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1、4.2.照明的基本觀念(一)照明用電之比例台灣屬於亞熱帶型氣候，電力尖峰發生在夏季，用電最多的是空調用電，照明用電所佔比例則隨行業別不同變化很大。表4.2-1為各行業中各項用電比例，醫院的照明用電佔11%為最少，百貨業則高達47%。各項用電所佔比例，可以作為用戶制定節約能源策略之重要參考。表4.2-1 各行業各項用電比例行業別用電設施 辦公大樓用電比例(%)醫院用電比例(%)百貨業用電比例(%)照明插座44 1147空調系統483638通風換氣2.5166電梯其他5.5379(二)照明之重要性照明的重要性可以用表4.2.2來呈現。人類利用五官攝取資訊，最重要的就是視覺(眼睛)，高達87 %，其
2、餘為聽覺(耳朵)、嗅覺(鼻子)、觸覺(皮膚)和味覺(舌頭)，加總才佔13 %，可見照明非常重要，所以雖然要節約照明用電，但也不可以虧待眼睛。表4.2.2 照明的重要性感覺的種類攝取資訊能力(%)視覺(眼睛)87聽覺(耳朵)7嗅覺(鼻子)3.5觸覺(皮膚)1.5味覺(舌頭)1(三)照明與人生之關係人類的活動和照明息息相關，各種不同的活動其照明需求也不同，如表4.2-3所示，休閒照明(以住家為代表)以舒適為主，照度不需要很高，但照明品質要高；反之，行動照明(以開車為例)安全最重要，照度要夠高，照明品質則不計較；至於工作照明(辦公場所)以明視為主，照明的量與質需並重。表4.2-3 人類活動與照明需求
3、活動狀態照明需求生理(量/照度)心理(質)代表場所休閒舒適低高住宅工作明視中中辦公室行動安全高低道路(四)照明投資與亮度感覺照明的亮度以照度來衡量，單位是勒克斯(Lux或lx )。人類的眼睛對於亮度的感覺是對數(Log)關係，對數關係有抑強助弱的效果，所以在電影院中地面照度約為10-3 lx，眼睛仍然可以認路，而在看完電影走出戶外面對大太陽時，照度立即升高達105 lx，兩者照度相差108，也就是相差一億倍，但眼睛仍然可以調適而不會被燒壞。如表4.2-4所示，照明投資和照度成線性關係，簡單來說，裝設燈具數量和照度成正比，所以裝設兩倍數量的燈具就可以獲得兩倍照度，但是人眼的亮度感覺和照度卻是對數
4、關係，所以兩倍的照度只有增加0.3倍的亮度感覺，因為，而如果想要兩倍的亮度感覺，就要增加十倍的燈具，投資極為可觀。照明投資與亮度感覺的關係，對於照明節能的觀念影響重大，例如以讀書為例，如果感覺房間整體照度500 lx太低，想要增加照度為1,000 lx時，加裝兩倍燈具太貴，所以只需加裝檯燈，局部加強書桌照度就可以了。表4.2-4. 照明投資vs.亮度感覺照度(lx)設備投資(線性linear)亮度感覺(對數log)10112021.3100102(五)照度推薦質通常電機的標準大都是規定值，例如直徑為2.0mm的銅線安全電流為20 A，電機工程師設計分路負載電流時不得超過。但是照明設計標準卻都是
5、推薦值，僅供參考，主要原因就是眼睛對亮度的對數感覺可以適應的範圍極大。所以照度推薦值是一個範圍，如表4.2-5.醫院CNS照度標準所示，例如以開刀房為例，照度推薦值為750-1500 lx；診療室照度推薦值為300-750 lx。如前節所述，300 lx和750 lx的投資相差了2.5倍，照明節約能源可以依據這種特質，加上局部加強照明而設計。表4.2-5.醫院CNS照度標準(六)照明品質1：輝度照明量的基準，就是照度(lx)。然而照明質的標準很多，包含輝度、眩光、色溫度及演色性等，一般人不十分了解，首先介紹輝度。輝度，簡單的說就是刺眼的程度，光源越小就越刺眼，人眼的感覺也不舒服。例如100 W
