建筑裝飾工程照明節能設計淺析

文│ 上海市室內裝潢工程有限公司 顧志祥

建筑裝飾工程照明節能設計淺析

文│ 上海市室內裝潢工程有限公司 顧志祥

現代建筑中照明系統是除了空調系統能耗以外的第二大能耗系統，據有關資料統計，目前約占建筑總能耗的四分之一?，F代化的辦公樓、旅館、酒店、展館等建筑依靠大量的燈光照明維持其日常使用，對照明質量的要求越來越高，照明系統能耗占建筑總能耗的比重也越來越大。因此，現代化的建筑不僅需要足夠的工作照明和舒適的視覺環境，而且需要設計人員盡可能地掌握現代先進的節能技術以減少照明系統的能源消耗，簡單地講就是要掌握“滿足需要”和“節約能源”兼顧的設計理念。

1 影響照明能耗的因素

照明設計首先要考慮的就是“滿足需求”，也就是要滿足建筑物內部各工作生活場所對照度水平、環境顯色性的要求，使其符合國家標準、規范及有關規程。在此前提下，應盡可能地采用各種照明節能技術以減少能源消耗?！督ㄖ彰髟O計標準》GB 50034-2004提出了照明功率密度值（LPD值）的概念，規定了居住、辦公、商業、旅館、醫院、學校和工業七類建筑的最大允許LPD限值。LPD值是衡量照明系統是否節能的量化指標，一個房間或場所的LPD值不應超過標準規定的限值，LPD值越低則照明系統越能達到節能的目的。因此，照明節能的關鍵就是在保證照度值的前提下降低LPD值。

探討和分析影響照明能耗的主要因素，可以從LPD值的理論計算入手，找出影響LPD值的參數。首先，我們來看LPD值（單位：W/m2）的計算公式：

式（1）中：P—單個光源的輸入功率（含配套整流器或變壓器功耗），單位：W；

PL—單個光源的額定功率，單位：W；

PB—光源配套鎮流器（或變壓器）的功耗，單位：W；

S—房間或場所的面積，單位：m2。

其次，引入平均照度Eav（單位：lx）和光源的光效（含整流器）ηS的計算公式：

式（2）中：N—光源數量；

Ф—單個光源的額定光通量，單位：lm；

U—利用系數；

K—燈具維護系數。

將Eav和ηS的計算公式稍作變換并代入LPD值的計算公式，可以得到：

從式（3）可以看出，影響LPD值的參數是平均照度Eav、光源的光效ηS、燈具的利用系數U和燈具的維護系數K。在維護系數K相對固定時，LPD值與Eav成正比，與ηS、U成反比。

其中，燈具的利用系數U與燈具的選擇及室形指數有關，其值可在照明設計手冊或燈具廠家提供的樣本資料中查得。若選定了光源，光通量可利用廠家提供的資料查得，而利用系數必須通過所選用的燈具形式對應的利用系數表查得，不能隨意的取值。利用系數U與房間的大小形狀密切相關，通常用室形指數RI表示。同類型的房間，選用同種光源和相同的燈具形式時的室形指數RI不同，其對應標準照度值時的LPD值是不一樣的。室形指數RI越高，利用系數U越大，其所對應標準照度值時的LPD值越??；室形指數RI越低，利用系數U越小，其對應標準照度值時的LPD值越大。室形指數RI計算公式：

式（4）中：RI—室形指數；

a—房間寬度；

b—房間長度；

h—燈具計算高度。

由此可見，要降低LPD值，首先要根據需求確定合理的照度標準值，并使設計的計算照度盡量接近標準值；其次要選用高光效的光源和低功率的整流器（或變壓器）；再則就是要提高利用系數，選用高效的燈具和與房間室形相適應的燈具配光，同時注意合理提高房間頂棚、墻面的反射比。

2 工程設計案例分析

裝飾工程一般是對某一幢大樓或大樓的幾個樓層進行的裝修工程，較多裝修工程電氣設計是在不改變建筑原有電氣系統的條件下進行裝修工程范圍內的電氣設計工作。因此，裝飾工程電氣設計有其本身的特點。首先，必須了解原建筑設計單位對大樓內的電氣設計系統資料，裝飾工程電氣系統應與原系統保持一致，不應破壞原系統的完整性；其次，要了解裝飾設計各功能房間和場所的工作環境的照度要求，且應符合國家對于建筑照明系統的節能設計規范標準。

2.1 韓國館裝飾工程

2010年上海世博會韓國國家館（以下簡稱韓國館）為多層臨時性展館建筑，共三層，建筑總高度為19.95m，總建筑面積4589.05m2。建筑設計單位為上海興田工程設計事務所與北京世紀千府國際工程有限公司。韓國館的二次裝修布展方案由上海世博韓國館大韓貿易投資振興公社委托韓國第一企劃株式會社進行總策劃，由韓國SE＆ED International CO.LTD設計，并委托本公司（即上海市室內裝潢工程有限公司）進行設計。筆者參與了展館的二次裝修工程中的電氣設計工作。

