楊少飛

(華誠(chéng)博遠(yuǎn)工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

0 引言

2021年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告中指出，扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作，制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。在“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，依據(jù)建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，照明系統(tǒng)的節(jié)能成為了電氣專業(yè)需要認(rèn)真思考的一個(gè)問題。

1 碳排放與節(jié)能節(jié)電的關(guān)系

碳排放是關(guān)于溫室氣體排放的一個(gè)總稱或簡(jiǎn)稱。溫室氣體中最主要的組成部分是二氧化碳(CO2)，因此可以簡(jiǎn)單地將“碳排放”理解為“CO2排放”。 碳排放與我們的生活息息相關(guān)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球變暖的因素中，50%是由CO2造成的，而大約80%的CO2來自化石燃料的燃燒。因此，碳排放與節(jié)能節(jié)電有著密不可分的關(guān)系。據(jù)美國(guó)的資料顯示，每節(jié)約1kWh的電能，可減少大量大氣污染物，具體可見表1。

每節(jié)約1kWh的電能可減少的空氣污染物的傳播量 表1

在我國(guó)，建筑業(yè)是經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，帶動(dòng)了上下游50多個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但同時(shí)，全國(guó)建筑全過程碳排放總量占全國(guó)碳排放總量的比重達(dá)到51.3%?！半p碳”戰(zhàn)略背景下，實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能減排尤為重要。這其中，照明節(jié)能有著巨大的節(jié)能潛力。

2 綠色照明的含義：節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適

綠色照明是美國(guó)國(guó)家環(huán)保局于上世紀(jì)90年代初提出的概念。完整的綠色照明概念包含高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適4項(xiàng)指標(biāo)，缺一不可。高效節(jié)能意味著以消耗較少的電能獲得足夠的照明，從而明顯減少電廠大氣污染物的排放，達(dá)到環(huán)保的目的。安全、舒適指的是光照清晰、柔和及不產(chǎn)生紫外線、眩光等有害光照，不產(chǎn)生光污染。

GB/T 50378-2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的第五章“健康舒適”對(duì)照明數(shù)量及質(zhì)量、光生物安全性、LED產(chǎn)品的光輸出波形(舒適性)作為控制項(xiàng)進(jìn)行了規(guī)定；第七章“資源節(jié)約”將滿足照明的功率密度現(xiàn)行值作為控制項(xiàng)，將采用節(jié)能型電氣設(shè)備及節(jié)能控制措施作為評(píng)分項(xiàng)；第八章“環(huán)境宜居”中，將避免產(chǎn)生光污染作為評(píng)分項(xiàng)。 GB/T 50378完整的涵蓋了綠色照明的四個(gè)含義。

需要指出的一點(diǎn)是，照明燈具的生產(chǎn)環(huán)節(jié)也體現(xiàn)了綠色照明的環(huán)保理念。在照明設(shè)備的生產(chǎn)材料方面，國(guó)家也在不斷更新變革。繼國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等五部門2011年發(fā)布了“中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線圖”后，照明產(chǎn)品又將迎來第二次重大市場(chǎng)變革。

環(huán)保部于2017年8月16日宣布生效的《關(guān)于汞的水俁公約》規(guī)定，從2021年起，中國(guó)將逐步淘汰公約中要求的含汞電池、熒光燈產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。VCM(氯乙烯，會(huì)產(chǎn)生含汞廢水)生產(chǎn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)單位產(chǎn)品的使用量在2021年降低50%(2010年的基礎(chǔ)上)。到2032年，要關(guān)停所有原生汞礦的開采。公約將熒光燈產(chǎn)品和高壓汞燈列入被限制和淘汰的產(chǎn)品，涉及的照明產(chǎn)品包括用于普通照明用途的緊湊型熒光燈，用于普通照明用途的直管熒光燈和用于普通照明用途的高壓汞燈。這也將進(jìn)一步推進(jìn)了LED產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的使用。

根據(jù)美國(guó)能源部《半導(dǎo)體照明在通用照明領(lǐng)域的節(jié)能潛力(Energy Savings Potential of Solid-State Lighting in General Illumination Applications)》報(bào)告預(yù)計(jì)，LED照明燈具正在慢慢的成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品。表2所示即為美國(guó)能源部半導(dǎo)體照明市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)分析表。

