文│ 上海市室內(nèi)裝潢工程有限公司 顧志祥

建筑裝飾工程照明節(jié)能設(shè)計(jì)淺析

文│ 上海市室內(nèi)裝潢工程有限公司 顧志祥

現(xiàn)代建筑中照明系統(tǒng)是除了空調(diào)系統(tǒng)能耗以外的第二大能耗系統(tǒng)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前約占建筑總能耗的四分之一。現(xiàn)代化的辦公樓、旅館、酒店、展館等建筑依靠大量的燈光照明維持其日常使用，對(duì)照明質(zhì)量的要求越來(lái)越高，照明系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的比重也越來(lái)越大。因此，現(xiàn)代化的建筑不僅需要足夠的工作照明和舒適的視覺(jué)環(huán)境，而且需要設(shè)計(jì)人員盡可能地掌握現(xiàn)代先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)以減少照明系統(tǒng)的能源消耗，簡(jiǎn)單地講就是要掌握“滿足需要”和“節(jié)約能源”兼顧的設(shè)計(jì)理念。

1 影響照明能耗的因素

照明設(shè)計(jì)首先要考慮的就是“滿足需求”，也就是要滿足建筑物內(nèi)部各工作生活場(chǎng)所對(duì)照度水平、環(huán)境顯色性的要求，使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及有關(guān)規(guī)程。在此前提下，應(yīng)盡可能地采用各種照明節(jié)能技術(shù)以減少能源消耗。《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034-2004提出了照明功率密度值（LPD值）的概念，規(guī)定了居住、辦公、商業(yè)、旅館、醫(yī)院、學(xué)校和工業(yè)七類建筑的最大允許LPD限值。LPD值是衡量照明系統(tǒng)是否節(jié)能的量化指標(biāo)，一個(gè)房間或場(chǎng)所的LPD值不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，LPD值越低則照明系統(tǒng)越能達(dá)到節(jié)能的目的。因此，照明節(jié)能的關(guān)鍵就是在保證照度值的前提下降低LPD值。

探討和分析影響照明能耗的主要因素，可以從LPD值的理論計(jì)算入手，找出影響LPD值的參數(shù)。首先，我們來(lái)看LPD值（單位：W/m2）的計(jì)算公式：

式（1）中：P—單個(gè)光源的輸入功率（含配套整流器或變壓器功耗），單位：W；

PL—單個(gè)光源的額定功率，單位：W；

PB—光源配套鎮(zhèn)流器（或變壓器）的功耗，單位：W；

S—房間或場(chǎng)所的面積，單位：m2。

其次，引入平均照度Eav（單位：lx）和光源的光效（含整流器）ηS的計(jì)算公式：

式（2）中：N—光源數(shù)量；

Ф—單個(gè)光源的額定光通量，單位：lm；

U—利用系數(shù)；

K—燈具維護(hù)系數(shù)。

將Eav和ηS的計(jì)算公式稍作變換并代入LPD值的計(jì)算公式，可以得到：

從式（3）可以看出，影響LPD值的參數(shù)是平均照度Eav、光源的光效ηS、燈具的利用系數(shù)U和燈具的維護(hù)系數(shù)K。在維護(hù)系數(shù)K相對(duì)固定時(shí)，LPD值與Eav成正比，與ηS、U成反比。

其中，燈具的利用系數(shù)U與燈具的選擇及室形指數(shù)有關(guān)，其值可在照明設(shè)計(jì)手冊(cè)或燈具廠家提供的樣本資料中查得。若選定了光源，光通量可利用廠家提供的資料查得，而利用系數(shù)必須通過(guò)所選用的燈具形式對(duì)應(yīng)的利用系數(shù)表查得，不能隨意的取值。利用系數(shù)U與房間的大小形狀密切相關(guān)，通常用室形指數(shù)RI表示。同類型的房間，選用同種光源和相同的燈具形式時(shí)的室形指數(shù)RI不同，其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)照度值時(shí)的LPD值是不一樣的。室形指數(shù)RI越高，利用系數(shù)U越大，其所對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)照度值時(shí)的LPD值越??；室形指數(shù)RI越低，利用系數(shù)U越小，其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)照度值時(shí)的LPD值越大。室形指數(shù)RI計(jì)算公式：

