淺談酒店綠色照明改造

蔣 勇， 陳弈冰

（湖南省建筑設計院有限公司，長沙410012）

0 引言

近年來，隨著社會經濟的高速發展與科技進步，人們對智能建筑及光環境的要求以及節能環保的需求也越來越高，照明的智能化控制已成為主流趨勢。 長期以來，我國的照明用電占總發電量的比例偏高，目前我國照明用電量占總發電量的10%以上，而在英國，照明用電僅占5%。 究其原因，主要有兩方面的因素。 一方面，智能照明系統一直被忽略，大多數建筑目前仍采用傳統的照明控制方式，即手動開啟照明系統、調節光的輸出，使其達到照度標準；雖然部分智能大廈采用樓宇自控（BA）系統來監控照明，但只能實現簡單區域的控制、定時開關和預設場景控制，照明環境不能隨外界環境變化而得到調節，不能達到智能照明系統的基本要求。另一方面，部分早期修建的建筑，內部仍然采用老式燈具，此類燈具光效偏低，能夠應用的控制手段單一，難以滿足智能照明系統改造的要求。

本文以長沙市某酒店內部綠色照明改造為例，在實用、經濟、美觀的原則下，論述了改造方案及措施，并對節能效果進行了分析。

1 項目概況

1.1 綠色照明

綠色照明的宗旨是提高照明質量，節約資源，保護生態環境，以獲得顯著的經濟、社會和環境效益，實施綠色照明是建設節約型社會的一項重要措施。

綠色照明可以使建筑物內部的氣氛和環境得到改善，實現多種照明效果、改善工作條件和光環境，有利于工作效率的提高。 除此之外，相比于傳統照明，綠色照明在節電、節能、環保、延長光源使用壽命、方便管理維護等方面均具有顯著優勢。

1.2 項目背景

某酒店位于湖南省長沙市，處于某商業綜合體西塔樓，建筑面積約10 萬m2，地下3 層，地上24層，建筑高度105m。 地下3 層為車庫、設備用房等；地上裙房1 層為酒店大堂；2～7 層為酒店的宴會廳、餐廳、會議室及康樂區；8～24 層為酒店客房區。

根據業主要求，對該酒店傳統照明進行提質改造，措施包括更換光源及采用智能照明控制系統，以達到節能的目的。

2 方案設計

2.1 建筑現狀

酒店地上部分為商業區，使用傳統室內裝飾燈具，結合整體風格定制了花燈、T5 暗藏燈帶、低壓50W 可調角度鹵素射燈、28W 的T5 支架、13W 的高效節能筒燈等。 另外，大廳裝有標志性的水晶燈，水晶燈是酒店大堂裝飾類燈具中用量較多的一種，傳統照明設計采用的水晶燈一般會配上光線接近太陽光的白熾燈泡，因此耗電量大，同時散發大量熱能，不利于節能和時代發展，且根據我國的發展規劃路線，大功率白熾燈已經屬于淘汰產品；射燈是酒店客房、餐廳等區域采用較多的照明燈具，傳統的射燈大多采用鹵素燈作為光源，不僅耗電量大，且電弧管內摻有汞，若發生破損會造成污染。

酒店地下部分主要是車庫，地下車庫共3 層，分別為車庫、設備用房。 其中，地下車庫建筑面積約5萬m2，共設計5 000 盞28W 的節能熒光燈。

2.2 選用LED 光源

LED 燈具有功耗低、光效高、安全性好、壽命長等優點，酒店改造考慮采用LED 射燈代替傳統的鹵素燈杯、節能燈及原有老舊的LED 燈，達到節能節電效果。

LED 光源光效可以達到80～100lm／W。 除此之外，由于出光角的問題，傳統燈具實際用于照明的光通量僅為總光通量的70%～85%。 而LED 燈具的發光角度可根據需求調整，基本均為有效光。 例如20W 的節能燈，光通量為1 200lm，有效光通量為1 200×83%＝1 000lm，而11W 的LED 射燈，有效光通量也達到了950lm。