美國(guó)能源部半導(dǎo)體照明市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)分析 表2

3 關(guān)于T/CECS 643-2019中的照明章節(jié)

在照明系統(tǒng)的能效評(píng)價(jià)方面可以參閱T/CECS 643-2019《公共建筑機(jī)電系統(tǒng)能效分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新建、改擴(kuò)建公共建筑和既有公共建筑機(jī)電系統(tǒng)能效進(jìn)行分級(jí)和評(píng)價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)中涉及的建筑機(jī)電系統(tǒng)，主要包括暖通空調(diào)、給水排水、電氣三個(gè)子系統(tǒng)。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，公共建筑機(jī)電系統(tǒng)能效按照總得分進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，暖通空調(diào)、給水排水、電氣分值均設(shè)定為0分～100分。對(duì)三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，總得分按暖通空調(diào)、給水排水及電氣3個(gè)子項(xiàng)的權(quán)重進(jìn)行取值。其中暖通的指標(biāo)權(quán)重為0.55，給水排水的指標(biāo)權(quán)重為0.15，電氣的指標(biāo)權(quán)重為0.30。公共建筑機(jī)電系統(tǒng)按總得分確定等級(jí)，且每個(gè)子項(xiàng)的得分不應(yīng)低于50分，并分為下列3個(gè)等級(jí)：(1)一星級(jí):機(jī)電系統(tǒng)總得分達(dá)到60～70分;(2)二星級(jí):機(jī)電系統(tǒng)總得分達(dá)到71～85分;(3)三星級(jí):機(jī)電系統(tǒng)總得分達(dá)到86～100分。

標(biāo)準(zhǔn)中照明部分的總得分為：照明產(chǎn)品評(píng)價(jià)10分、功率密度限制評(píng)價(jià)10分、合理進(jìn)行照明控制4分、照明控制方式9分、光導(dǎo)管的利用2分。

綜上，照明部分總分值為35分。占電氣總得分的35%。結(jié)合電氣的指標(biāo)權(quán)重，照明占建筑機(jī)電系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)的11.55分，占總體評(píng)價(jià)超過了10%?？梢姡瑯?biāo)準(zhǔn)對(duì)照明系統(tǒng)的能效評(píng)價(jià)給予了較高的比重。

4 照明產(chǎn)品的評(píng)價(jià)

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)選用高效照明產(chǎn)品給予了10分。具體分值可以歸納為：光源的能效等級(jí)，2分；鎮(zhèn)流器的能效等級(jí)，2分；燈具的效率，2分；燈具的功率因數(shù)，1分；LED照明產(chǎn)品能效，3分。

關(guān)于光源、鎮(zhèn)流器和LED照明產(chǎn)品的能效，國(guó)家已對(duì)各類光源、鎮(zhèn)流器和LED模塊控制器等照明產(chǎn)品發(fā)布了能效標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光源及鎮(zhèn)流器需滿足相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)能效可得1分，達(dá)到一級(jí)能效可得2分。

梳理與照明產(chǎn)品相關(guān)的規(guī)范，包括但不限于以下規(guī)范：GB 17896-2012《管形熒光燈鎮(zhèn)流器能效限定值及能效等級(jí)》，GB 19043-2013《普通照明用雙端熒光燈能效限定值及能效等級(jí)》，GB 19044-2013《普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈能效限定值及能效等級(jí)》，GB 19415-2013《單端熒光燈能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》，GB 19573-2004《高壓鈉燈能效限定值及能效等級(jí)》，GB 19574-2004《高壓鈉燈用鎮(zhèn)流器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》，GB 20053-2015《金屬鹵化物燈用鎮(zhèn)流器能效限定值及能效等級(jí)》，GB 20054-2015《金屬鹵化物燈能效限定值及能效等級(jí)》，GB 38450-2019《普通照明用LED平板燈能效限定值及能效等級(jí)》，GB/T 24825-2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置 性能要求》。

關(guān)于燈具的效率，需滿足GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

關(guān)于燈具的功率因數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)給出的依據(jù)參考了GB/T 31831《LED室內(nèi)照明應(yīng)用技術(shù)要求》、GB/T 24908《普通照明用非定向自鎮(zhèn)流LED燈 性能要求》及GB/T 17263《普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈 性能要求》的相關(guān)條文。值得注意的是，標(biāo)準(zhǔn)的要求略高于以上規(guī)范的要求，也就是在規(guī)范的下限基礎(chǔ)上有所提高。

