邯郸市夜景观节能技术研究★

胡金良 齐海红

随着人民生活水平的提高，建筑能耗增长迅猛。然而我国的能源形势相当严峻，目前已成为世界第一大能源消费国。能源消费和低效率使用状况严重，能源利用率仅为33．4%，远低于发达国家52%～55%的水平，单位GDP(万元)能耗是日本的6倍。其中工业能耗、建筑能耗和交通运输业能耗是我国总能耗的主要方面，降低建筑能耗(含照明、暖通、家用电器等)，实现节能是可持续发展的唯一可行之路。20世纪90年代初美国首先提出绿色照明概念，我国于1996年正式公布施行绿色照明工程，其核心是节能和环保，实施绿色照明的目的在于通过先进的设计方法，采用高效的照明器具(控制系统、灯具、光源等)，达到生活的舒适、高效和健康。照明节能逐渐成为我国日益重视的一个研究领域。

北美照明协会出版的《IESNA-hand book》第九版指出，在照明的评价标准方面，已经由照度计算向美学鉴赏转变，由照明的数量向照明的质量转变。城市夜景观照明是科学技术与艺术的有机结合体。城市照明质量的评价不应该仅仅是城市照明的舒适性等景观方面的评价，还应进行照度、亮度、均匀度、节能等功能性技术指标评价。判断价值的取向，应涵盖技术与艺术两大方面的内容，与其对应的是定量的指标和定性的标准。其评价的是对城市照明的功能性与效率的考核与比较。

照明节能的原则是必须保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能地节约照明用电量。GB 50034-2004建筑照明设计标准和DBJ 01-607-2001绿色照明工程技术规程颁布后，照明设计必须符合规定的能效标准，以照明功率密度(LPD)作为照明节能的评价指标。照明功率密度(LPD-Lighting Power Density)的定义:建筑的房间或场所，单位面积的照明安装功率(含镇流器，变压器的功耗)，单位为:W/m2。设计中要合理选择高效光源、高效灯具，运用更先进的设计方法，实施绿色照明工程。

照明节能必须采取相应措施:1)采用照明智能控制系统。2)合理选用灯具及附件。3)充分利用天然光，使用绿色能源。因此一个良好的城市夜景照明系统应包括智能的控制系统、节能的灯具系统和绿色的能源系统。

1 控制系统

微机无线城市照明智能监控系统是目前城市照明控制系统中最先进的控制方法，是一项集计算机技术、现代通讯技术、检测技术、自动控制技术于一体的高科技系统工程。

智能照明控制系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。微机无线城市照明智能监控系统由控制中心调度端、分控制中心、中继站及若干个可设置为转发站的执行终端和主、从馈线系统组成。系统能实时、准确地反映城市照明系统的运行状况，及时发现并解决各类运行故障，有效地解决好各种开关时间。

其主要特点为:1)照明的自动化控制:系统可根据需要控制任意回路，连续调光或开关。同时可预先设置多个不同场景，在场景切换时淡入、淡出，某些场合可以随上下班时间调整亮度，接入各种传感器对灯光进行自动控制。如采用人体红外线检测可达到对灯光的控制;如人来灯亮，人走灯灭(暗)。此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。2)美化环境:利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。3)延长灯具寿命:影响灯具寿命的主要因素有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。智能系统可以有效地抑制电网的浪涌电压，同时还具备电压限定和交流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。智能调光控制系统采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命2倍～4倍。4)节约能源:智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对大多数灯具(包括白炽灯、日光灯，配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯、LED灯等)进行智能调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实现节能，节电可达到20%～50%。

2 灯具系统

节能照明是半导体技术在20世纪下半叶引发的一场微电子革命，催生了微电子工业和高科技IT产业，改变了整个世界的面貌。新一代照明光源辐射发光二极管，简称LED灯(Light-Emiitting-Diode)，是能够将电能转化为可见光的半导体，以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体LED是当今世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。其替代传统照明光源是大势所趋。它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯稀土三基色荧光粉发光原理，而采用其固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，直接发出不同颜色的光。该光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80%～90%。LED灯的应用，其中景观照明、交通信号灯节电分别为70%，80%，我国目前已成为太阳能LED灯的最大生产国和出口国。

其具有如下优点:

1)高效低耗，节能环保;2)低压驱动，响应速度快、安全性高;3)固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合;4)可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合;5)直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼。

3 能源系统

城市的灯具大多处于室外，其可以充分接触到自然界的多种物理因素，如阳光、风等。其中太阳能的利用最为便利和高效。2005年5月，第八届“中国北京国际科技产业博览会”与“中国能源战略高层论坛”在京召开，面对全球能源亮起红灯的时候，提出从问题发生的源头探究21世纪新能源的太阳光伏发电显得更为重要。

将太阳能直接转变成电能就是太阳光发电。此发电过程目前有两种类型:1)太阳电池;2)光化学电池。太阳电池又称光伏电池(PV)是一种能量转换的光电元件。利用光电效应原理，由太阳光照射后，将光的能量转换为电能供电气设备使用，硅太阳电池的转换率可达13%～20%。通过太阳光伏电池吸收光能并转变为电能，存储在蓄电池内，白天控制系统自动关闭照明，夜间或环境光照度小于10 lx时，自动开启发光系统。

光伏发电使用寿命在15年～20年之间，其他备件使用寿命也很长，因此运行维护成本很低。光伏发电可根据客户需要的亮度和造型灵活设计，安装不受地域限制，规模大小可随意制定，控制功能齐全，自动启动和关闭，可以根据需要做到定时供电，以节约能源。目前景观灯可以达到25℃晴天光照一日，当晚通宵亮灯，如连续一周阴雨天，每晚发光大于8 h。

伴随人们对物质生活需要的不断增长，对景观电气照明的要求也越来越严格。适当提高照度水平，向国际和发达国家的标准靠拢，提高照明质量，采用国际上先进的照明质量指标等措施，力求技术先进、经济合理、使用安全和维护方便，达到节约能源、保护环境和提高照明环境质量的目的。

［1］ GB 50034-2004，建筑照明设计标准［S］．

［2］ DBJ 01-607-2001，绿色照明工程技术规程［S］．

［3］ 李宏毅．建筑工程太阳能发电技术及应用［M］．北京:机械工业出版社，2010．