林建海 毛 亮

(上海國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司，上海 200335)

1 背景

節(jié)能減排是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。通過(guò)提高公共設(shè)施能源利用效率，發(fā)揮公共設(shè)施在全社會(huì)節(jié)能減排中的表率作用，體現(xiàn)國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的重視，已成為國(guó)家長(zhǎng)期戰(zhàn)略的重要部分。

機(jī)場(chǎng)航站樓作為公共建筑設(shè)施，建筑面積和客流量大，各種照明電器設(shè)備安裝密度高，單位建筑面積耗能量大，且全年運(yùn)行沒(méi)有節(jié)假日，節(jié)能減排潛力巨大。

LED光源是新世紀(jì)光源行業(yè)的希望，其眾多優(yōu)點(diǎn)預(yù)示著將迅速取代傳統(tǒng)光源，本篇將分析LED燈具在浦東機(jī)場(chǎng)航站樓的應(yīng)用前景。

2 LED燈具介紹

LED是利用半導(dǎo)體的P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。其發(fā)光的基本原理是利用LED內(nèi)原本分離兩端的電子和空穴，在外加正向電壓后相互結(jié)合時(shí)將電能轉(zhuǎn)化成光能，能量以光的形式釋放出來(lái)。

由LED發(fā)光二極管制成的LED燈具從外觀(guān)上與常用燈具保持一致，安裝非常方便。例如，圖1中的LED日光燈的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)熒光日光燈管一樣，更換時(shí)不需改換接口支架，不需改變線(xiàn)路，只要將啟動(dòng)器和整流器取下，再把燈管插入支架旋緊即可。同樣，圖2中的LED筒燈，安裝方法也和傳統(tǒng)節(jié)能筒燈的安裝方法完全一樣，只是少了整流器等部件，多了一塊電源模塊，安裝非常簡(jiǎn)單。圖3為L(zhǎng)ED日光燈和傳統(tǒng)熒光管日光燈的線(xiàn)路圖對(duì)比，從中可以發(fā)現(xiàn)LED燈具的線(xiàn)路更為簡(jiǎn)單可靠。

圖1 LED日光燈外觀(guān)

圖2 LED筒燈外觀(guān)圖

圖3 LED日光燈和傳統(tǒng)日光燈的線(xiàn)路圖

3 LED燈具八大特點(diǎn)

LED光源具有亮度高、功耗小、壽命長(zhǎng)、工作電壓低、易小型化等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，由于LED的芯片和封裝技術(shù)大幅提高，它得到迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用?？傮w來(lái)說(shuō)，LED燈具有以下8個(gè)特點(diǎn)，所有特點(diǎn)都緊緊貼近且利于機(jī)場(chǎng)航站樓的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)作:

(1)高效節(jié)能:用同等照度的光源來(lái)做比較，平均而言L(fǎng)ED照明燈的功耗，是第一代白熾燈的1/9左右，是第二代節(jié)能燈的40%左右。

(2)超長(zhǎng)壽命:半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無(wú)燈絲，無(wú)玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬(wàn)小時(shí) (普通熒光管日光燈/節(jié)能燈使用壽命只有八千小時(shí))，且頻密開(kāi)關(guān)不影響燈管壽命，利于樓宇自控BA系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)控制。

(3)健康清潔:光線(xiàn)中為不含紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，不產(chǎn)生有害輻射。普通熒光管日光燈是紫外輻射激發(fā)熒光粉轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，LED日光燈是藍(lán)光芯片經(jīng)黃色熒光粉轉(zhuǎn)換白光;光源波寬，可以控制在可見(jiàn)光內(nèi)，不產(chǎn)生紫外線(xiàn)。這個(gè)特性使LED燈具不招蚊蟲(chóng)，不會(huì)像傳統(tǒng)的燈具那樣，有很多蚊蟲(chóng)圍繞在燈源旁，室內(nèi)會(huì)變得更加干凈衛(wèi)生整潔，這點(diǎn)對(duì)機(jī)場(chǎng)航站樓候機(jī)環(huán)境尤為重要。