6、的亮度高但燈泡面積小，其輝度大，直視感覺刺眼；如果，100 W燈泡外加磨砂燈具後，光源面積加大，輝度變小，就不刺眼。照明設計時，必需考慮作業對象(工作面)和周遭物件的輝度差異，就是輝度比。輝度比過大，長期會使眼睛疲勞及不舒服，辦公室輝度比的建議值如表4.1-9所示。表4.2-6. 辦公室輝度比建議值作業對象：周圍1：1/3作業對象：遠處陰暗面1：1/10作業對象：遠處明亮面1：10(七)照明品質2：眩光眩光就是令人不舒服的照明。眩光的種類有三種，包含直接眩光、反射眩光和背景眩光。直接眩光是直視光源所產生，輝度大且讓人刺眼而不舒服；反射眩光是因反射光源而產生，如圖4.2-1所示，有些反射是好的，
7、在檢查物體表面時需要少許反射，如(c)所示，有些則會造成眩光如(d)，就應避免。背景眩光，則是因為主題較暗而背景太亮而產生。圖4.2-1. 反射眩光(八)照明品質3：演色性演色性，簡單說就是顏色逼真的程度。人類對顏色的初體驗是以太陽照射下的顏色為基準，然而陽光下的顏色也隨時間改變，例如日出和日落時分，太陽的顏色偏紅，正午的陽光則呈藍白色，這些也會影響我們對顏色的判斷。所以演色性的基準，以太陽升起兩小時和日落兩小時為基準，其對物體的演色性為100 %。人造光源中，白熾燈泡和鹵素燈所發出的光線包含所有光色，其演色性為100 %，適合用在家庭或博物館；鈉光燈只呈現黃色，演色性最差，只有20 %，但其
8、發光效率最高，適合用在高速公路交流道或隧道，另外，辦公室最常用的日光燈，演色性則在60-85 %之間，適合使用在大多數場合，如表4.2-7所示。表4.2-7. 演色性與使用場所等級指數光色使用場所1Ra85%冷色暖色紡織工業住宅、餐廳270%Ra85冷色(台灣)辦公室、學校、百貨公司其他Ra30%道路(九)照明品質4：色溫度通常溫度高令人覺得熱，溫度低則寒冷；至於顏色，紅黃色令人覺得熱，藍白色覺得冷。兩相對應，我們感覺紅黃色溫度高，藍白色溫度低，然而照明領域所說的色溫度是以黑體加溫定義而成。當黑體加熱至約2,000 K以上開始發出紅色光，3,000 K發出黃光，6,500 K發出白光，10,0
9、00 K成為藍白光，所以黃光的色溫度低，但是感覺溫暖；藍白光的色溫度高，反而感覺寒冷。此外需注意的是，照明的色溫度和我們對一般顏色和溫度的感覺完全相反。以省電燈泡的兩種顏色為例，黃色給人溫暖的感覺，其色溫度約為3,000 K；白色則令人感覺寒冷，其色溫度卻較高，為6,500 K。如表4.2-8所示，3,300 K的燈泡給人溫暖的感覺，適合用在家庭；5,000 K以上的水銀燈給人清冷的感覺，非常適合用在辦公室，讓上班的人都很有精神。表4.2-8. 色溫度與感覺色溫度光色感覺場所3,300 K以下(燈泡)暖色溫暖住宅3,300-5,000 K(日光燈)中間中間5,000 K以上(水銀燈)冷色清冷辦
10、公室照明設計時，也要注意色溫度和照度的關係，如圖4.2-2所示，色溫度高照度低，讓人有冷的感覺；反之，色溫度低照度高，讓人覺得燥熱。電視上有一個廣告說，留一盞燈給夜歸的人，應該要留一盞黃色小燈泡，才會令人覺得溫暖，可千萬不要留一盞小日光燈，因為小日光燈照度低色溫度高，反而讓人覺得寒冷。舒適熱冷圖4.2-2. 色溫度vs.照度(十)光源的種類和特性燈泡的效率和壽命都最低，但是價格便宜，演色性最好，所以最常用在家庭等需要氣氛的場所；改良的鹵素燈壽命較長，效率更高，主要大量使用在百貨公司和博物館；日光燈，價格便宜，演色性中等，色溫度清冷，比較適合在辦公場所；低壓鈉氣燈，效率最高、演色性最差，適合用在
