采光与绿色照明

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1、公共机构主要节能技术运用和改造管理 采光与照明 詹庆旋 绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最 大限度地节约资源（节能、节地、节水、 节材） 、保护环境和减少污染，为人们 提供健康、适用和高效的使用空间，与自 然和谐共生的建筑。 什么是绿色建筑？ 绿色照明是节约能源资源，保护环境，有 利于提高人们生产、工作、学习效率和生 活质量，促进身心健康的照明。 绿色照明是绿色建筑的重要组成部分 绿色照明以人为本，实施照明节能要以保证 照明品质为前提，并兼顾环境保护。 什么是绿色照明？ 我国在19962005年“九五”、“ 十五”期间，曾先后开展了两期绿色 照明项目，累计节电590亿千瓦时， 减少二氧化碳排

2、放1700万吨（碳计） ，二氧化硫53万吨，取得显著的经济 和环保效益。绿色照明“环保、节 能、健康”的宗旨已深入人心。 我国绿色照明的发展 绿色照明行动在继续 2009年7月24日国家发改委、联合国开发计划署（UNDP）、全球环 境基金（GEF）合作项目“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯” （2009-2012）启动。联合国秘书长潘基文出席签字仪式 2009年9月国家发改委等六部委联合发布半导体照明节能产业发展 意见 2011年11月住建部发布“十二五”城市绿色照明规划纲要 2012年11月 国家发改委发布半导体照明应用节能评价技术要求 （2012年版） 2013年1月1日 国务院批准绿色

3、建筑行动方案 2013年1月31日 国家发改委等六部委联合发布半导体照明节能产 业规划 2012年完成报批的与照明节能有关的设计标准规范：城市照明规划规 范、城市照明节能评价标准（以上新编）；建筑照明设计标准 、建筑采光设计标准（以上修订） 人工光环境消费大量电力 2010年全球电气照明消费30,000 亿千瓦时的电力 人工光环境消费大量电力 城市、建筑与生活离不开灯光 美国建筑消费1/3的能源，2/3的电力，1/8的水资源.。 美国2010年照明用电约7000亿千瓦时 全球照明用电占电力消费量的17%；我国约为13% 2012年我国全社会用电量达到49591亿千瓦时；推算照明用电 达到644

4、7亿千瓦时，超过7个三峡电站的发电量， 人均照明用电量近500千瓦时 （2010年我国照明用电量约为5000亿千瓦时） 2011年2月曾在德国对3,145位办公室工作人员做了调 查，问题是“如果你来设想理想的办公场所，你认为什 么是特别重要的？” 结果：“光/照明/明亮的房间”获得了优先认可。 理想办公场所的标准 光/照明/明亮的房间 安静/或者隔音办公室 现代化/高性能的技术设备 适合的气候/空调 充足的空间 符合工效学的桌椅 愉快的环境/友好的同事 通风/打开窗子 装饰（图画、植物等） 大窗户 “公共机构办公建筑应当充分利于自然光，使用 高效节能照明灯具，优化照明系统设计，改进电 路控制方

5、式，推广应用智能调控装置，严格控制 建筑物外部泛光照明及外部装饰用照明” 公共机构节能条例第32条 （国务院2008年8月1日 ） 公共机构绿色照明应遵守 公共机构节能条例 光度量和光的颜色 光度量：1、光通量 单位：流明 lm 2、发光强度 I 单位：坎德拉 cd 3、照度 E 单位：勒克斯 lx 4、亮度 L 单位：坎德拉每平方米 cd/m2 光的颜色定量表达： 1、色表色温 K 2、显色性 一般显色指数 Ra 0100； 特殊显色指数 Ri 0 100 光通量 按照标准人眼 视觉特性评价的辐射通量 单位：流明 (lm) 照度 E 受照面上接受的 光通量的面密度 单位：勒克斯 (lx) 1

6、lx = 1lm/m2 亮度 L 在给定方向上发 光强度的面密度 单位：坎德拉每平方米(cd/m2) 对于漫反射材料： 发光强度 I 单位立体 角内发射的光通量与该 立体角之商 单位：坎德拉 (cd) 光度量和光的颜色 与照明密切相关的两个色度量 色温 Tc 当光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时，该黑 体的绝对温度为此光源的色温，单位为K。 显色指数 CRI 光源显色性的度量，以被测光源下物体颜色与 参考标准光源下物体颜色的相符程度来表示，符号为Ra（一般显色指 数）。 参考标准光源的显色指数为100 光源的相对光谱功率分布(复合光） 日光 白炽灯 荧光灯（高级 ） 金属卤化物灯 高压荧光

7、汞灯 高压钠灯 光的颜色质量 色品色温 显色性显色指数 不同色温室内环境感受的差异 不同显色指数Ra的显色效果 采光设计标准 天然采光设计以采光系数作为天然光照明的定量指标， 以“C”表示 采光系数： En在全阴天空漫射光照射下，室内给定平面上某一点 所产生的照度（lx）； Ew与室内给定平面上某一点照度同一时间，在室外无 遮挡水平面上由全阴天空漫射光所产生的室外照度。 充分利用自然光 采光系数设计标准值= KC 我国的光气候分区 室外天然光临界照度考虑室内完全用天然光照明时的室外最低照度，用于规定 采光系数标准值。 充分利用自然光 采光效果的模拟计算 采光模式指南（Daylighting P