(4)發(fā)光效率高:所需電壓、電流較小，90%的電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，整體發(fā)熱非常小，相對(duì)傳統(tǒng)光源的高熱的整流部件，其消防安全系數(shù)也相應(yīng)提高。

(5)運(yùn)行冗余度高:傳統(tǒng)的日光燈是通過(guò)整流器釋放的高電壓來(lái)點(diǎn)亮的，當(dāng)電壓降低時(shí)則無(wú)法點(diǎn)亮。而LED日光燈運(yùn)行電壓可調(diào)80V－245V，在一定范圍的電壓之內(nèi)都能點(diǎn)亮，還能調(diào)整光亮度。這個(gè)特性保證了當(dāng)局部區(qū)域供電的電壓出現(xiàn)波動(dòng)，照明仍然可以正常工作。

(6)故障影響較小:普通熒光管日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會(huì)產(chǎn)生100～120次的頻閃。LED日光燈是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。LED燈進(jìn)入生命周期后，燈管故障特征為不亮，不會(huì)像普通燈管發(fā)黃發(fā)黑，無(wú)頻閃，不會(huì)影響周邊環(huán)境質(zhì)量，這點(diǎn)對(duì)機(jī)場(chǎng)航站樓日常運(yùn)行非常重要。

(7)綠色環(huán)保:不含汞等有害元素，利于回收，而且運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。機(jī)場(chǎng)航站樓將不會(huì)為處置大量廢棄的普通熒光管而煩擾。

(8)堅(jiān)固牢靠:LED日光燈燈體本身使用的是環(huán)氧樹(shù)脂而并非傳統(tǒng)的玻璃，更堅(jiān)固牢靠，即使砸在地板上LED也不會(huì)輕易損壞，適于像機(jī)場(chǎng)大批量采購(gòu)/存儲(chǔ)/更換燈管。另外由于其超長(zhǎng)壽命，也極大地減少了維護(hù)次數(shù)，節(jié)約人力成本。

4 單只LED光源經(jīng)濟(jì)性分析

為了全面分析LED光源的經(jīng)濟(jì)性，我們首先選擇亮度指標(biāo)相同的單只普通熒光燈具和LED燈具進(jìn)行對(duì)比，綜合“市場(chǎng)價(jià)格，年運(yùn)行能耗，維護(hù)成本”三個(gè)方面因素。

(1)比對(duì)一組:

①浦東機(jī)場(chǎng)T2航站樓大量使用的“T8 1.2米40瓦日光燈”

②LED市場(chǎng)流行的“T8 1.2米18瓦LED日光燈”

比對(duì)結(jié)果如表1所示。

表1 單只LED日光燈和傳統(tǒng)日光燈經(jīng)濟(jì)性比較表

(2)比對(duì)二組:

①浦東機(jī)場(chǎng)T2航站樓大量使用的“6寸筒燈，雙支節(jié)能燈，每支功耗為26瓦，共52瓦”

②LED市場(chǎng)流行的“6寸LED筒燈功耗為12瓦”

比對(duì)結(jié)果如表2所示。

表2 單只LED筒燈和傳統(tǒng)節(jié)能筒燈經(jīng)濟(jì)性比較表

5 浦東機(jī)場(chǎng)航站樓LED燈具經(jīng)濟(jì)性分析

上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓光源種類(lèi)主要分為大功率的金鹵投射燈和金鹵桿燈、以及大量的普通管型日光燈、節(jié)能筒燈和金鹵筒燈，本篇以管型日光燈/節(jié)能筒燈/金鹵筒燈進(jìn)行分析。