為了驗證光源更換方案的可行性，針對酒店某門廳進行了Dialux 建模計算分析（參見圖1），該門廳長8.8m，寬8.6m，層高約為3.4m，門廳布置圖如圖2 所示。

圖1 門廳Dialux 建模分析

圖2 門廳燈具布置平面圖

原設計采用的是5×5 均勻布置共25 盞20W 某品牌PL?R 型節能燈管，由于靠近墻體邊沿處光照不足，若計算整個門廳地面照度，邊沿的暗區對整體平均照度影響較大，因而將離墻600mm 區域作為照度計算區域。 燈具參數資料如圖3 所示。

圖3 節能燈燈具參數

利用Dialux 軟件建模仿真模擬后，得到結果如圖4 所示。 根據計算模擬，門廳照度計算結果為平均照度175lx，其中最小照度為103lx，最大照度為213lx，照度均勻度0.587。

圖4 節能燈仿真模擬結果

對于本次改造擬采用的10.6W 的LED 燈，其燈具參數如圖5 所示。

圖5 LED 筒燈燈具參數

在不改變燈具布置的前提下，進行建模仿真模擬，得到結果如圖6 所示。 根據模擬，門廳照度計算結果為平均照度212lx，其中最小照度為129lx、最大照度為251lx，照度均勻度0.609。

基于上述分析結果發現，采用LED 光源不僅功耗下降了47%，平均照度同時提升了約21.14%。模擬結果證明，若酒店全部采用LED 光源替換傳統光源，改造具有非?？捎^的節能潛力。

圖6 LED 射燈仿真模擬結果

除了節能外，LED 光源還具有其他優勢：（1）壽命長，通常能達到25 000h；（2）光照可調，采用可控硅0－10V／DALI 系統等方式可以調節輸出光線，滿足不同照明需求；（3）顯色性好，選用顯色性Ra＞90的LED 光源，其光譜范圍廣，能夠還原物體真實顏色，色彩更加逼真。

經過綜合考量后，本酒店改造項目中LED 光源替換傳統光源的方案：（1）采用5W LED 燈替換11W 節能燈管；（2）采用10.6W LED 燈替換20W節能燈管；（3）采用8W LED 射燈替換50W 鹵素燈杯；（4）采用8W LED 燈替換17W 節能燈泡；（5）采用18W LED 支架燈替換28W 熒光燈。

2.3 優化控制

本次綠色照明改造在酒店門廳、宴會廳、餐廳、客房、走道、多功能會議室等功能用房均采用了基于DALI 技術的智能照明配電系統，對地下車庫優化了控制策略，下面以地下車庫和宴會廳為例，簡單介紹采用控制策略優化方案、基于DALI 系統實現的智能照明配電系統及其節能效果。

2.3.1 車庫控制系統設計

以地下車庫為例，根據業主要求，本次改造在地下車庫部分采用LED 燈替換熒光燈，細化了原有的配電回路，優化了控制策略。 車庫采用智能控制系統后的節能分析計算過程如下。

改造前燈具總功率：5 000×（28 ＋4）／1 000 ＝160kW（包含4W 鎮流器損耗功率）；其中，車位燈與車道燈的比例大約各占50%。 根據物業公司給出的傳統控制方案，車位燈及車道燈在18：00 ～22：30全部開啟，其余時間均開啟一半，則一年總耗電量大約為：365×4.5×160 ＋365×19.5×160×50% ＝832 200kWh。

本次改造后，采用18W 的LED 支架燈替換原有的28W 熒光燈，并細化了原有燈具的配電線路，車道燈拆分成了三條回路，車位燈保持原來的兩條回路。 新的控制策略如表1 所示。

改造后控制策略 表1

改造后一年的車庫照明用電量為390 258kWh，每年省電耗約441 942kWh，節電比例達到53.1%，如果按商業電價0.9 元／kWh 計算，一年可節省電費39.8 萬元。

