李 發(fā) 啟

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LED照明在綠色建筑中的應(yīng)用

李 發(fā) 啟

李發(fā)啟(1983—),男,工程師,從事建筑電氣設(shè)計(jì)。

(南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司, 江蘇 南京210008)

摘要：目前,國家大力提倡建設(shè)綠色建筑,部分省市已經(jīng)強(qiáng)制要求新建民用建筑必須滿足綠色建筑要求,采用LED照明的建筑面積必須滿足一定比例。結(jié)合某綠色公共建筑工程,對采用LED照明與采用普通熒光燈照明進(jìn)行了節(jié)能分析。指出在照度標(biāo)準(zhǔn)要求較低的場所,LED照明更能體現(xiàn)節(jié)能優(yōu)勢,未來將會(huì)得到有效的推廣。

關(guān)鍵詞：綠色建筑; LED照明; 普通熒光燈; 照度; 節(jié)能

0引言

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50378—2014《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》于2015年1月1日開始實(shí)施,部分省市要求新建民用建筑必須至少滿足綠色一星建筑標(biāo)準(zhǔn),并出臺(tái)了相應(yīng)的省級標(biāo)準(zhǔn)。對于電氣專業(yè)來說,綠色建筑主要體現(xiàn)在電氣節(jié)能環(huán)節(jié),而建筑照明節(jié)能又是電氣節(jié)能的重要組成部分。當(dāng)前國內(nèi)建筑照明能耗高,因此選擇合理的照明光源及燈具控制方式顯得尤為重要。LED照明具有節(jié)能、健康、環(huán)保、壽命長等特點(diǎn),但白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源燈具占有的市場份額超過95%,LED照明只是應(yīng)用在路燈、隧道燈等方面。本文將對LED照明在綠色建筑中的應(yīng)用進(jìn)行具體探討。

1LED燈具色溫、顯色性及應(yīng)用場所

GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對建筑中LED燈具的采用作了具體要求:LED筒燈燈具效能不低于表3.3.2-5中的標(biāo)準(zhǔn),LED平面燈燈具效能不低于表3.3.2-6中的標(biāo)準(zhǔn)。因此,GB 50034—2013中對于不同色溫的光源能效有不同的要求,且LED光源色溫不宜高于4 000 K,顯色指數(shù)不小于80。

一般,光源的色溫可分為三類:

(1) 暖色光。色溫在3 300 K以下,與白熾燈光色相近,紅光成分較多,給人以溫暖、健康、舒適的感覺,適用于家庭、住宅、宿舍、醫(yī)院、賓館等場所,或溫度比較低的地方。

(2) 暖白光(中間色)。色溫為3 300～5 300 K,光線柔和,使人有愉快、舒適、安詳?shù)母杏X,適用于辦公室、教室、閱覽室、 商場、 診室、檢驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)室、控制室、機(jī)加工車間、儀表裝配間等。

(3) 冷色光(日光色)。色溫在5 300 K以上,接近自然光,有明亮的感覺,適用于熱加工車間、高照度場所。

考慮到室內(nèi)照明的舒適性,以及LED照明要與室內(nèi)照明使用的極大部分傳統(tǒng)光源的色溫一致,國家標(biāo)準(zhǔn)提出LED光源色溫不宜高于4 000 K。

顯色性是光源對物體真實(shí)顏色所呈現(xiàn)的程度,其意義就在于比較物體在被測光源下的顏色與在自然光下的顏色有何不同,以及二者之間的匹配度。國家標(biāo)準(zhǔn)中,用顯色指數(shù)(Ra)衡量光源的顯色性,光源的顯色指數(shù)越高,其顯色性就越好。

在國際照明協(xié)會(huì)中,一般把顯色指數(shù)分成五類:① 20~40,室外道路照明及一些要求不高的場所;② 40~60,重工業(yè)工廠、室外街道照明;③ 60~80,辦公室、學(xué)校、室外街道照明;④ 80~90,家庭、飯館、高級紡織工藝及相近行業(yè);⑤ 90+,美術(shù)館、博物館及印刷等行業(yè)及場所。

某國際機(jī)構(gòu)測試了LED的光譜連續(xù)性,結(jié)果表明,不同的燈具除了照明的色溫導(dǎo)致顏色的顯示有區(qū)別外,顏色并沒有失真;白熾燈、節(jié)能燈和LED燈也沒有顯著的差別。LED在色彩還原度方面可以滿足實(shí)際需求。

2LED照明在綠色建筑中的應(yīng)用

建筑電氣設(shè)計(jì)中,照明節(jié)能是綠色建筑節(jié)能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合某二星綠色公共建筑,采用普通熒光燈照明及LED照明進(jìn)行了節(jié)能分析。

該工程為公共建筑,主要場所為閱覽室、檔案室、科技展廳、辦公室等。按照常規(guī)做法,光源可以選擇熒光燈,但該工程為二星綠色建筑,照明光源除了能滿足正常使用功能外,更要達(dá)到節(jié)能要求。從光源的顯色性、燈具的效率、照明節(jié)能、國家政策及照明產(chǎn)品的成熟性等方面綜合考慮,選擇LED光源作為照明光源。

照度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為300 lx的場所,采用LED、熒光燈時(shí)分別對進(jìn)行照度及功率密度計(jì)算。LED燈具照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)如圖1所示。

圖1　LED燈具照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)

LED照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)如表1所示。

表1LED照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均勻度工作面—3492414380.691地板203071843620.602天花板7071622870.881墻壁5017781239—

