绿色照明节能设计及其工程应用

朱立泉 / 丁进勇(山东同圆设计集团有限公司, 山东 济南 250101)

1 概述

绿色照明是美国国家环保局于上个世纪90年代初提出的概念，完整的绿色照明节能设计包含高效节能、环保、安全、舒适四项指标。绿色照明节能设计将帮助工程项目小组明确绿色建筑的目标，制订切实可行的设计策略，使该工程在能源消耗、室内空气质量、生态、环保等方面达到国际标准，为用户提供高质量、低维护、健康舒适的办公和居住环境，从而增强在市场上的竞争力。1993年11月我国国家经济贸易委员会开始启动中国绿色照明工程，并于1996年正式列入国家计划。

2 绿色照明节能设计

绿色照明包含光源、电器附件、灯具、配线器材以及智能控制系统等。在充分利用自然光的基础上，绿色照明节能设计通过采用高效低耗节能灯具及其节能附件，并将对应照明灯具、附件及其他照明器材系统融于智能化的照明管理系统当中，在实际使用过程中通过智能化的控制程序最大程度的满足使用需要，降低能耗损失，从而真正实现照明绿色化、管理科学化、损耗最小化、实用最大化的目标。

绿色照明节能设计应通过以下几个措施来实现：

1)选用优质光源

电光源一般分为热辐射光源、气体放电光源和半导体光源三大类。

热辐射光源：利用物体通电加热至高温时辐射发光原理，结构简单，使用方便，在灯泡额定电压与电源电压相同的情况下即可使用。常用的有：白炽灯、卤钨灯、低压卤素灯。

表 1 主要电光源的技术性能指标

气体放电光源：利用电流通过气体时发光的原理，发光效率高，寿命长，光色品种多。常用的有：荧光灯、高气压放电灯。

半导体光源： 包括电致发光灯和半导体灯。前者是荧光粉在电场作用下发光,后者是半导体P-N结发光。

具体比较可参考表1。

根据工程性质及具体使用要求，在光源选择上应尽量满足下述要求：

(1)要求选用的灯光源为全色光，即光谱连续分布在人眼可见光范围内，不容易引起视觉疲劳。

(2)灯光光谱中没有紫外线和红外线。

(3)光源色温应尽量靠近自然光。

(4)灯光应尽量为无频闪光。

2)选用高效灯具及其附件

(1)选用配光合理、反射率高、耐用性好的灯具，设计选用的灯具效率均应在0.7以上。

(2)选用高性能的灯具电器附件，用电子镇流器或节能电感镇流器替代传统高耗电感镇流器。

3)科学合理地选用配线器材

(1)配线选择要结合工程实况，并满足灯具末端压降要求。

(2)优先选用在线路发热状态下不产生有害或有毒气体的导线。

4)合理选择智能照明控制系统。

智能照明控制系统集多种照明控制方式、现代化数字控制技术及网络化布线技术于一体，不仅为建筑物提供了多种艺术效果，而且使照明控制和维护管理变得更为简单。这样，照明控制不再依赖于楼宇设备自动化管理系统，真正实现了独立。智能照明控制系统一般采用总线拓扑的分布系统结构形式，利用灯具原有的电源线加载信号线，实现对光源的控制和监测功能。处于最末端的灯具既是受控对象，也是控制元件。

3 绿色照明节能设计在亚洲沙滩排球运动会展 览馆工程中的应用

亚洲沙滩排球运动会展览馆分为主展览厅及办公建筑，办公建筑的办公室内采用人工控制，每间办公室的灯具开关不小于两联，所控灯列与采光窗平行；主展览厅及办公建筑的公共区域均采用智能照明控制，要求每个功能分区均可进行独立管理和控制。设计中展厅内每个功能分区均可进行独立管理和控制，便于功能性的灵活应用及控制，此控制便于对每个照明回路进行逻辑、延时、预设、开闭、分段控制，通过中控系统进行总的操作控制。可以根据人员及光照度情况自动调节，充分地利用自然光照等条件，最大程度节约能源，降低管理费用，提高劳动效率。通过本系统的应用，要使该工程的照明能源消耗减少到照明正常能耗的70%。