2.3.2 地上智能控制系統設計

地上商業部分以多功能會議廳改造為例，根據多功能會議廳不同的使用功能，采用智能照明系統，將多功能會議廳設計為以下三種模式。

（1）投影模式：主席臺關閉所有燈光，只留講解人所在位置的筒燈，保持亮度在50%；聽眾席的燈光設置為筒燈，由前排至后逐漸增亮，旁邊的壁燈全部開啟。 總的亮度值保持在1／3，這種模式一般占會議時間的70%。

（2）研討模式：所有燈光全部打開，亮度保持在2／3，這種模式一般占會議時間的20%。

（3）退場模式：所有燈具全部打開，亮度保持在100%，這種模式一般占會議時間的10%。

多功能會議室節能分析計算過程如下。

改造前傳統燈具總功率（會議室燈具數量詳見表2）為（1 000×（20＋2）＋900×50＋1 000×（17＋2））／1 000 ＝86kW（含2W 電子鎮流器損耗功率）。

一年全亮的工作時間（暫按每天開啟6h）為365×6 ＝2 190h。

傳統照明方式一年耗電量為86 × 2 190 ＝188 340kWh。

采用智能照明系統后的計算功率如下。

一年1／3 亮度的工作時間為365×6×70% ＝1 533h。

一年2／3 亮度的工作時間為365×6×20%＝438h。

一年全亮的工作時間為365×6×10%＝219h。

一年的用電量（kWh）為（86×1 533）／3＋（86×438）×2／3＋86×219 ＝87 822.94kWh。

以上數據表明，酒店多功能會議室采用智能照明控制系統后，每年可省電約100 517.06kWh，節電比例可達到53.4%以上，如果按商業電價0.9 元／kWh 計算，僅會議室區域一年可節省電費約9萬元。

綜上所述，選擇LED 燈具并通過DALI 技術為酒店智能照明系統的運行提供了有效的節能手段。經過初步估算，酒店各區域預期優化控制后預期節能情況如表3 所示。

地上傳統燈具數量統計表 表2

引入智能控制后各區域能耗降幅一覽 表3

3 替換光源的節能效益分析

為了能夠計算出節能效果，對原有燈具的安裝數量、參數進行統計，并獲得了酒店日常照明管理數據，清單如表2 所示。

此處假定酒店的年平均入住率為80%，根據上節所述替換方案，燈具按照額定功率計算，整理得到表4 所示數據。

結合各類燈具基礎開啟時間，可以得到燈具替換前后粗略的能耗對比，如表5 所示。

表5功耗僅考慮了光源替換，若考慮優化控制后的能耗情況，則如圖7 所示。

地上燈具替換前后方案安裝功率對比 表4

地上燈具替換前后全年總能耗對比 表5

圖7 中，左側傳統燈具年能耗柱狀圖及中部LED 燈年能耗柱狀圖為所裝燈具在傳統控制模式下的總能耗對比，最右側柱狀圖則是本次改造后LED 燈在智能控制模式下的年能耗。 能耗降幅百分比是最左側的柱狀圖與最右側的柱狀圖的對比降幅情況。

圖7 改造前后能耗對比圖

若商業電費按照0.9 元／kWh 計算，改造后每年耗電量將從361.68 萬kWh 下降至97.89 萬kWh，節能減耗幅度高達72.93 %，預期每年可以減少電費約237.41 萬元。

4 結束語

本文以某酒店照明系統改造為例，進行了以提質降耗為目的的綠色照明改造，進行了方案可行性論證，給出了具體的設計方案，并詳細估算了改造帶來的經濟效益。 相信隨著LED 光源材料及工藝技術的飛速進步，LED 照明產品將會憑借其高效節能、低害環保、擴展性強等優勢，全面取代傳統照明燈具。 同時結合DALI 智能照明控制技術，可以根據實時的光環境實現精確調光，進一步強化節能減耗的效果。