照明系统节能

2011年2月曾在德国对3,145位办公室工作人员做了调 查，问题是“如果你来设想理想的办公场所，你认为什 么是特别重要的？” 结果：“光/照明/明亮的房间”获得了优先认可。
理想办公场所的标准
光/照明/明亮的房间 安静/或者隔音办公室 现代化/高性能的技术设备 适合的气候/空调 充足的空间 符合工效学的桌椅 愉快的环境/友好的同事 通风/打开窗子 装饰（图画、植物等） 大窗户
41.81
9.04
本表源自国家发改委等六部委《半导体照明节能产业规划》 2013-1-31
电光源的发展
■
公共建筑的室内照明，目前荧光灯仍是电光源的主角 发展：T12(Ø38mm) T5(Ø16mm) T8(Ø26mm)
T5 灯管的优点： 1、光效高，见表1 2、体积小，节省材料和运费
T12灯管为1.361立方米（100%）
活质量，促进身心健康的照明。
• 绿色照明是绿色建筑的重要组成部分 • 绿色照明以人为本，实施照明节能要以保证 照明品质为前提，并兼顾环境保护。
我国绿色照明的发展
我国在 1996 ～ 2005 年“九五”、“ 十五”期间，曾先后开展了两期绿色 照明项目，累计节电 590 亿千瓦时， 减少二氧化碳排放1700万吨（碳计） ，二氧化硫 53万吨，取得显著的经济 和环保效益。绿色照明“环保、节
3130
90 45 0到-10 90
2950
91 50 0到-15 90
公共机构主要节能技术运用和改造管理 —采光与照明
詹庆旋
什么是绿色建筑？
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最 大限度地节约资源（节能、节地、节水、
节材） 、保护环境和减少污染，为人们
提供健康、适用和高效的使用空间，与自 然和谐共生的建筑。
什么是绿色照明？
绿色照明是节约能源资源，保护环境，有 利于提高人们生产、工作、学习效率和生
公共机构绿色照明应遵守 《公共机构节能条例》
“公共机构办公建筑应当充分利于自然光，使用 高效节能照明灯具，优化照明系统设计，改进电 路控制方式，推广应用智能调控装置，严格控制
建筑物外部泛光照明及外部装饰用照明”
—《公共机构节能条例》第32条 （国务院2008年8月1日 ）
光度量和光的颜色
光度量：1、光通量 Φ
a
b
c
充分利用自然光
利用光敏传感器跟随室外光线变化自动调整室内天然光不足区域的 照明，使工作面上的照度保持稳定。
充分利用自然光
另一类增加室内天然光的方法是利用管式天然光导光系统，它可以 把天然光输送到不能直接受天然光的空间。按装置的构造形式天然光 导光系统可分为主动式和被动式。主动式管式天然光导光系统有追踪 日光的定日镜，可以把日光和天空光都引入室内，但结构复杂，成本 高，不容易普及。被动式导光管仅导入天空光，结构比较简单。
参考标准光源的显色指数为100
光源的相对光谱功率分布(复合光）
日光
白炽灯
荧光灯（高级
）
金属卤化物灯
高压荧光汞灯
高压钠灯
光的颜色质量
色品—色温
显色性—显色指数
不同色温室内环境感受的差异
不同显色指数Ra的显色效果
充分利用自然光
采光设计标准
天然采光设计以采光系数作为天然光照明的定量指标， 以“C”表示 采光系数：
本表源自 licht.wissen 04 Office Lighting
2010年我国各类用户照明产品在用量及占有率
产品 居民 （亿只） 16.08 12.84 1.09 25.73 工业 （亿只） 1.57 0.56 0.09 7.47 商业、公 共 （亿只） 2.03 0.53 0.72 18.53 全国 在用量 （亿只） 19.68 13.93 1.90 51.73 占有率（％） 27.50 19.46 2.66 72.30
315W 竖置灯头在上 光通量 lm 光效 lm/W 38700 123 水平位置 38700 123 210W 竖置灯头在上 24150 115 水平位置 24150 115
新一代MW陶瓷金卤灯
色温 K
显色指数 CRI 特殊显色指数 R9 平均直觉色差MPCD 8000小时流明维持%
3030
92 45 0到-10 90
