校園公共區(qū)域綠色照明改造的探索和實踐

支琴 熊順子 魏宏杰

1. 上海交通大學

2. 上海廣中電子電器配件有限公司

校園公共區(qū)域綠色照明改造的探索和實踐

支琴1熊順子1魏宏杰2

1. 上海交通大學

2. 上海廣中電子電器配件有限公司

從校園能耗特點出發(fā)，在實施校園照明主要節(jié)能措施的過程中，通過高校常用光源的對比分析，提出適合高校開展綠色照明改造可選方式。并以某高校公共區(qū)域綠色照明改造實例，探索校園公共建筑的不同區(qū)域開展綠色照明改造的設計，從而為校園開展綠色照明的建設與改造提供參考和借鑒。

綠色照明；節(jié)能；光源

城市、建筑與生活離不開照明。據(jù)統(tǒng)計，全球照明用電占電力消費量的17%，我國約為13%，2016年我國全社會用電量達到59 198億kWh，經(jīng)測算照明用電達到7 696億kWh，將近8個三峽電站的發(fā)電量，我國人均照明用電量約550kWh/年，照明能耗高。我國綠色照明工程于1996年啟動，綠色照明是節(jié)約能源資源、保護環(huán)境，有利于提高人們生產(chǎn)、工作、學習效率和生活質(zhì)量，促進身心健康，是綠色建筑的重要組成部分[1]。中國的綠色照明工程得到了政府的高度關注和大力支持，被列為“九五”和“十五”節(jié)能重點內(nèi)容，“十一五”和“十二五”的重點節(jié)能工程。綠色照明在節(jié)省電力建設投資、有效削減電力峰荷、減排CO2、提高全社會節(jié)能意識等方面取得了顯著成效。據(jù)統(tǒng)計，“九五”至“十一五”期間，通過項目推進，累計節(jié)電1 640億kWh，減少CO2排放2395萬t，“環(huán)保、節(jié)能、健康”的綠色照明宗旨已深入人心[2]。

校園作為社會的重要組成部分，其能耗主要包括各類建筑、校園景觀、路燈等的照明系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)和給排水、排風和電梯等的動力系統(tǒng)等。以上海教育系統(tǒng)“十二五”期間開展的學校建筑能源審計數(shù)據(jù)分析，照明用電占比約為23%，遠高于全社會的照明占比。因此，在高校實施綠色照明改造對學校提升能效水平、控制能耗總量具有較為明顯的效果，也是校園節(jié)能減排的重要組成部分。

1 校園照明節(jié)能措施

1.1 管理節(jié)能措施

針對公共區(qū)域，根據(jù)照明需求一般采取有效控制開燈數(shù)量，該措施節(jié)能效果最為直接有效，但會增加一定的人力成本。

1.2 光源的技術應用

2009年7月24日，國家發(fā)改委、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）、全球環(huán)境基金（GEF）合作項目提出了“中國逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈”，并陸續(xù)發(fā)布了《半導體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》《“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》等政策支撐文件和《城市照明規(guī)劃規(guī)范》《城市照明節(jié)能評價標準》《建筑照明設計標準》《建筑采光設計標準》等行業(yè)標準文件，用于支持和引導綠色、節(jié)能、健康的光源應用。經(jīng)過四期的國家級綠色照明工程，高效綠色照明光源如熒光燈和LED等不斷替代普通照明光源，市場占比達75%以上。

1.3 照明的智能控制

照明智能控制措施的工作原理是：根據(jù)時間、空間采集環(huán)境信息，通過控制程序計算出對應的燈具目標輸出功率或開關信息，執(zhí)行機構如調(diào)壓裝置執(zhí)行調(diào)光或斷電器執(zhí)行開關動作。通常的控制方法有：時鐘控制、人體感應傳感控制、自然光智能控制等，不同照明控制的節(jié)能效益對比見圖1。

照明智能控制一般采用較為先進的技術，集電子、電氣、環(huán)境、傳感技術等于一體，控制節(jié)能效益更為明顯，采用這種措施不僅節(jié)約電能，而且能夠穩(wěn)定電壓，延長燈具使用壽命。

對比以上三種照明節(jié)能措施的實施發(fā)現(xiàn)，管理節(jié)能的措施實施比較方便，但會增加一定的人力成本；照明智能控制技術的應用較為先進，但控制策略的選擇較為重要，如頻繁開關控制燈具，對照明燈具的電源損害較大；光源技術的應用主要依賴于半導體技術的發(fā)展與應用，但從實施的難易程度上來說較容易實現(xiàn)，且能從根源上達到節(jié)能的效果。因此，本文將重點從照明光源的選擇上進行性能分析和優(yōu)勢對比，對高校不同功能區(qū)域進行照明光源的設計和實踐探索。

2 LED光源的優(yōu)勢分析

2.1 各種光源的對比分析

照明光源主要采用電光源，一般分為熱輻射光源、氣體放電光源和半導體光源三大類。目前，應用較為廣泛的有四種燈：白熾燈、金屬鹵素燈、節(jié)能燈、LED燈。這些燈在使用上各有利弊，對比見表1。

LED是新一代半導體光源，具有光效高、壽命長、安全、容易進行智能控制，比氣體放電燈更環(huán)保（無汞）等優(yōu)勢，且技術發(fā)展很快，越來越受到人們的追捧，被廣泛應用于室內(nèi)外各種照明需求和多種領域的光源。