8、attern Guide） 美国爱达华大学和华盛顿大学合作开发的一个在线免费互动的采光设计工具 面积过大的天窗和玻璃幕墙引进过 量自然光的同时，也将大量的日光辐 射热引入室内，夏季增加空调制冷的 负荷；冬季则有大量的供暖热量从大 面积的玻璃逸出，对节能不利。 光和热的能源利用要取得平衡 长沙市高铁车站候车大厅 室内天然光的调节 充分利用自然光 为了增加和调节室内天然光，实践中已经有各式各 样的控光装置。 德国Wiesbaden市的一组办公楼南向采用自动调节 的复式遮阳板，日光强烈时遮蔽大部分日光（图a）， 阴天时则把天空光反射到室内（图b），北向采用固定 式反光板（图c）遮阳板的自动调节与室内

9、供暖和制冷系 统的控制连接，保证室内有舒适的温度，并且低能耗。 b c a b c 充分利用自然光 利用光敏传感器跟随室外光线变化自动调整室内天然光不足区域的 照明，使工作面上的照度保持稳定。 充分利用自然光 另一类增加室内天然光的方法是利用管式天然光导光系统，它可以 把天然光输送到不能直接受天然光的空间。按装置的构造形式天然光 导光系统可分为主动式和被动式。主动式管式天然光导光系统有追踪 日光的定日镜，可以把日光和天空光都引入室内，但结构复杂，成本 高，不容易普及。被动式导光管仅导入天空光，结构比较简单。 奥运会柔道跆拳道馆 被动式导光 管应用案例 光伏照明 光伏照明并非零能耗照明，制造太阳

10、能电池板要耗费大量电力； 目前常用的晶硅光电池的光电转换效率平均只有1520%； （每平方米晶硅电池太阳能光伏组件的年发电量：年日照时数 2000小时，年发电量200KWh/m2) 太阳能光伏组件的发电量受材料、天气、电池板角度等因素影响较大 ； 太阳能发电在白天，照明应用在晚上，因此需要蓄电。蓄电增加成本 ， 蓄电池维护不当会造成严重的环境污染； 在没有电力供应的地区，集中式太阳能发电供照明应用优于分散式； 如能并入市电电网效果更好； 在有电力供应的地区，是否采用光伏照明要根据切实的全寿命周期经济 分析后确定。 电光源的发展 三代电光源：1879 第一代热辐射光源（普通白炽灯，卤钨灯） 第二

11、代气体放电光源（荧光灯，低压钠灯； 高强气体放电灯 HID 高压汞灯，高压 钠灯，金属卤化物灯） 第三代固态照明光源SSL（半导体发光二极 管LED, 有机半导体发光二极管 OLED等） 公共机构办公建筑常用照明光源 直管型荧光灯（1、2、3）， 单端荧光灯（4）， 紧凑型荧光灯（俗称节能灯5、6、7）， 金属卤化物灯 （8、9、10）， 卤钨灯（11、12），LED灯（13、14、15），LED模组（16、17、18、19、20） 电光源的主要技术性能指标：1、发光效能 lm/ W 2、光的颜色 3、寿命 4、电气附件及控光性能 灯型功率（W）光通量（lm）光效（lm/W) 显色指数（Ra

12、） 1 直管荧光灯26mm18-70870-620061-8985-98 2 直管荧光灯16mm14-801100-615067-10485-93 4 单端双管荧光灯 16-80950-650067-10080-93 6 单端2U型荧光灯（节能灯） 10-42600-320060-7580-90 7 单端自镇流荧光灯（节能灯 ） 8-30380-194048-6680-90 8 单端陶瓷金卤灯20-4001600-410080-10880-85 10 双端陶瓷金卤灯 70-1505100-1450073-10475-95 11 卤钨灯（带反射器） 10-100350-33000-100 14

13、LED灯（带反射器，低压）4.5-10180-450-80-90 15 LED灯（替代白炽灯）2-1295-90045-7580-90 17 LED灯（直管型26mm）11-30630-260058-8570-85 19 标准化的LED模组9-39800-300052-8580-95 办公建筑常用照明光源性能指标 本表源自 licht.wissen 04 Office Lighting 注：单位为坎德(cd） 产品居民 （亿只） 工业 （亿只） 商业、公共 （亿只） 全 国 在用量 （亿只） 占有率（ ） 普通照明产品16.081.572.0319.6827.50 其中：白炽灯12.840.5

14、60.5313.9319.46 卤钨灯1.090.090.721.902.66 传统高效照明产 品 25.737.4718.5351.7372.30 其中： 紧凑型荧 光灯（节能灯） 19.352.237.7729.3541.02 直管荧光灯6.384.3310.6221.3329.81 高压钠灯0.090.030.120.17 LED照明产品0.020.120.140.20 合计41.819.0420.5671.55100 2010年我国各类用户照明产品在用量及占有率 本表源自国家发改委等六部委半导体照明节能产业规划 2013-1-31 电光源的发展 发展：T12(38mm) T8(26mm

15、) T5(16mm) T5 灯管的优点： 1、光效高，见表1 2、体积小，节省材料和运费 T12灯管为1.361立方米（100%） T8灯管为0.637立方米 （47%） T5灯管只有0.231立方米（17%） 3、灯管的长度调整为1148毫米，使灯具长度 减小到1200毫米以下，节省了灯具材料， 也与600毫米的顶棚板材模数匹配，便于安装。 公共建筑的室内照明，目前荧光灯仍是电光源的主角 T12, T8, T5灯管的比较 电光源的发展 类型 管径 (mm) 长度 (mm) 灯功率 (W) 光通量 (lm) 光效 ( lm/W) 镇流器 T1238120040320080电感 T826120036335093电感 T5161148282900104电子 表1 不同管径的荧光灯光效比较 T5灯管与电子镇流器的组合比T12灯管光效提高30% 电光源的发展 新一代MW陶瓷金卤灯 315W 210W 竖置灯头在上水平位置竖置灯头在上水平位置 光通量 lm38700387002415024150 光效 lm/W1231231151