采光效果的模拟计算
Guide）
采光模式指南（Daylighting Pattern
美国爱达华大学和华盛顿大学合作开发的一个在线免费互动的采光设计工具
wenku.baidu.com
光和热的能源利用要取得平衡
长沙市高铁车站候车大厅
面积过大的天窗和玻璃幕墙引进过 量自然光的同时，也将大量的日光辐 射热引入室内，夏季增加空调制冷的 负荷；冬季则有大量的供暖热量从大 面积的玻璃逸出，对节能不利。
En C 100% Ew
En—在全阴天空漫射光照射下，室内给定平面上某一点 所产生的照度（lx）； Ew—与室内给定平面上某一点照度同一时间，在室外无 遮挡水平面上由全阴天空漫射光所产生的室外照度。
充分利用自然光
我国的光气候分区
采光系数设计标准值= K×C
室外天然光临界照度—考虑室内完全用天然光照明时的室外最低照度，用于规定 采光系数标准值。
电光源的主要技术性能指标：1、发光效能 lm/ W 2、光的颜色 3、寿命 4、电气附件及控光性能
直管型荧光灯（1、2、3）， 单端荧光灯（4）， 紧凑型荧光灯（俗称节能灯5、6、7）， 金属卤化物灯 （8、9、10）， 卤钨灯（11、12），LED灯（13、14、15），LED模组（16、17、18、19、20）
能、健康”的宗旨已深入人心。
绿色照明行动在继续
• 2009年7月24日—国家发改委、联合国开发计划署（UNDP）、全球环 境基金（GEF）合作项目“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯” （2009-2012）启动。联合国秘书长潘基文出席签字仪式 2009年9月—国家发改委等六部委联合发布《半导体照明节能产业发展 意见》 2011年11月—住建部发布《“十二五”城市绿色照明规划纲要》 2012年11月— 国家发改委发布《半导体照明应用节能评价技术要求》 （2012年版） 2013年1月1日— 国务院批准《绿色建筑行动方案》 2013年1月31日— 国家发改委等六部委联合发布《半导体照明节能产 业规划》 2012年完成报批的与照明节能有关的设计标准规范：《城市照明规划规 范》、《城市照明节能评价标准》（以上新编）；《建筑照明设计标准》 、《建筑采光设计标准》（以上修订）
室内天然光的调节
充分利用自然光
为了增加和调节室内天然光，实践中已经有各式各 样的控光装置。 德国Wiesbaden市的一组办公楼南向采用自动调节 的复式遮阳板，日光强烈时遮蔽大部分日光（图a）， 阴天时则把天空光反射到室内（图b），北向采用固定 式反光板（图c）遮阳板的自动调节与室内供暖和制冷系 统的控制连接，保证室内有舒适的温度，并且低能耗。
普通照明产品 其中：白炽灯 卤钨灯 传统高效照明产 品 其中： 紧凑型荧 光灯（节能灯） 直管荧光灯 高压钠灯 LED照明产品 合计
19.35
6.38
2.23
4.33 0.09 0.02
7.77
10.62 0.03 0.12 20.56
29.35
21.33 0.12 0.14 71.55
41.02
29.81 0.17 0.20 100
T12
38
1200
40
3200
80
电感 电感 电子
T8
T5
26
16
1200
1148
36
28
3350
2900
93
104
■ T5灯管与电子镇流器的组合比T12灯管光效提高30%
电光源的发展
■ HID灯值得注意的进展是陶瓷金卤灯的出现使金卤灯的稳定性大 大提高，光色更加优美和多样化。
表2 PHILIPS新一代MW陶瓷金卤灯的技术性能
注：﹡单位为坎德(cd）
60-75
48-66 80-108 73-104 45-75 58-85 52-85
80-90
80-90 80-85 75-95 100 80-90 80-90 70-85 80-95
10 双端陶瓷金卤灯 11 卤钨灯（带反射器） 14 LED灯（带反射器，低压） 15 LED灯（替代白炽灯） 17 LED灯（直管型ø26mm） 19 标准化的LED模组
80-93
6
7 8
单端2U型荧光灯（节能灯）
单端自镇流荧光灯（节能灯） 单端陶瓷金卤灯