圖1 不同照明控制的節(jié)能效益對比

表1 公共建筑常用照明光源優(yōu)缺點對比

2.2 LED照明光源的性能特點

LED照明光源相對于其他傳統(tǒng)光源在性能上的優(yōu)勢明顯。高校在選用光源時，主要考慮的光源性能指標有：功率、光效和顯色指數(shù)性能，常用光源的性能對比如表2所示。

從LED光源的綜合性能指標來看，其特點非常明顯，在辦公室室內(nèi)照明燈具中，以平板燈為代表的標準化LED模組由于其發(fā)光面均勻、低眩光、無頻閃等優(yōu)點，越來越多的應用于辦公室、會議室、教學樓等室內(nèi)照明中。

3 高校公共區(qū)域照明改造案例分析

鑒于LED照明光源的諸多優(yōu)點，結合高校綠色校園技術的推進應用，上海交通大學于2016年實施了公共區(qū)域照明改造項目，主要涉及教學樓、科研樓、圖書館等公共區(qū)域，總計實施改造的燈具達6 300余套，節(jié)能率達81.3%?，F(xiàn)分區(qū)域進行分析。

表2 高校常用照明光源性能對比

3.1 教學樓照明改造

上海交通大學東區(qū)教學樓，共420個教室，原照明燈具采用格柵燈為主，其中黑板燈采用T8燈管形式。一方面，黑板燈運行產(chǎn)生強烈的電磁波干擾，教室在使用無線電收音機進行教學、考試等活動時，收音機受到干擾、產(chǎn)生巨大噪音，無法正常工作。另一方面，原燈具光衰嚴重，實測黑板面照度約為380 lx、課桌照度約為105 lx，遠低于GB50034-2013 《建筑照明設計標準》規(guī)定的標準值：教室黑板面500 lx和課桌面300 lx。因此，針對以上問題，對教學的黑板區(qū)域和課桌區(qū)域分別進行了照明環(huán)境和光源設計。改造后各項指標測試均達到預期設計要求，具體對比情況見圖2和圖3。

圖2 黑板區(qū)域改造前后等照度圖

3.2 圖書館照明改造

改造方案為更換照明光源，對照明線路重新布局，并加裝智能控制。通過不同區(qū)域的功能實行分區(qū)域線路控制，并根據(jù)使用頻率對閱覽室、樓梯走廊區(qū)域?qū)嵭羞M行人體感應控制。其中，圖書館大廳由于建筑本身己采用了自然采光的節(jié)能設計，在圖書館大廳頂上設計了部分大面積的采光天窗，因此，結合己有的建筑采光設計，對大廳區(qū)域?qū)嵤┕飧械闹悄芸刂?。以閱覽區(qū)域為例，改造前后等照度對比如圖4所示。

圖3 教室課桌區(qū)改造前后等照度圖

圖4 圖書館閱覽區(qū)改造前后等照度圖

3.3 樓宇公共區(qū)域照明改造

樓宇公共區(qū)域主要是指走廊、樓梯等區(qū)域，現(xiàn)以某科研樓走廊為例進行樓宇公共區(qū)域照明改造情況分析。該走廊原有燈具為8寸筒燈，為雙插拔管，單管功率18 W，整燈36 W。改造前損壞率極高，維修成本極高，而且照明線路單一，能源浪費嚴重。改造方案為：調(diào)整燈具布置的同時，對照明線路進行拆分，并加裝人體感應裝置，不僅改善了照明環(huán)境也節(jié)約了能源。改造前后等照度對比如圖5所示。

通過對樓宇公共區(qū)域綠色照明的優(yōu)化設計與改造，結合LED光源和照明控制技術的綜合應用，在節(jié)約能源的基礎上，營造了綠色、健康的教學、科研光環(huán)境。

4 結束語

上海交通大學公共區(qū)域綠色照明項目根據(jù)校園公共區(qū)域的照明需求和照明標準，改變了傳統(tǒng)的以更換光源為主的改造路徑，在系統(tǒng)分析市場主流照明光源的前提下，提出了高效照明系統(tǒng)優(yōu)化設計、光源選擇、智能控制相結合的綜合綠色照明改造路徑，在采用優(yōu)質(zhì)、高效、適用的光源的同時，優(yōu)化了設計布局、提高了燈具效率，有效地改善了學校公共區(qū)域的照明環(huán)境，以較低的能耗獲得了更優(yōu)的照明效果。該技術思路將在室內(nèi)照明領域帶來新的節(jié)能空間，也期望給其他高校綠色照明改造提供參考與借鑒。

[1] 郁聰, 康艷兵. 中國綠色照明工程“十二五” 規(guī)劃實施重點及相關建議[J]. 節(jié)能與環(huán)保, 2010(4): 17 -20.

[2] 高飛，鄭炳松. 中國綠色照明工程發(fā)展與實施回顧[J].照明工程學報，2016(8):1-7.

圖5 公共區(qū)域改造前后等照度圖

Exploration and Practice of Public Area Green Lighting Renovation at Campus

Zhi Qin1, Xiong Shunzi1, Wei Hongjie2
1.Shanghai Jiaotong University
2.Shanghai Guangzhong Electrical and Electronic Accessories Co.,Ltd

From campus energy consumption characteristics, the author analyzes and compares to put forward suitable green lighting renovation alternative methods through traditional lighting at campus during implementing energy saving lighting renovation. The article takes public area green lighting renovation as example to explore how to carry out green lighting renovation design in public building at campus to give reference to green lighting construction and renovation at campus.

Green Lighting, Energy Saving, Light Source

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.10.011