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最有效的照明節能方法及合理設計
來源:互聯網 時間:2008-5-6 9:43:10 用手機瀏覽


  1、“十一五”規劃的能效目標

  建設資源節約型、環境友好型社會眾所皆知,節能的概念更是深入人心,《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》在能效目標上明確提出:要確保到2010年,單位國內生產總值能源消耗降低20%。作為建筑第二大能耗項目的照明,除了自身消耗的電能外,照明燈具產生的熱量又是建筑第一大能耗項目“采暖、空調”的主要熱源之一。因此,照明節能是建筑節能的重要組成部分。

  2005年,我國全社會的總用電量約為24000億KW·h,照明用電量約為3000億KW·h,且每年以13%~14%的速度遞增,預計到2010年,照明用電量將超過5000億KW·h,新增照明用電2000億KW·h。若能完成節能20%的目標,就意味著到2010年,照明要減少用電1000億KW·h。如果不考慮老企業的照明節能改造,僅對“十一五”期間新增加的2000億KW·h照明用戶實施照明節能,則新增的照明用戶必須節能50%!

  如何保證新增加的照明用戶均能采用有關的節能措施,如何保證節能效率達到50%,除了政府制定相關的節能標準,實施有關的強制節能措施外,還需全社會的共同參與和積極的響應。只要大家齊心協力,方法得當,措施到位,以節約緩解照明用電的增長速度,以提高照明能源利用率來降低能源總消耗,相信“十一五”的能效目標是可以實現的!

  2、照明節能的內容

  2.1 照明的含義

  實施照明節能,首先要了解“照明”的含義,在《辭!分小罢彰鳌钡暮x如下:利用各種光源照亮工作和生活場所或個別物體的措施。利用太陽和天空光的稱“天然采光”;利用人工光源的稱“人工照明”。照明的首要目的是創造良好的可見度和舒適愉快的環境。

  可見“照明”是一種措施,它包含“天然采光”和“人工照明”,太陽能取之不盡,用之不竭,所謂的“照明節能”是指節約“人工照明”。因此,不需要“人工照明”的照明最節能。于是就有了太陽能燈具的出現,即白天把太陽能吸收儲存起來,晚上再把儲存的能量轉化為光能,用于照明。由此可見:太陽能燈具最節能。但是到目前為止尚未得到大面積推廣,原因是其初始投資相對較高!是否值得,還需要經過一番經濟技術比較。因此,節能還需要有經濟性。

  2.2 節能的目的在于節省

  節能的最終目的在于節省總費用。如果節能不節省,節能就失去了動力,節能將受到抵制。據說有某項照明節能改造項目,為了每年節約20萬元的電費,競投入800萬元的節能改造費用。這項需要40年才能收回的投資是否值得,讓人尋思!這種沒有經過經濟技術比較的“節能”只是表面的“節能”,并非 “節能”的真正目標。

  實現某項照明目的可以有多個解決方案,有的方案初建費用高,而每年支付的電費少,運行費用低;相反的,有的初建費用低,而每年支付的電費多,運行費用高,哪個方案更為合理就需要進行經濟技術比較。如何判斷方案的經濟性,國際上常用的方法是等效全費用法(TOC法):照明燈具的壽命一般以10年為限,該方法分別計算了各方案的初建費用、10年壽命期電費和更換光源的總運行費用。因初建費是一次性投入的,而運行費是逐年支付的,從投資的角度而言,兩者是不等值的。因此就出現了包含年利息和通脹率的現值系數,即把各方案的年運行費用等值地貼現到初建費用,形成了各自方案的等效全費用,并用等效全費用的高低來判斷節能方案的經濟性。

  當然,一個具備了經濟技術指標良好的照明節能方案只是具備了“節能”的基礎,是否真正“節能”關鍵還取決于日常的使用者。因此,筆者認為照明節能應分為“專家型節能”和“百姓型節能”。

  2.3 專家型節能

  “專家型節能”是為節能提供綜合的解決方案,內容包含:

  (1) 充分利用太陽光,提供有利于天然采光的建筑條件和有利于照明的室內環境。如:有利于采光的窗地比,有利于照明的室內材料反射率,有利于采暖、空調節能的圍護傳熱系數等。

  (2) 提供經濟技術指標良好的照明節能方案。如:符合綠色照明要求的顯色性、色溫、照度,符合照明舒適性的統一眩光值UGR、均勻度,符合節能的照明功率密度LPD折算值等。

