

[4] 井上 隆，吉泽 望.为实现京都议定书照明领域的实施手法[A].见：照明学会志[C]. 2009,93(86):497.

[5] 埃真别格 尤.比..莫斯科照明日[J]．照明技术.2009（3）：74.

[6] ASHRAE. ANSI/ASHRAE 90.1-2007， Energy standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings[S].Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers. Inc， 2007.

[7] 日本经济产业省/国土交通省.照明设备的节能标准[S].建筑物节能合理化判断基准，2003.

[8] 中国建筑科学研究院. GB50034-2004建筑照明设计标准[S].中国建筑工业出版社，2004.