浦東機(jī)場(chǎng)有兩座航站樓——T1和T2。兩座航站樓的燈具數(shù)量分別見(jiàn)表3和表4。

機(jī)場(chǎng)航站樓的智能照明控制方式有三種:常亮、光控和航班控制。常亮是指區(qū)域內(nèi)沒(méi)有外部光源照射，照明設(shè)備需要常年開(kāi)啟;光控是指根據(jù)區(qū)域內(nèi)的照度值，選擇性開(kāi)啟照明設(shè)備，一般情況下，白天自動(dòng)關(guān)閉，晚上及照度不足時(shí)自動(dòng)打開(kāi);航班控制是在光控的基礎(chǔ)上，增加航班運(yùn)行區(qū)域的判斷，如果該區(qū)域內(nèi)有航班，自動(dòng)打開(kāi)照明設(shè)備，反之關(guān)閉照明。

浦東機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)的智能照明控制模式有以下兩種:

(1)常亮加航班控制，稱(chēng)之為“模式A”。模式A是指，大部分時(shí)間段照明為開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)天航班結(jié)束時(shí)關(guān)閉照明，次日凌晨航班開(kāi)始時(shí)開(kāi)啟照明。本篇中按一般情況，凌晨1時(shí)航班結(jié)束關(guān)閉照明，凌晨5時(shí)航班開(kāi)始打開(kāi)照明，每天照明設(shè)備開(kāi)啟時(shí)間為20小時(shí)。

(2)光控加航班控制，稱(chēng)之為“模式B”。在日照光控的情況下，一般晚上6時(shí)開(kāi)啟照明，凌晨6時(shí)關(guān)閉，同時(shí)假設(shè)晚上航班12時(shí)結(jié)束。那么B模式下的照明的開(kāi)啟時(shí)間為晚上6時(shí)開(kāi)直至晚上12時(shí)關(guān)閉。在模式B中，航站樓的禁區(qū)內(nèi)/外、出發(fā)/到達(dá)的關(guān)閉時(shí)間都是不同的，同時(shí)每個(gè)區(qū)域根據(jù)航班間隙也有各自的開(kāi)關(guān)控制，在本篇預(yù)測(cè)中，假設(shè)每天照明開(kāi)啟時(shí)間為6個(gè)小時(shí)，不考慮陰雨天對(duì)照明控制的影響。

表3 T1航站樓照明燈具分布和數(shù)量表 (不含長(zhǎng)廊0米層和室外區(qū)域)

表4 T2航站樓照明燈具分布和數(shù)量表 (不含長(zhǎng)廊0米層和室外區(qū)域)

5.1 T1航站樓LED日光燈和筒燈的節(jié)省用電量計(jì)算

條件一:模式A下照明燈具每日運(yùn)行20小時(shí)，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7300小時(shí);模式B下每日運(yùn)行6小時(shí)，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為2190小時(shí)。

條件二:T1普通熒光日光燈為某公司的58W T8燈管，與LED日光燈的瓦數(shù)差為40瓦;普通雙支節(jié)能筒燈是2×42W，對(duì)應(yīng)LED筒燈的瓦數(shù)為20瓦，二者之差為64瓦;金鹵筒燈70瓦，與20W的LED筒燈差值為50瓦。

對(duì)于表3，分別按模式A和B，由“瓦數(shù)差×?xí)r間×數(shù)量”公式，計(jì)算T1航站樓LED燈具的每年節(jié)約用電量。具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 T1航站樓年節(jié)省用電量表

5.2 T2航站樓LED日光燈和筒燈的節(jié)省用電量計(jì)算

條件1:模式A下照明燈具年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7300小時(shí);模式B下年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為2190小時(shí)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，國(guó)際/國(guó)內(nèi)長(zhǎng)廊中少量模式A運(yùn)行的照明還是記為模式B;到達(dá)大廳日光燈和筒燈由于半開(kāi)，計(jì)算時(shí)數(shù)量減半。

條件2:T2的單只普通熒光日光燈為40W，與LED燈差值為22瓦;節(jié)能筒燈為2×26瓦雙支，與12瓦LED差值為40瓦;金鹵燈的差值為50瓦。

對(duì)于表4，分別按模式A和B，由“瓦數(shù)差×?xí)r間×數(shù)量”公式，計(jì)算T2航站樓LED燈具的每年節(jié)約用電量。具體計(jì)算結(jié)果看表6。