式（4）中：RI—室形指數(shù)；

a—房間寬度；

b—房間長(zhǎng)度；

h—燈具計(jì)算高度。

由此可見(jiàn)，要降低LPD值，首先要根據(jù)需求確定合理的照度標(biāo)準(zhǔn)值，并使設(shè)計(jì)的計(jì)算照度盡量接近標(biāo)準(zhǔn)值；其次要選用高光效的光源和低功率的整流器（或變壓器）；再則就是要提高利用系數(shù)，選用高效的燈具和與房間室形相適應(yīng)的燈具配光，同時(shí)注意合理提高房間頂棚、墻面的反射比。

2 工程設(shè)計(jì)案例分析

裝飾工程一般是對(duì)某一幢大樓或大樓的幾個(gè)樓層進(jìn)行的裝修工程，較多裝修工程電氣設(shè)計(jì)是在不改變建筑原有電氣系統(tǒng)的條件下進(jìn)行裝修工程范圍內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)工作。因此，裝飾工程電氣設(shè)計(jì)有其本身的特點(diǎn)。首先，必須了解原建筑設(shè)計(jì)單位對(duì)大樓內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)資料，裝飾工程電氣系統(tǒng)應(yīng)與原系統(tǒng)保持一致，不應(yīng)破壞原系統(tǒng)的完整性；其次，要了解裝飾設(shè)計(jì)各功能房間和場(chǎng)所的工作環(huán)境的照度要求，且應(yīng)符合國(guó)家對(duì)于建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 韓國(guó)館裝飾工程

2010年上海世博會(huì)韓國(guó)國(guó)家館（以下簡(jiǎn)稱韓國(guó)館）為多層臨時(shí)性展館建筑，共三層，建筑總高度為19.95m，總建筑面積4589.05m2。建筑設(shè)計(jì)單位為上海興田工程設(shè)計(jì)事務(wù)所與北京世紀(jì)千府國(guó)際工程有限公司。韓國(guó)館的二次裝修布展方案由上海世博韓國(guó)館大韓貿(mào)易投資振興公社委托韓國(guó)第一企劃株式會(huì)社進(jìn)行總策劃，由韓國(guó)SE＆ED International CO.LTD設(shè)計(jì)，并委托本公司（即上海市室內(nèi)裝潢工程有限公司）進(jìn)行設(shè)計(jì)。筆者參與了展館的二次裝修工程中的電氣設(shè)計(jì)工作。

2.2 韓國(guó)館照明設(shè)計(jì)

韓國(guó)館二樓展館面積約為2142.1m2，展示區(qū)為：文化展示館→自然展示館→人性展示館→科技展示館→等待區(qū)（可直接通往餐廳，再經(jīng)由餐廳回到一層）→影像館（如不進(jìn)入影像館，可直接到達(dá)麗水世博會(huì)展示館）→麗水世博會(huì)展示館→我們愛(ài)中國(guó)展示館→企劃展示館→回到一層。

經(jīng)審核通過(guò)的建筑設(shè)計(jì)方案中，對(duì)展廳部分照明節(jié)能設(shè)計(jì)要求的規(guī)定為：照明功率密度（LPD值）為15W/m2，照度值為300lx，一般顯色指數(shù)（Ra）為80。根據(jù)二樓展示區(qū)塊劃分，照明系統(tǒng)分為整體部分（包含文化展示館、自然展示館、人性展示館、科技展示館、等待區(qū)）照明、影像館照明、世博會(huì)麗水館照明三塊。

（1）整體部分照明布置

文化展示館：范圍為35.55m×7.1m的區(qū)域，吊頂高度為3.5m，照明采用27個(gè)70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長(zhǎng)度為78m，內(nèi)裝65根T5 28W熒光燈管；展示牌位置設(shè)置17個(gè)36W LED（RGS colour changes）燈作為局部照明。

自然展示館：不規(guī)則區(qū)域，面積約為80m2，吊頂高度為4.2m，照明采用31個(gè)70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長(zhǎng)度為60m，內(nèi)裝50根T5 28W熒光燈管。

人性展示館：不規(guī)則區(qū)域，面積約為280m2，吊頂高度為4.2m，照明采用48組26W×2嵌入式節(jié)能筒燈（每組為2個(gè)）；吊頂高度7.7m，照明采用8個(gè)100W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長(zhǎng)度為120m，內(nèi)裝100根T5 28W熒光燈管。