5 功率密度限制的評(píng)價(jià)

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LPD的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為3檔：第一檔滿足GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》目標(biāo)值，得4分；第二檔在目標(biāo)值基礎(chǔ)上降幅5%～10%，得7分；第三檔在目標(biāo)值基礎(chǔ)上降幅11%～20%，得10分。

據(jù)此可以分析，標(biāo)準(zhǔn)的條文鼓勵(lì)利用高效的照明產(chǎn)品，根據(jù)使用場(chǎng)所，合理選擇燈具類型及數(shù)量，嚴(yán)格控制LPD。值得一提的是在GB/T 50378《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的2019版本中，LPD評(píng)價(jià)的得分由2014版本中的8分調(diào)整為5分，且修改了2014版本中全部達(dá)到目標(biāo)值和主要功能房間達(dá)到目標(biāo)值的不同檔位得分，統(tǒng)一為主要功能房間達(dá)到目標(biāo)值。分值的降低也體現(xiàn)了，對(duì)于功率密度的限制，已經(jīng)由原來的“加分項(xiàng)”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎卷?xiàng)”的需求。

6 合理進(jìn)行照明控制

本條的評(píng)價(jià)重點(diǎn)是照明的控制合理性共計(jì)4分，歸納如下：系統(tǒng)設(shè)計(jì)，1分；重點(diǎn)照明單獨(dú)控制，1分；多種功能要求場(chǎng)所，1分；天然采光區(qū)域獨(dú)立控制，1分。

照明控制的合理性主要體現(xiàn)在按使用條件和天然采光區(qū)域進(jìn)行分區(qū)、分組的設(shè)置。例如，對(duì)于有外窗的區(qū)域，應(yīng)盡量考慮到燈具于側(cè)窗平行布置。對(duì)于教室、會(huì)議廳、多功能廳等場(chǎng)所按靠近講臺(tái)的方式控制。合理的照明控制有助于使用者按需求及時(shí)開關(guān)燈，避免無人管理的“長(zhǎng)明燈”。照明控制可以提高管理水平，節(jié)省運(yùn)行的管理人力，節(jié)約電能。

7 照明控制方式

本條共計(jì)9分，歸納如下：公共區(qū)域的自動(dòng)開關(guān)控制，3分；非工作時(shí)間自動(dòng)降低照度措施，3分；有天然采光區(qū)域隨自然光的控制，3分。

本條需注意與前款提到的“合理進(jìn)行照明控制”的區(qū)別。合理進(jìn)行照明控制意在以區(qū)域進(jìn)行劃分，考察照明控制系統(tǒng)的合理性。本條評(píng)價(jià)的重點(diǎn)則是對(duì)已經(jīng)確定的區(qū)域內(nèi)照明控制方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明尤其是公共區(qū)域的照明，從自動(dòng)控制、時(shí)間控制和自然采光區(qū)域照度控制三個(gè)維度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。采用的照明控制方式，直接影響到了照明系統(tǒng)的節(jié)能與正常使用二者間的平衡關(guān)系，照明節(jié)能的前提也應(yīng)該在滿足基本使用要求的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

8 利用導(dǎo)光管系統(tǒng)

本條鼓勵(lì)采用太陽(yáng)能光源，使其對(duì)人工照明做一定的補(bǔ)充，共計(jì)2分。應(yīng)根據(jù)地區(qū)的氣候特點(diǎn)，綜合考慮充分利用天然光，節(jié)約能源。

9 從設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)角度談標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用建議

在了解了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系后，需要明確其對(duì)工程實(shí)踐的指導(dǎo)意義。標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍是新建、改擴(kuò)建的公共建筑和既有公共建筑機(jī)電系統(tǒng)能效進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。

本文從設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)兩個(gè)角度進(jìn)行剖析，這里提供一個(gè)現(xiàn)有項(xiàng)目應(yīng)用T/CECS 643-2019照明章節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)階段預(yù)評(píng)的參考。該項(xiàng)目位于北京，屬于市屬二級(jí)甲等醫(yī)院，建筑面積65 000m2。照明負(fù)荷安裝功率為449kW。照明燈具以LED光源為主。表3所示為該項(xiàng)目應(yīng)用T/CECS 643-2019照明部分設(shè)計(jì)預(yù)評(píng)價(jià)得分表。