 。3) 提供有利于節能的照明控制方案。如:公用梯間采用節能自熄開關;房間每個開關所控燈具不宜太多;所控燈列與窗平行;報告廳等大空間場按靠近或遠離講臺分組控燈等措施。

  這里指的“專家”是指建筑、采光、裝修設計、電氣設計等與采光、照明有關的專業工程技術人員。專家型節能是節能的基礎,是節能的前提。

  2.4 百姓型節能:

  “百姓型節能”是日常使用者的節能措施。它以節約為主,是節能的重要組成部分。只有百姓具有良好節能意識,養成良好節能習慣,專家型節能措施才能有效發揮作用。再節能的照明方案也是用來為人服務的。該使用的時候,就要用好用足,而不該用的時候,就決不浪費!對于電費是由自已支付的居住建筑和私營企業,這種節能措施尚且可以自律。而對于電費并非由自己直接支付的公共建筑、集體企業,有關部門應通過積極的節能宣傳,逐步提高大家的節能意識,應從節能的環境效益出發,站在全球的高度,從保護我們賴以生存的生態環境的角度來宣傳節能。因為我國的電力大部分以煤電為主,排出的二氧化碳,二氧化硫等有害氣體,將使全球氣候變溫、北極冰山融化、海平面上升、產生厄爾尼諾現象等惡劣天氣,嚴重威脅著我們的生存。

  也許你的生活已經富裕,也許你不必為需要支付的電費發愁,但是為了我們共同的家園,為了我們的平安和健康,我們應該從身邊力所能及的點滴做起,積極參與節能事業。

  下面幾點可以作為“百姓型節能”措施的借鑒:

 。1) 能在白天完成的事,就不在晚上挑燈夜戰。

 。2) 在采光良好的白天,能不開燈就能工作的盡量不開燈。

 。3) 僅少數人員工作的房間,僅開工作需要的部分燈,盡量不開全部燈。

 。4) 養成隨手關燈的好習慣。

  至于“該”用與 “不該”用應以各行業具體情況而定,以安全、不影響身體健康為前提。各行業可以根據各自的情況,集合大眾的節能建議,制定出一些具體的節能實施細則。

  “百姓型節能”能有效地減少照明用電量的增長速度,降低照明用電總量,以節約求得節能;“專家型節能”能有效提高電能的利用效率,降低電能消耗,是節能的根本。

  3、“專家型節能”存在的問題:

  3.1 節能任務相互推委:

  目前,照明節能方案主要由建筑設計院的電氣專業完成。由于大多數電氣技術人員都是建筑電氣、供配電、電力系統、自動化等專業畢業,很少學過系統的照明設計,都是在實際工作中靠自己不斷的學習和摸索。因此,對照明設計均有不同程度的畏難情緒,再加上目前設計市場競爭激烈,設計工期短等原因,均想把照明節能設計任務推給別人而后快!如:

 。1) 居住建筑僅設燈座,不設燈具,不做照度計算,把照明節能任務推給甲方或業主。(新的強條規范《住宅建筑規范》GB50368-2006第7.2.3條:“室內空間應能提供與其使用功能對應的照度!弊≌斩纫殉闪藦姉l,希望這種不做照度計算的現象會有所緩解)。

 。2) 需要進行二次裝修的公共建筑,僅設照明配電箱,預留照明用電量,把照明節能設計推給裝修公司。

 。3) 剩下的既不需要二次裝修,又需要照明的公共建筑,有的設計人員,僅憑經驗進行照明設計,不做照明節能計算,把照明節能有關對照度標準和照明功率密度的要求標注于施工圖上,似乎節能是針對施工單位和業主的,與自己的設計無關。

  3.2 用“倒推法”進行照明計算

  所謂“倒推法”,即是不采用照明設計的先后正確順序,而用國家規范要求的最低節能標準(即LPD最大限制值)“倒推”到所需的燈具數量,包括用規定的照度標準“倒推”出需要通過有關計算才能獲得的利用系數。

  在建設部頒布的《公共建筑節能標準》GB50189-2005第1.0.3條:公共建筑的照明節能設計應符合國家現行標準《建筑照明設計標準值》GB50034-2004的有關規定。為了實現有效的節能,在《建筑照明設計標準》第六章“照明節能”部分,把場所對應于照度標準的照明功率密度LPD指標(即每平方米消耗的電功率),作為強制性條文加以限制。而采用“倒推法”進行照明計算可能出現兩種情況:一種是未采用高光效的光源,高效率的燈具,其結果是房間的實際照度達不到規定的照度標準。(這種用降低照度標準來滿足LPD指標,并不能達到節能目的)。另一種情況是設計采用了高光效的光源,高效率的燈具,其結果是房間的照度又遠遠高于規定的照度標準,計算出的燈具數量也遠遠多于實際需要的數量,照明的經濟性很差,照明方案受到業主的抵制,節能得不到有效實施!