表6 T2航站樓年節(jié)省用電量表

從表5和6得出T1和T2航站樓的日光燈和筒燈 (節(jié)能/金鹵)全部更換成LED的燈具將每年節(jié)能6144161度電。

5.3 T1/T2航站樓更換LED燈具的投資總額

根據(jù)表5和表6的日光燈和筒燈的燈具數(shù)量，以及目前LED市場(chǎng)單價(jià)，可以得出LED燈具的投資總額約為593萬(wàn)元，見(jiàn)表7。其中T2航站樓到達(dá)大廳中照明日常半數(shù)運(yùn)行，日光燈2250支和節(jié)能筒燈1555只平日不開(kāi)，也計(jì)入更換燈具數(shù)量。

表7 航站樓日光燈和筒燈投資表

5.4 傳統(tǒng)燈具年燈具損耗成本

模式A運(yùn)行下的燈具需要一年更換一次，模式B運(yùn)行燈具也要三年更換一次 (金鹵筒燈的壽命與熒光燈相仿:6000～9000小時(shí))，按照表1和表2中日光燈和節(jié)能筒燈的市場(chǎng)單價(jià)，以及金鹵筒燈燈管的市場(chǎng)單價(jià)80元，可以得出T1和T2航站樓傳統(tǒng)燈具每年燈具折舊損耗 (見(jiàn)表8)。

表8 浦東機(jī)場(chǎng)航站樓日光燈和節(jié)能/金鹵筒燈的年損耗成本

6 總結(jié)

(1)LED燈具節(jié)能效果非常明顯。僅以航站樓的日光燈和筒燈 (含金鹵筒燈)來(lái)看，其每年節(jié)能將超過(guò)6百多萬(wàn)度電。

(2)回收投資快。從上表中可以看出，LED燈具投資總額接近于LED一年的節(jié)能效果，其投資回收期約為一年。

(3)維護(hù)成本低。傳統(tǒng)燈具每年維護(hù)花費(fèi)的人力成本也是可觀(guān)的，按每根燈5元維護(hù)費(fèi)計(jì)算，總的燈具數(shù)量近32000只，需要每年16萬(wàn)維護(hù)費(fèi)。如不及時(shí)更換，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的燈具故障數(shù)量將十分驚人。

(4)LED燈具運(yùn)行成本僅稍高于傳統(tǒng)燈具。LED燈具本身4年多的生命周期，在模式A和B的運(yùn)行下生命周期將被延長(zhǎng)至六、七年，折成每年運(yùn)行成本為不到100萬(wàn)元。而傳統(tǒng)燈具由于生命周期較短，折算成燈具成本每年需花費(fèi)70萬(wàn)元 (見(jiàn)表8)。加上傳統(tǒng)燈具的16萬(wàn)每年維護(hù)成本，非常接近LED的運(yùn)行成本。

(5)故障率低。LED燈具沒(méi)有啟輝器/整流器等易壞部件，且LED燈具發(fā)熱量低，運(yùn)行安全可靠，不易引起電路電器燃爆的事故。

綜合以上節(jié)能，低故障率，低維護(hù)成本的優(yōu)勢(shì)，LED光源還具有不頻閃，無(wú)噪音，光線(xiàn)柔美，不引蚊蟲(chóng)，燈具環(huán)保且回收量小等優(yōu)秀特點(diǎn)，非常符合機(jī)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行的需要。為了營(yíng)造更加安全，清潔，舒適的旅客候機(jī)環(huán)境，提高航站樓的整體服務(wù)質(zhì)量，創(chuàng)建更加節(jié)能型的機(jī)場(chǎng)，LED燈具作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，必然將迅速走入浦東機(jī)場(chǎng)。

［1］邵民杰.浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)大廳照明設(shè)計(jì)與節(jié)能.上海節(jié)能，2000年Z3期.

［2］毛亮.浦東機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓的照明節(jié)能方案.百度工程科技文庫(kù).