北京某項(xiàng)目應(yīng)用T/CECS 643-2019照明部分設(shè)計(jì)預(yù)評(píng)價(jià)得分表 表3

從考慮照明系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)角度出發(fā)，對(duì)既有公共建筑機(jī)電系統(tǒng)能效進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)，其主要方法有查閱相關(guān)竣工圖、產(chǎn)品樣本、檢測(cè)報(bào)告，并現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)。對(duì)于照明系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，國(guó)家也有相應(yīng)的規(guī)范GB/T 51268《綠色照明檢測(cè)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》作為依據(jù)。

10 LED燈具的現(xiàn)存問題：產(chǎn)品質(zhì)量、色溫與光生物安全性

前文提到了國(guó)家即將迎來的第二次照明產(chǎn)品變革，即LED光源將逐步占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。然而對(duì)于LED產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的推廣，仍存有一下問題。

(1)國(guó)內(nèi)目前LED燈具產(chǎn)品的質(zhì)量良莠不齊，部分LED燈的諧波較大，遠(yuǎn)超過了相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，導(dǎo)致其功率因數(shù)低，并沒有充分發(fā)揮LED燈具較傳統(tǒng)燈具的節(jié)能效果。

(2)大部分LED燈色溫偏高，光線不夠柔和，長(zhǎng)時(shí)間處在這樣的照明環(huán)境中，會(huì)使人感覺不適。

(3)LED產(chǎn)品在光生物安全等諸多領(lǐng)域還存在爭(zhēng)議。根據(jù)GB 7000.1-2015《燈具 第1部分一般要求與試驗(yàn)》中，4.24光生物危害章節(jié)指出，光生物安全方面的要求包括輻射強(qiáng)度、輻射亮度等，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行危害分級(jí)，包括0類危險(xiǎn)(RG0豁免級(jí))、1類危險(xiǎn)(RG1低危)、2類危險(xiǎn)(RG2中危)和3類危險(xiǎn)(RG3高危)共4個(gè)級(jí)別。燈具使用RG0無限制或RG1無限制級(jí)光源或完整裝配后使用的燈具為RG0無限制或RG1無限制級(jí)時(shí)，藍(lán)光危害不適用。然而，所謂RG0的燈具在國(guó)內(nèi)仍沒有相應(yīng)的推廣。

綜上所述，在以節(jié)能為目的選擇LED燈具時(shí)，應(yīng)特別明確LED產(chǎn)品的質(zhì)量要求。人員長(zhǎng)期停留的場(chǎng)所應(yīng)采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 20145《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》規(guī)定的無危險(xiǎn)類照明產(chǎn)品。

11 《建筑電氣系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中照明部分的編制

目前由中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司等主編的《建筑電氣系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，依托于國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《IEC 60364-8-1 低壓電氣裝置：能源效率》，旨在推進(jìn)IEC標(biāo)準(zhǔn)的引入并對(duì)其進(jìn)行符合中國(guó)國(guó)內(nèi)能效評(píng)價(jià)體系的調(diào)整及轉(zhuǎn)化工作。

《建筑電氣系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》將從設(shè)計(jì)能效與運(yùn)行能效兩個(gè)維度對(duì)建筑電氣系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。筆者有幸成為編制組的成員，并參與了其中照明部分的編制工作。對(duì)于照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能效，除了T/CECS 643中的燈具參數(shù)外，對(duì)燈具的功率因數(shù)及LED燈具的質(zhì)量也將作為評(píng)價(jià)重點(diǎn)之一。在設(shè)計(jì)能效評(píng)價(jià)方面，同時(shí)引入了IEC 60364-8-1中室內(nèi)照明的自動(dòng)控制覆蓋度的概念(這一概念在國(guó)內(nèi)也還未有相應(yīng)的參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))。對(duì)于照明系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)能效，提出了采用設(shè)備替換功率的方法作為運(yùn)行能效評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一，并在編制過程中給出了照明質(zhì)量檢測(cè)的詳細(xì)條文解釋說明。

12 結(jié)束語(yǔ)