11、高速公路交流道、隧道等場所；高壓水銀燈，效率高，光度強，適合大廳、運動場等挑高照明。表4.2-9是常用光源種類及其特性，瞭解光源的特性對於照明設計和節約能源非常重要。表4.2-9. 光源種類與特性特性燈泡/鹵素燈日光燈(含安定器)低壓鈉氣燈高壓水銀燈效率(lm/W)10/2055-80100-20030-65壽命(h)1,000/10,00010,00015,00020,000演色性(%)10070-8520-3050-70光色暖和清涼燥熱清涼4.3.照明節約能源(一)照明建議近年來大量使用自動化家具，幾乎人人一台電腦，在使用電腦時，可以調整CRT螢幕，避免燈具影像投應在CRT上造成眩光，或是
12、改用LCD螢幕。桌面使用大片玻璃，會造成反射眩光，最好改用綠色墊板，此外，電腦螢幕垂直照度最好要有300 lx才足夠，螢幕週邊照度至少500 lx，以免和螢幕亮度造成太強烈的輝度比，使眼睛不舒服。(二)燈具維護的重要性新裝設合乎規定的照明設備，使用三年之後，照度只剩下原設計值的44 %，如圖4.3-1所示，這張圖可以讓我們深刻體認照明維護的重要性，其重要性如下：1.清掃燈管燈具之後，光出力可以增為55 %。2.更換不亮燈管，可再增加5 %光度。3.燈管全部換新，光出力可提高至75 %。4.修正電壓降，可以再增加3 %。5.天花板及牆壁重新油漆，可以提高至91 %。6.最後，將所有燈具換新，才可
13、以回復原始設計100 %光出力。圖4.3-1. 照明維護的重要性(三)照明節約能源的方法照明用電是否合乎規定，最簡單的方法就是計算照明負載密度。依據傳統標準照明(含插座)負載密度為20 W/m2，新加坡政府為節約能源，訂定新標準為15 W/m2，ASHARE 90.1要求更為嚴格，成為14 W/m2。所以各用電戶可以用照明變壓器平均負載，和辦公室樓地板面積計算照明負載密度，以判斷是否需要改善照明用電。對於超高照度需求的場所，例如製圖室，照度需求為1,500 lx，全辦公室基本照度可以設計成500 lx，繪圖桌再利用檯燈局部加強照度1,000 lx，可以節省大量照明能源。挑高的大廳，可以採用高效
14、率的複金屬燈，壽命長、演色性佳，可以兼顧優良照明、維護和節約能源的任務。辦公大樓的窗戶可以加裝玻璃隔熱紙，除了可以節省冷氣能量外，也可以降低室內和室外的輝度比，提升照明品質。(四)日光燈與電子安定器醫院照明使用最多的是日光燈，數量龐大，是照明節能最主要的對象。以40 W日光燈耗電分析，傳統燈管耗電40 W，傳統安定器耗電10 W，燈管部分，近年來大量改用新型T管，耗電為38 W，更新型的T5為36 W，至於安定器，則以改用電子安定器為主要訴求。電子安定器的優點有：A.省電20-25%B.功率因數95-99%C.不閃爍、噪音低、安全性依照現行改善情況分析，將傳統安定器汰換為電子安定器，根據專家的
15、經驗，只要兩年就可以回收投資，是照明節約能源最可行的方法。此外，40W雙管日光燈比20W四管更為省電，日光燈直管優於彎管，也是照明節能應具備的常識。(五)照度計：照明的基本需求量就是照度，所以照度計是照明設計和節約能源最基本的測量儀器。照度計價格不高，可是真正購置照度計的機構並不多見。電機檢驗已經成為必需，電機人會定期測量設備的絕緣、耐壓等安全事項，電流表、電壓表等儀器也會定期校正，但是照明設備除了安裝完成驗收測試之外，只有極少數電機人會定期測量照度。然而新品於裝設三年後，只剩下44 %照度，沒有測量照度即執行照明節約能源，當然會迷失方向。伍、醫院空調設計5.1.醫院空調之特性醫院空調除具有一般舒適空調之