光源、灯具及电器附件选择：办公室、会议室内选用T5型节能格栅荧光灯；走廊等公共区域采用紧凑型节能嵌入式筒灯；楼梯间采用紧凑型节能吸顶灯，展厅、大会议室等场所选用T5 型节能格栅荧光灯或高显色金卤灯；建筑轮廓照明采用LED灯；景观照明采用高显色金卤灯。荧光灯配电子镇流器，金卤灯配节能电感镇流器，需要调光的灯具配置专用调光镇流器。

智能照明控制系统设计：本控制系统在不同的工作场景和日照强度下，应能控制各种照明灯具的亮度、发光时间，并结合实际工作环境，调配出最适合需要的灯光场景，同时使管理及操作更加简单化、智能化，并预留系统发展空间以备将来系统扩容及照明方式变更要求。

具体到照明控制系统，需要实现以下几点功能：场景预设、场景过渡时间设定、红外遥控、定时时钟、天文时钟、电动窗帘控制、远程控制、动静检测探头、与会议、报警、消防、BA系统进行集成。

1)场景预设置：用户可预先将使用的场景通过模块设定并存储，根据不同的活动场合需要，可通过面板或模块按键直接调用。

2)场景过渡时间设定：用户可自由设定场景的淡变时间，即从一个场景转换为另一个场景的过渡时间，时间范围为0～60min。在这个时间内，灯光会逐渐改变，避免了瞬间开关对视觉的不良刺激。

3)红外遥控：用户可通过红外线场景遥控器，直接调用对应控制面板上按键预设的定义场景。

4)定时时钟：系统内置时钟，用户可定义在任何时间触发需要的事件(例如打开/关闭场景)。

5)天文时钟：输入本地的经纬度，系统可自行推算当地的日出日落时间，根据这个时间来控制事件的触发，主要用于楼宇外部泛光及庭院照明。

6)控制电动窗帘：系统可通过控制电动窗帘、空调系统的风机，对百叶窗、卷帘式窗帘进行准确的定位控制，充分利用自然光。

7)动静检测探头：在走廊或楼梯口增加安装一个动静检测探头，在人靠近时，自动打开灯光；离开时，延时一定时间后自动关闭。

8)与会议、报警、消防、BA 系统进行系统集成：系统可通过干触点控制信号输入、RS-232/485 串行通信、以太网等接口对会议系统进行自动化控制；也能与安防、消防、报警、BA系统集成。

9)远程控制：可利用 Internet 网络或局域网在个人电脑上安装控制软件进行远程控制，达到实时监控功能。

以展览厅区域的某个会议室为例，会议室具有普通会议状态、多媒体会议状态、打扫状态等多个场景，并通过系统的多功能用途实现温度控制、电动窗帘控制等动作。开会场景下，会议桌上方灯光调亮至300lx～400lx。周围背景灯光亮度慢慢调低至原有的50%；多媒体场景下，会议桌上方的灯光调暗，周围背景灯和投影幕布前的灯光慢慢熄灭，电动窗帘慢慢放下，电动幕布自动放下；打扫场景下，会议室只有部分灯打开，保证清洁员有足够的工作照度，有效地节约电能。

图1 会议室平面图

图2 系统工作原理示意图

因为各功能分区的不同，使用网络线传输不是最佳方案，可能引起控制系统工作的不稳定，因此在该项目中采用了光纤数据传输。各楼的WEBPTRL设备通过光电转换装置将电信号转换为光信号，传输到设在一层的中央控制机房。 控制机房中设有光纤交换机和数据服务器，该服务器配有图示化控制软件对系统实时监控和程序编写。用户可通过直观的电子地图控制系统中任何一个回路的状态。

4 结束语

绿色照明控制系统日渐成熟，在多种公建项目中得以应用(如：大型城市综合体、会展中心、会议中心、体育场馆、娱乐文体中心及医院)，绿色照明工程的实施主要是在满足视觉照度和环境照度的要求下，通过合理选用高效低耗照明器材，通过科学计算设计方法，借助先进照明管理系统来实现优质高效、经济舒适、安全可靠，提高人们生活质量和工作效率、保护身心健康的照明环境，以达到节约能源、保护环境的最终目的。

[1]中华人民共和国建设部,国家质量监督检验检疫局.GB 50034-2004建筑照明设计标准 [S].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施2009[M].北京: 中国计划出版社,2009.

[3]马小军.智能照明控制系统[M].南京:东南大学出版社,2009.

[4]北京照明学会照明设计专业委员会编.照明设计手册(第二版)[M].北京:中国电力出版社，2006.