LED燈具在浦東機場航站樓應用的經濟性分析

林建海 毛 亮

(上海國際機場股份有限公司，上海 200335)

1 背景

節能減排是我國的一項基本國策。通過提高公共設施能源利用效率，發揮公共設施在全社會節能減排中的表率作用，體現國家對節能減排的重視，已成為國家長期戰略的重要部分。

機場航站樓作為公共建筑設施，建筑面積和客流量大，各種照明電器設備安裝密度高，單位建筑面積耗能量大，且全年運行沒有節假日，節能減排潛力巨大。

LED光源是新世紀光源行業的希望，其眾多優點預示著將迅速取代傳統光源，本篇將分析LED燈具在浦東機場航站樓的應用前景。

2 LED燈具介紹

LED是利用半導體的P-N結電致發光原理制成的一種半導體發光器件。其發光的基本原理是利用LED內原本分離兩端的電子和空穴，在外加正向電壓后相互結合時將電能轉化成光能，能量以光的形式釋放出來。

由LED發光二極管制成的LED燈具從外觀上與常用燈具保持一致，安裝非常方便。例如，圖1中的LED日光燈的設計與傳統熒光日光燈管一樣，更換時不需改換接口支架，不需改變線路，只要將啟動器和整流器取下，再把燈管插入支架旋緊即可。同樣，圖2中的LED筒燈，安裝方法也和傳統節能筒燈的安裝方法完全一樣，只是少了整流器等部件，多了一塊電源模塊，安裝非常簡單。圖3為LED日光燈和傳統熒光管日光燈的線路圖對比，從中可以發現LED燈具的線路更為簡單可靠。

圖1 LED日光燈外觀

圖2 LED筒燈外觀圖

圖3 LED日光燈和傳統日光燈的線路圖

3 LED燈具八大特點

LED光源具有亮度高、功耗小、壽命長、工作電壓低、易小型化等優點。近幾年來，由于LED的芯片和封裝技術大幅提高，它得到迅猛的發展和廣泛的應用?？傮w來說，LED燈具有以下8個特點，所有特點都緊緊貼近且利于機場航站樓的現場運作:

(1)高效節能:用同等照度的光源來做比較，平均而言LED照明燈的功耗，是第一代白熾燈的1/9左右，是第二代節能燈的40%左右。

(2)超長壽命:半導體芯片發光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時 (普通熒光管日光燈/節能燈使用壽命只有八千小時)，且頻密開關不影響燈管壽命，利于樓宇自控BA系統進行精細控制。

(3)健康清潔:光線中為不含紫外線和紅外線，不產生有害輻射。普通熒光管日光燈是紫外輻射激發熒光粉轉換為可見光，LED日光燈是藍光芯片經黃色熒光粉轉換白光;光源波寬，可以控制在可見光內，不產生紫外線。這個特性使LED燈具不招蚊蟲，不會像傳統的燈具那樣，有很多蚊蟲圍繞在燈源旁，室內會變得更加干凈衛生整潔，這點對機場航站樓候機環境尤為重要。

(4)發光效率高:所需電壓、電流較小，90%的電能轉化為可見光，整體發熱非常小，相對傳統光源的高熱的整流部件，其消防安全系數也相應提高。

(5)運行冗余度高:傳統的日光燈是通過整流器釋放的高電壓來點亮的，當電壓降低時則無法點亮。而LED日光燈運行電壓可調80V－245V，在一定范圍的電壓之內都能點亮，還能調整光亮度。這個特性保證了當局部區域供電的電壓出現波動，照明仍然可以正常工作。

(6)故障影響較小:普通熒光管日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會產生100～120次的頻閃。LED日光燈是把交流電直接轉換為直流電，不會產生閃爍現象。LED燈進入生命周期后，燈管故障特征為不亮，不會像普通燈管發黃發黑，無頻閃，不會影響周邊環境質量，這點對機場航站樓日常運行非常重要。

(7)綠色環保:不含汞等有害元素，利于回收，而且運行時不會產生電磁干擾。機場航站樓將不會為處置大量廢棄的普通熒光管而煩擾。

(8)堅固牢靠:LED日光燈燈體本身使用的是環氧樹脂而并非傳統的玻璃，更堅固牢靠，即使砸在地板上LED也不會輕易損壞，適于像機場大批量采購/存儲/更換燈管。另外由于其超長壽命，也極大地減少了維護次數，節約人力成本。

4 單只LED光源經濟性分析

為了全面分析LED光源的經濟性，我們首先選擇亮度指標相同的單只普通熒光燈具和LED燈具進行對比，綜合“市場價格，年運行能耗，維護成本”三個方面因素。

(1)比對一組:

①浦東機場T2航站樓大量使用的“T8 1.2米40瓦日光燈”

②LED市場流行的“T8 1.2米18瓦LED日光燈”

比對結果如表1所示。

表1 單只LED日光燈和傳統日光燈經濟性比較表

(2)比對二組:

①浦東機場T2航站樓大量使用的“6寸筒燈，雙支節能燈，每支功耗為26瓦，共52瓦”

②LED市場流行的“6寸LED筒燈功耗為12瓦”

比對結果如表2所示。

表2 單只LED筒燈和傳統節能筒燈經濟性比較表

5 浦東機場航站樓LED燈具經濟性分析

上海浦東國際機場航站樓光源種類主要分為大功率的金鹵投射燈和金鹵桿燈、以及大量的普通管型日光燈、節能筒燈和金鹵筒燈，本篇以管型日光燈/節能筒燈/金鹵筒燈進行分析。

浦東機場有兩座航站樓——T1和T2。兩座航站樓的燈具數量分別見表3和表4。

機場航站樓的智能照明控制方式有三種:常亮、光控和航班控制。常亮是指區域內沒有外部光源照射，照明設備需要常年開啟;光控是指根據區域內的照度值，選擇性開啟照明設備，一般情況下，白天自動關閉，晚上及照度不足時自動打開;航班控制是在光控的基礎上，增加航班運行區域的判斷，如果該區域內有航班，自動打開照明設備，反之關閉照明。