注:工作面高度按0.85計(jì)算,維護(hù)系數(shù)為0.8,實(shí)際能效為5.42 W/m2。

熒光燈照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)如圖2所示。

圖2　熒光燈照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)

熒光燈照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)如表2所示。

表2熒光燈照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)300 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均勻度工作面—3322054340.617地板 203071873660.611天花板704428530.644墻壁 5016135239—

注:工作面高度按照0.85計(jì)算,維護(hù)系數(shù)為0.8,實(shí)際能效為7.14 W/m2。

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出,照度300 lx的空間采用LED燈具與普通熒光燈燈具數(shù)量相同,LED每盞燈的功率為42 W,熒光燈每盞燈功率為56 W,采用LED燈具的計(jì)算照度為349 lx,均勻度為0.691,照明功率密度(Lighting Power Density,LPD)為5.34 W/m2;采用熒光燈的計(jì)算照度為332 lx,均勻度為0.617,LPD為7.14 W/m2。兩種燈具的照度都能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,但采用熒光燈的LPD比采用LED燈具的LPD大近2 W/m2。以20 000 m2的綠色公共建筑為例,采用LED照明的用電量比采用熒光燈的用電量少40 kW,以每天亮燈10 h、每年亮燈250 d計(jì)算,每天用電量節(jié)省10×40=400 kWh,每年節(jié)省電量250×400=100 000 kWh。

照度標(biāo)準(zhǔn)為50 lx的地下車庫,對采用LED照明及采用普通熒光燈照明進(jìn)行分析。

LED燈具照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)如圖3所示。

圖3　LED燈具照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)

LED照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)如表3所示。

表3LED照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均勻度工作面—5034560.680地板275034560.680天花板701914220.737墻壁50331944—

注:工作面高度按照地面計(jì)算,維護(hù)系數(shù)為0.8,實(shí)際能效為0.85 W/m2。

熒光燈照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)如圖4所示。

圖4　熒光燈照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)

熒光燈照度計(jì)算燈具分布圖(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)如表4所示。

表4熒光燈照度計(jì)算結(jié)果(照度標(biāo)準(zhǔn)50 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均勻度工作面—6028850.461地板276028850.461天花板70118.1120.749墻壁50197.542—

注:工作面高度按照地面計(jì)算,維護(hù)系數(shù)為0.8,實(shí)際能效為1.59 W/m2。

從計(jì)算結(jié)果可以看出,照度50 lx的空間采用LED燈具與普通熒光燈燈具數(shù)量相同,LED每盞燈的功率為15 W,熒光燈每盞燈的功率為28 W,采用LED燈具的計(jì)算照度為50 lx,均勻度為0.68,LPD為0.85 W/m2;采用熒光燈的計(jì)算照度為60 lx,均勻度為0.461,LPD為1.59 W/m2。兩種燈具的照度都能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,但采用熒光燈的LPD約為采用LED燈具的2倍。

因此,在照度標(biāo)準(zhǔn)要求較低的場所,LED照明代替普通熒光燈照明,更能體現(xiàn)LED照明的節(jié)能優(yōu)勢。在建筑照明控制中再配合采用一些智能照明控制,將更進(jìn)一步提升照明系統(tǒng)的節(jié)能。

LED照明的優(yōu)勢不僅僅體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)節(jié),而且還體現(xiàn)在多變幻、高新尖等方面。比如在多變幻方面,在計(jì)算機(jī)控制下,LED光源可以利用三基色原理發(fā)出不同顏色的光,同時(shí)這些不同顏色的光可以隨意組合,形成豐富多樣的動(dòng)態(tài)變化效果;在高新尖方面,由于LED光源是低壓微電子產(chǎn)品,可以融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等技術(shù),因此LED光源是數(shù)字化信息化的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)在線編程、無限升級、靈活多變等多種功能,這是LED光源的半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)的體現(xiàn)。

3結(jié)語

綠色照明是從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境角度提出的,實(shí)施綠色照明不僅能夠節(jié)省電力,且能減緩能源消耗。LED 燈具的推廣,不僅需要依靠電氣設(shè)計(jì)人員,更需要政府對LED綠色照明的投入與推廣,以及建立、健全LED照明質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系,進(jìn)一步加大產(chǎn)、學(xué)、研合作力度,降低LED成本。未來LED照明將引導(dǎo)照明產(chǎn)業(yè)的方向,成為未來照明的主體。

參考文獻(xiàn)

[1]呂向東.LED綠色照明節(jié)能淺析 [J].港口科技,2011(10):18-20.

[2]王霞.LED照明亮度智能無級控制控制系統(tǒng)在城市中的應(yīng)用[J].交通科技,2009(1):92-94.

[3]竇林平.國內(nèi)LED照明應(yīng)用探討[J].照明工程學(xué)報(bào),2011(6):51-58.

[4]GB 50034—2013建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

Application of LED Lighting in Green BuildingLIFaqi

(Nanjing Municipal Design and Research Institute Co., Ltd., Nanjing 210008, China)

Abstract：At the present stage,the national vigorously promotes the construction of green buildings.Some provinces and municipalities strictly require that the new civil construction must meet the requirements of green building,which the building area using by LED lighting must meet a certain proportion.Combining by an example of a green public building,this paper analyzed the energy saving of LED lighting and the ordinary fluorescent lamp lighting.It is pointed out that LED lighting can even embody the energy saving advantage in place of lower illumination requirements.LED will be effectively popularized in the future.

Key words:green building; LED lighting; ordinary fluorescent lamp; luminance; energy saving

收稿日期：2015-07-08

中圖分類號：TU 201.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-8417(2016)01-0029-03