  此種“倒推法”歪曲了節能的經濟性,加深了人們對節能的誤解,打擊了人們對節能的熱情,影響了國家節能政策的推廣!此法實不可。

  由此可見,照明節能不僅要采用高光效的光源、高效率的燈具,而且是要“恰到好處”地采用高光效光源和高效率的燈具,要做到“恰到好處”,就必須進行詳細計算。

  3.3 二次裝修是節能的重癥區

  有位朋友曾向筆者的抱怨:自己的店鋪與隔墻店鋪的面積相同,營業時間也差不多,店鋪沒人家亮,而每月的電費卻比人家多得多。筆者出于好奇,前去一看,發現該店鋪采用石英杯牛眼筒燈,滿天星布置,這種光源的發光效率大約是15lm/w。而隔墻店鋪采用的是格柵燈盤配T8鹵粉熒光燈,光效大約是70lm/w。該店鋪的照度我估計還不到隔壁店鋪的一半,而每月的電費卻是隔壁的兩倍多!冤。。ㄆ鋵崳舯诘牡赇伻裟懿捎萌珶晒鉄,在達到相同照度的情況下,尚還有節約電費的空間)。

  有的裝修公司承接二次裝修工程的照明設計任務,由于大多數都不具備專業的照明設計能力,缺乏對國家有關規范的了解,往往注重于造型和渲染效果,不太注重節能和安全。照明方案中常采用低光效的白熾燈、鹵鎢燈;大量采用光效不高的節能燈、鹵粉熒光燈;大面積采用利用效率不高的暗槽燈照明方式等,由此造成象前述那樣不必要的浪費。由于種種原因,有些不節能又存在火災安全隱患的照明方案,在事前得不到有效的把關,只有等出了事故以后再來追究有關人員的責任,那已為時太晚!因為已經造成的損失是多方面的,對受害者而言是損失、對國家而言是損失、對責任人而言也是損失!如果事前能得到有效的技術把關,能得到有關制度的監管,也許許多悲劇都不會發生!

  4、照明如何節能

  4.1 推行專業的“照明節能計算軟件”的應用

  綜合以上各種現象,歸根結底,一方面是照明本身的復雜性、計算的繁瑣性,要求設計人員手工計算,工作量太大,設計工期不允許。另一方面是尚未推行專業的“照明節能計算軟件”。如果能用專業的“照明節能計算軟件”做輔助,能方便快速地計算出各種照明指標;能進行經濟技術比較,優化方案,輕松地得出最佳節能方案;能切實有效地減輕技術人員的計算工作量,也許情況會有所改觀!因此,推行應用專業的“照明節能計算軟件”是當前行業發展的迫切需要!

  首套“照明節能計算軟件”在我國誕生,歷時5年,具有我國自主知識產權,是世界第一套針對“照明節能”的專業計算軟件,此套軟件的誕生標志首我國的照明節能技術已經走在了世界的前列!

  此套軟件完全按照《建筑照明設計標準》GB50034-2004中照明節能和綠色照明有關規定,并參照了國際照明委員會(CIE)的相關標準。按照明設計的正確順序,除了用利用系數法計算出對應照度標準場所所需的燈具數量外,還能自動結合房間的尺寸進行均勻布燈;能用逐點計算法計算出場所的平均照度,照度均勻度、縱向UGR、橫向UGR、LPD實際值和折算值,還能進行照明節能校驗和照明質量校驗,提示是否符合國家規范要求,并把計算結果生成“照明節能計算書”。軟件最主要的功能是提供了適合于場所的幾十個甚至上百個照明方案的經濟技術比較,并按三種規律進行排序:即按節能程度排序,按綠色照明排序和按等效全費用排序。用戶可根據工程的具體情況,選擇最節能的照明方案;或按綠色照明的要求,在滿足照明質量的前提下,選擇最節能的方案;或選擇最經濟的方案,或者綜合考慮節能、質量、經濟三者,選擇最合理的照明方案。