科技展示館：范圍為7m×11m的區(qū)域，吊頂高度為4.2m，照明采用24個(gè)70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長(zhǎng)度為30m，內(nèi)裝25根T5 28W熒光燈管。

等待區(qū)：范圍為12.2m×17.2m的區(qū)域，吊頂高度2.7m，照明采用15組26W×2嵌入式節(jié)能筒燈（每組為2個(gè)）。

我愛(ài)中國(guó)展示館：范圍為11.47m×12.67m的區(qū)域，吊頂高度為3.5m，照明采用29個(gè)70W嵌入式金屬鹵化物燈。

企劃展示館：范圍為22.30m×2.72m的區(qū)域，吊頂高度為3.5m，照明共采用22個(gè)100鹵素軌道燈，2個(gè)70W嵌入式金屬鹵化物燈。

（2）影像館照明布置

影像館觀眾區(qū)域?yàn)?2.80m×14.7m，吊頂高度為6.85m，照明采用25個(gè)70W金屬鹵化物燈，如圖1所示。

（3）麗水世博會(huì)展示館照明布置

麗水世博會(huì)觀眾區(qū)域?yàn)?2.05m×17.53m，吊頂高度為7.7m，照明采用12個(gè)HQI-150W石英內(nèi)管金屬鹵化物燈，如圖2所示。

（4）二樓展廳LPD值分析

綜上所述，二層展館部分除特殊藝術(shù)照明外，滿足觀眾視覺(jué)要求的常規(guī)照明需要容量為21068W，上述照明統(tǒng)計(jì)區(qū)域面積約1650m2，則整個(gè)二樓展館部分照明LPD值為21068/1650=12.8（W/m2）＜15（W/m2），比設(shè)計(jì)指標(biāo)節(jié)能14.7%，節(jié)能效果明顯，且各展館及等待區(qū)照度均達(dá)到300lx的最低照度要求并經(jīng)過(guò)世博會(huì)期間的實(shí)際展出檢驗(yàn)，獲得較好的評(píng)價(jià)。

綜合分析韓國(guó)館部分照明比較節(jié)能的原因有如下幾個(gè)方面：

◆ 展館部分墻面、頂棚材料采用了反射光比較強(qiáng)的裝飾材料，提高了墻面、頂棚表面的亮度，有利于降低亮度對(duì)比，良好、平衡的適應(yīng)亮度可以提高觀眾的視覺(jué)敏銳度、對(duì)比靈敏度和視覺(jué)效果；

◆ 燈具布置合理，能夠根據(jù)各個(gè)展館的房間形狀、吊頂高度等照明環(huán)境選擇合理的照明燈具、燈具布置形式及燈具布置的間距比，最大限度地提高光源的有效利用；

◆ 選擇高效的光源，大量采用金屬鹵化物燈、LED燈及細(xì)直管（T5）日光燈，光源功率大小選用比較合理。

需商榷之處是，作為裝飾效果用的吊頂安裝燈槽，采用T5日關(guān)燈管可否采用LED燈帶，這樣既能避免日光燈安裝座間隔產(chǎn)生的暗帶，又能降低照明能耗。

需要指出的是，照明設(shè)計(jì)中應(yīng)按選用的光源、燈具及布置來(lái)計(jì)算照度，在符合照度標(biāo)準(zhǔn)值后再用式（1-4）驗(yàn)算實(shí)際LPD值，以不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD限值為合格，低于LPD限值視為更節(jié)能，不能直接用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD值作為單位面積功率計(jì)算照度。

3 結(jié)束語(yǔ)

照明系統(tǒng)節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分，所以需要電氣設(shè)計(jì)人員及時(shí)了解、掌握新的照明節(jié)能技術(shù)并不斷深入研究，且作為電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)在方案設(shè)計(jì)階段就照明燈具、照明光源、燈具布置等方面與設(shè)計(jì)師溝通，使得設(shè)計(jì)方案在滿足業(yè)主要求的情況下盡量采用節(jié)能的照明方案，這樣才能在設(shè)計(jì)方面減少能源消耗。上述工程案例分析中如有不當(dāng)之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。