10-42
8-30 20-400 70-150 10-100 4.5-10 2-12 11-30 9-39
600-3200
380-1940 1600-4100 5100-14500 350-33000﹡ 180-450﹡ 95-900 630-2600 800-3000
奥 运 会 柔 道 跆 拳 道 馆
被动式导光 管应用案例
光伏照明
• 光伏照明并非零能耗照明，制造太阳能电池板要耗费大量电力； • 目前常用的晶硅光电池的光电转换效率平均只有15~20%； （每平方米晶硅电池太阳能光伏组件的年发电量：年日照时数 2000小时，年发电量200KWh/m2) • 太阳能光伏组件的发电量受材料、天气、电池板角度等因素影响较大 ； • 太阳能发电在白天，照明应用在晚上，因此需要蓄电。蓄电增加成本 ， 蓄电池维护不当会造成严重的环境污染； • 在没有电力供应的地区，集中式太阳能发电供照明应用优于分散式； 如能并入市电电网效果更好； •在有电力供应的地区，是否采用光伏照明要根据切实的全寿命周期经济 分析后确定。
办公建筑常用照明光源性能指标
灯型 1 直管荧光灯ø26mm 功率（W） 18-70 光通量（lm） 870-6200 光效（lm/W) 显色指数（Ra） 61-89 85-98
2
4
直管荧光灯ø16mm
单端双管荧光灯
14-80
16-80
1100-6150
950-6500
67-104
67-100
85-93
电光源的发展
三代电光源：1879——
第一代——热辐射光源（普通白炽灯，卤钨灯） 第二代——气体放电光源（荧光灯，低压钠灯； 高强气体放电灯 HID— 高压汞灯，高压 钠灯，金属卤化物灯） 第三代——固态照明光源SSL（半导体发光二极 管LED, 有机半导体发光二极管 OLED等）
公共机构办公建筑常用照明光源
• • • • • •
人工光环境消费大量电力
2010年全球电气照明消费30,000 亿千瓦时的电力
人工光环境消费大量电力
城市、建筑与生活离不开灯光 美国建筑消费1/3的能源，2/3的电力，1/8的水资源.。 美国2010年照明用电约7000亿千瓦时 全球照明用电占电力消费量的17%；我国约为13% 2012年我国全社会用电量达到49591亿千瓦时；推算照明用电 达到6447亿千瓦时，超过7个三峡电站的发电量， 人均照明用电量近500千瓦时 （2010年我国照明用电量约为5000亿千瓦时）
T8灯管为0.637立方米 （47%） T5灯管只有0.231立方米（17%） 3、灯管的长度调整为1148毫米，使灯具长度
T12, T8, T5灯管的比较
减小到1200毫米以下，节省了灯具材料，
也与600毫米的顶棚板材模数匹配，便于安装。
电光源的发展
表1 不同管径的荧光灯光效比较
类型
管径 (mm) 长度 (mm) 灯功率 (W) 光通量 光效 镇流器 (lm) ( lm/W)
I d / d
L E /
光度量和光的颜色
与照明密切相关的两个色度量
① 色温 Tc—— 当光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时，该黑 体的绝对温度为此光源的色温，单位为K。 ② 显色指数 CRI—— 光源显色性的度量，以被测光源下物体颜色与 参考标准光源下物体颜色的相符程度来表示，符号为Ra（一般显色指 数）。
2、发光强度 I 3、照度 E 4、亮度 L
cd/m2
单位：流明 lm 单位：坎德拉 cd 单位：勒克斯 lx 单位：坎德拉每平方米
光的颜色定量表达： 1、色表——色温 K 2、显色性—— 一般显色指数 Ra 特殊显色指数 Ri
0～100； 0 ~100
光通量 Φ — 按照标准人眼
照度 E —受照面上接受的
光通量的面密度 单位：勒克斯 (lx) 1lx = 1lm/m2
视觉特性评价的辐射通量
单位：流明 (lm)
K m V ( ) e d
E / A
发光强度 I —单位立体
亮度 L — 在给定方向上发
角内发射的光通量与该
立体角之商 单位：坎德拉 (cd)
光强度的面密度
单位：坎德拉每平方米(cd/m2) 对于漫反射材料：