  此套軟件操作簡便、運算快速,大大地減輕了設計人員的計算工作量。使用此套軟件作輔助,進行方案優化,一般情況均能比國家規定的最低節能標準(LPD最大限制值)還節能40%~60%,部分場所可節能60%以上。因此,此套軟件是我國乃至世界照明節能事業向前發展良好的助推器。

  4.2 充分發揮施工圖審查的事前技術把關作用

  我國已實施施工圖審查制度多年,節能是施工圖審查的重點之一,通過審查能有效地把不節能的照明方案扼殺在施工圖階段。充分發揮施工圖審查的事前把關作用是實施“專家型節能”的有效保障。

  《公共建筑節能設計標準》針對公共建筑的第一能耗項目“采暖、空調”中圍護結構的傳熱系數和遮陽系統做出了嚴格的限制,并以強條的形式規定:施工圖階段 “必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷的計算!痹谑┕D審查階段,設計單位須提供該項目的“節能計算書”作為節能審查的依據。

  作為建筑第二大能耗項目的照明,照明節能是建筑節能的重要組成部分,照明設計在施工圖審查時也應該向施工圖審查單位提交“照明節能計算書”!罢彰鞴澞苡嬎銜敝辽賾摪铝袃热荩

 。1)列出國家規范對計算場所照明指標的有關要求(包括節能指標和質量指標)。

 。2)提供多個照明方案的經濟技術比較結果,擇優采用照明方案。

 。3)場所實際采用的照明方案,并提供有關計算結果。

 。4)判斷采用的照明方案是否符合節能要求和質量要求。

  有部分施工圖審查單位,為了追求經濟效益,而放低了把關的門檻。如:只注重場所的照明功率密度(LPD),而不注重場所的實際照度;只看場所的LPD實際值,不看LPD折算值;如:對利用系數隨意取值的照明設計視而不見、依然放行,間接縱容了“倒推法”,使部分不節能或不合理的照明方案得不到有效的把關。

  4.3 照明節能方案的有效實施

  設計、審查、施工、驗收是實施照明節能的四個重要環節,再好的節能方案如果得不到有效的實施,那么“節能”只能是美好的愿望,因此,把好“驗收”關,方能確保照明節能方案得到有效實施。根據我國目前工程驗收機制,有權參與驗收的主要有業主、施工方、監理單位和設計單位,從各自利益的角度出發,能實施“驗收”把關的,也許只有設計單位。但是,當設計單位與業主的實施方案相矛盾時,設計單位往往會向業主妥協,業主成了實施方案的最終主宰。對業主而言,更多關心的是初建費用,可經濟性并不僅體現在初建費用,初建費用最低的方案并不一定是最節能的方案,而綜合了初建費用、全壽命電費和光源更換費的等效全費用才能真正反映方案的經濟性,等效全費用最低的方案一定是即節能又節省的方案!因此,一方面應通過積極正確的節能宣傳,從意識上消除人們對節能的誤解,只有讓業主明白節能與經濟并不矛盾,而是和諧的統一,才能使業主從被動的抵制節能化為主動地要求節能。另一方面,廣大工程技術人員應努力學習先進節能技術,結合方案比較,優先采用經濟性良好的照明方案。從技術上保障業主的利益,力爭獲得業主的支持,這樣才能使照明節能方案得到有效實施。

  我國幅員遼闊,地區發展不平衡,對于建筑級別較高的公共建筑應該按綠色照明的要來選擇照明方案,即在保證照明質量的前提下選擇最節能的方案,對于經濟欠發達地區或縣級以下的公共建筑,除了照度可降低一級外,筆者認為可適當降低照明質量標準(如放寬統一眩光值UGR的限制),按等效全費用來選擇照明方案;而對于自主性較強的私營企業的工業建筑和居住建筑,也可參照等效全費用,選擇即節能又節省的照明方案!

  4.4 出臺節能的相關激勵措施

  要獲得經濟技術指標良好的照明節能方案,必須通過工程技術人員的精心設計、詳細的計算、反復的比較,需要投入大量的時間和精力。因此,國家除了積極推廣應用專業的照明節能計算軟件,切實減輕工程技術人員的計算工作量外,還希望能出臺節能的相關激勵措施,對積極貫徹國家節能政策的技術人員給予適當的獎勵!以此來突破僅滿足于國家最低節能標準的舊思想,調動廣大工程技術人員的節能積極性和創造性。

  只要聚合了全社會的力量和智慧,相信國家“十一五”規劃宏偉的節能目標一定可以實現!


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