浦東機場航站樓內的智能照明控制模式有以下兩種:

(1)常亮加航班控制，稱之為“模式A”。模式A是指，大部分時間段照明為開啟狀態，當天航班結束時關閉照明，次日凌晨航班開始時開啟照明。本篇中按一般情況，凌晨1時航班結束關閉照明，凌晨5時航班開始打開照明，每天照明設備開啟時間為20小時。

(2)光控加航班控制，稱之為“模式B”。在日照光控的情況下，一般晚上6時開啟照明，凌晨6時關閉，同時假設晚上航班12時結束。那么B模式下的照明的開啟時間為晚上6時開直至晚上12時關閉。在模式B中，航站樓的禁區內/外、出發/到達的關閉時間都是不同的，同時每個區域根據航班間隙也有各自的開關控制，在本篇預測中，假設每天照明開啟時間為6個小時，不考慮陰雨天對照明控制的影響。

表3 T1航站樓照明燈具分布和數量表 (不含長廊0米層和室外區域)

表4 T2航站樓照明燈具分布和數量表 (不含長廊0米層和室外區域)

5.1 T1航站樓LED日光燈和筒燈的節省用電量計算

條件一:模式A下照明燈具每日運行20小時，年運行小時數為7300小時;模式B下每日運行6小時，年運行小時數為2190小時。

條件二:T1普通熒光日光燈為某公司的58W T8燈管，與LED日光燈的瓦數差為40瓦;普通雙支節能筒燈是2×42W，對應LED筒燈的瓦數為20瓦，二者之差為64瓦;金鹵筒燈70瓦，與20W的LED筒燈差值為50瓦。

對于表3，分別按模式A和B，由“瓦數差×時間×數量”公式，計算T1航站樓LED燈具的每年節約用電量。具體計算結果見表5。

表5 T1航站樓年節省用電量表

5.2 T2航站樓LED日光燈和筒燈的節省用電量計算

條件1:模式A下照明燈具年運行小時數為7300小時;模式B下年運行小時數為2190小時。為了簡化計算，國際/國內長廊中少量模式A運行的照明還是記為模式B;到達大廳日光燈和筒燈由于半開，計算時數量減半。

條件2:T2的單只普通熒光日光燈為40W，與LED燈差值為22瓦;節能筒燈為2×26瓦雙支，與12瓦LED差值為40瓦;金鹵燈的差值為50瓦。

對于表4，分別按模式A和B，由“瓦數差×時間×數量”公式，計算T2航站樓LED燈具的每年節約用電量。具體計算結果看表6。

表6 T2航站樓年節省用電量表

從表5和6得出T1和T2航站樓的日光燈和筒燈 (節能/金鹵)全部更換成LED的燈具將每年節能6144161度電。

5.3 T1/T2航站樓更換LED燈具的投資總額

根據表5和表6的日光燈和筒燈的燈具數量，以及目前LED市場單價，可以得出LED燈具的投資總額約為593萬元，見表7。其中T2航站樓到達大廳中照明日常半數運行，日光燈2250支和節能筒燈1555只平日不開，也計入更換燈具數量。

表7 航站樓日光燈和筒燈投資表

5.4 傳統燈具年燈具損耗成本

模式A運行下的燈具需要一年更換一次，模式B運行燈具也要三年更換一次 (金鹵筒燈的壽命與熒光燈相仿:6000～9000小時)，按照表1和表2中日光燈和節能筒燈的市場單價，以及金鹵筒燈燈管的市場單價80元，可以得出T1和T2航站樓傳統燈具每年燈具折舊損耗 (見表8)。

表8 浦東機場航站樓日光燈和節能/金鹵筒燈的年損耗成本

6 總結

(1)LED燈具節能效果非常明顯。僅以航站樓的日光燈和筒燈 (含金鹵筒燈)來看，其每年節能將超過6百多萬度電。

(2)回收投資快。從上表中可以看出，LED燈具投資總額接近于LED一年的節能效果，其投資回收期約為一年。

(3)維護成本低。傳統燈具每年維護花費的人力成本也是可觀的，按每根燈5元維護費計算，總的燈具數量近32000只，需要每年16萬維護費。如不及時更換，現場出現的燈具故障數量將十分驚人。

(4)LED燈具運行成本僅稍高于傳統燈具。LED燈具本身4年多的生命周期，在模式A和B的運行下生命周期將被延長至六、七年，折成每年運行成本為不到100萬元。而傳統燈具由于生命周期較短，折算成燈具成本每年需花費70萬元 (見表8)。加上傳統燈具的16萬每年維護成本，非常接近LED的運行成本。

(5)故障率低。LED燈具沒有啟輝器/整流器等易壞部件，且LED燈具發熱量低，運行安全可靠，不易引起電路電器燃爆的事故。

綜合以上節能，低故障率，低維護成本的優勢，LED光源還具有不頻閃，無噪音，光線柔美，不引蚊蟲，燈具環保且回收量小等優秀特點，非常符合機場的實際運行的需要。為了營造更加安全，清潔，舒適的旅客候機環境，提高航站樓的整體服務質量，創建更加節能型的機場，LED燈具作為一種新型的節能、環保的綠色光源產品，必然將迅速走入浦東機場。

［1］邵民杰.浦東國際機場大廳照明設計與節能.上海節能，2000年Z3期.

［2］毛亮.浦東機場候機樓的照明節能方案.百度工程科技文庫.