2.2 韓國館照明設計

韓國館二樓展館面積約為2142.1m2，展示區為：文化展示館→自然展示館→人性展示館→科技展示館→等待區（可直接通往餐廳，再經由餐廳回到一層）→影像館（如不進入影像館，可直接到達麗水世博會展示館）→麗水世博會展示館→我們愛中國展示館→企劃展示館→回到一層。

經審核通過的建筑設計方案中，對展廳部分照明節能設計要求的規定為：照明功率密度（LPD值）為15W/m2，照度值為300lx，一般顯色指數（Ra）為80。根據二樓展示區塊劃分，照明系統分為整體部分（包含文化展示館、自然展示館、人性展示館、科技展示館、等待區）照明、影像館照明、世博會麗水館照明三塊。

（1）整體部分照明布置

文化展示館：范圍為35.55m×7.1m的區域，吊頂高度為3.5m，照明采用27個70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長度為78m，內裝65根T5 28W熒光燈管；展示牌位置設置17個36W LED（RGS colour changes）燈作為局部照明。

自然展示館：不規則區域，面積約為80m2，吊頂高度為4.2m，照明采用31個70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長度為60m，內裝50根T5 28W熒光燈管。

人性展示館：不規則區域，面積約為280m2，吊頂高度為4.2m，照明采用48組26W×2嵌入式節能筒燈（每組為2個）；吊頂高度7.7m，照明采用8個100W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長度為120m，內裝100根T5 28W熒光燈管。

科技展示館：范圍為7m×11m的區域，吊頂高度為4.2m，照明采用24個70W嵌入式金屬鹵化物燈；吊頂燈槽長度為30m，內裝25根T5 28W熒光燈管。

等待區：范圍為12.2m×17.2m的區域，吊頂高度2.7m，照明采用15組26W×2嵌入式節能筒燈（每組為2個）。

我愛中國展示館：范圍為11.47m×12.67m的區域，吊頂高度為3.5m，照明采用29個70W嵌入式金屬鹵化物燈。

企劃展示館：范圍為22.30m×2.72m的區域，吊頂高度為3.5m，照明共采用22個100鹵素軌道燈，2個70W嵌入式金屬鹵化物燈。

（2）影像館照明布置

影像館觀眾區域為22.80m×14.7m，吊頂高度為6.85m，照明采用25個70W金屬鹵化物燈，如圖1所示。

（3）麗水世博會展示館照明布置

麗水世博會觀眾區域為12.05m×17.53m，吊頂高度為7.7m，照明采用12個HQI-150W石英內管金屬鹵化物燈，如圖2所示。

（4）二樓展廳LPD值分析

綜上所述，二層展館部分除特殊藝術照明外，滿足觀眾視覺要求的常規照明需要容量為21068W，上述照明統計區域面積約1650m2，則整個二樓展館部分照明LPD值為21068/1650=12.8（W/m2）＜15（W/m2），比設計指標節能14.7%，節能效果明顯，且各展館及等待區照度均達到300lx的最低照度要求并經過世博會期間的實際展出檢驗，獲得較好的評價。

綜合分析韓國館部分照明比較節能的原因有如下幾個方面：

◆ 展館部分墻面、頂棚材料采用了反射光比較強的裝飾材料，提高了墻面、頂棚表面的亮度，有利于降低亮度對比，良好、平衡的適應亮度可以提高觀眾的視覺敏銳度、對比靈敏度和視覺效果；

◆ 燈具布置合理，能夠根據各個展館的房間形狀、吊頂高度等照明環境選擇合理的照明燈具、燈具布置形式及燈具布置的間距比，最大限度地提高光源的有效利用；

◆ 選擇高效的光源，大量采用金屬鹵化物燈、LED燈及細直管（T5）日光燈，光源功率大小選用比較合理。

需商榷之處是，作為裝飾效果用的吊頂安裝燈槽，采用T5日關燈管可否采用LED燈帶，這樣既能避免日光燈安裝座間隔產生的暗帶，又能降低照明能耗。

需要指出的是，照明設計中應按選用的光源、燈具及布置來計算照度，在符合照度標準值后再用式（1-4）驗算實際LPD值，以不超過標準規定的LPD限值為合格，低于LPD限值視為更節能，不能直接用標準規定的LPD值作為單位面積功率計算照度。

3 結束語

照明系統節能是建筑節能的重要組成部分，所以需要電氣設計人員及時了解、掌握新的照明節能技術并不斷深入研究，且作為電氣設計人員應在方案設計階段就照明燈具、照明光源、燈具布置等方面與設計師溝通，使得設計方案在滿足業主要求的情況下盡量采用節能的照明方案，這樣才能在設計方面減少能源消耗。上述工程案例分析中如有不當之處敬請批評指正。