绿色工业建筑照明评价的回顾与展望

绿色工业建筑照明评价的回顾与展望

绿色工业建筑的照明被高度重视绿色建筑的重要组成部分。依据建科131号《绿色工业建筑评价导则》2.1条术语解释，绿色工业建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染，为生产、科研和人员提供适用、健康安全和高效的使用空间，与自然和谐共生的工业建筑。1绿色照明工程的建设和实践绿色照明这个概念是1991年1月由美国环保局（EPA）最早提出的，很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视。我国于1993年11月由国家经贸委启动了中国绿色照明工程，并于1996年制订了《中国绿色照明工程实施计划》，并在上海、广东、北京等地区试点实施。在国家相关政策的引导下，经过“九五”到“十一五”三个五年计划，绿色照明工作得到大力推行，在产品研发、工程设计、运行维护等多方面不断完善，形成了主要包含高效节能、环保、安全、舒适4项指标的系统工程。作为我国“十一五”十大重点节能工程之一，绿色照明工程在提高全社会节能减排意识、有效削减电力峰荷、节省电力建设投资、减少发电用煤、减排二氧化碳方面，取得了显著成效。截止至2010年底，通过政府财政补贴方式推广节能灯，实现最大削峰能力约330万kW，节省电力建设投资近250亿元；减少发电用煤1700多万t，减少二氧化碳排放1000多万t，减少二氧化硫排放超过30万t。2照明的质量评价2010年8月，住房和城乡建设部印发的建科131号《绿色工业建筑评价导则》，主要从整体评价的层面上把绿色照明作为重要的评价内容。《绿色工业建筑评价导则》在工业建筑节能中以控制项的形式，要求建筑物内的照明功率密度值不高于国家或本行业节能标准、规范的规定值；以一般项的形式要求建筑物采用顶部或侧面自然采光措施且建筑物照明采用高效、节能的电器设备；在室外环境与污染物控制中要求灯光设置所造成的光污染符合国家和地方标准的要求。2.1照明的评价标准工业建筑照明首先要着眼于功能性要求，即照明必须满足工艺的要求，在此基础上结合建筑形式具体条件进行评价。在对工业建筑照明进行评价时应从以下角度考虑。2.1.1从工业建筑工艺分类为保证工艺生产的正常进行（如原料的分拣、在制品的质量检验、产成品的验收等），往往对光源的显色性有所要求，GB50034-2004《建筑照明设计标准》及其他相关行业标准中规定了与工业企业照明相关的显色性的要求。对照产品样本，选择满足显色性要求且符合国家现行有关能效等级标准的光源。按照工艺要求，工业建筑可分为普通工业建筑、环境特殊的工业建筑（如高温、高湿、酸碱性环境等）、爆炸和火灾危险性工业建筑。应根据生产条件的不同进行灯具的选择，如在一般情况下可选择开启式灯具；有导电纤维情况下采用IP65灯具；有化学腐蚀性物质释放的环境根据严酷度分级选择灯具；在爆炸和火灾危险环境根据分区等级选择灯具的防护等级；当需要安装在普通可燃性材料表面时，应选用适合的灯具。一般仅靠基本绝缘，且有接地措施时采用I类灯具；工艺要求使得人体经常要接触到灯具、灯具经常要移动、灯具容易掉落以及对安全要求比较高的灯具，可以采用具有双重绝缘或加强绝缘措施的II类灯具；防触电采用SELV的电压时则采用III类灯具。在作业密度不大且要求一般的区域可以考虑采用混合照明的形式，当不同分区照明要求不同时可以采用分区照明。生产场所的照明不但要考虑按车间、工段或工序分组，而且要考虑工作的班制，白班宜充分利用自然光。2.1.2．自然光学生照明具多层工业建筑层高在4m以下时可以考虑采用吊装或嵌入式安装直管荧光灯。而以机加、冶金等为代表的行业多采用单层工业建筑，此时照明灯具可采用在屋架顶部吊装的形式。自然光有最好的显色性，有利于人员的身心健康，为提高生产效率和产品质量创造条件。绿色工业建筑照明应该多考虑利用自然光，采用窗或光导管等形式合理采集和利用自然光。白天，从窗户以及光导管等将自然光引入室内和室内人工照明合理地协调起来，形成良好的照明环境，不但能节约照明所消耗的电能，也是实现人与自然和谐共处的重要内容。2.2从灯光的工艺和照明控制角度优化照明选用标准LED灯是由发光二极管组成的发光半导体阵列，与其他光源相比，LED灯结构简单、紧凑，由于使用低压驱动芯片进行供电，使得其容易实现复杂的调光控制。按不同的半导体成分可以做成多种颜色的光源，具有一定的防潮和防振性能，小功率的LED灯发光效率高达80lm/W。但LED目前价格相对较高，使用时应进行技术经济比较。一般来说，高压钠灯发光效率高的运行区间内显色性较差，显色指数仅为20～30；金卤灯的发光效率虽然比高压钠灯略低，但其显色性相对较好，显色指数为60以上，能满足普通工业照明的需要，但金卤灯的工作温度高且光衰大；荧光灯的显色性较好，显色指数为80以上，T5直管荧光灯平均寿命为15000h以上。目前我国已制定了一系列光源能效等级标准，在选型时不宜低于2级能效值。灯具是对一个或多个光源发出的光线进行分配、透出或转换的器具，它包括支承、固定和保护光源所必须的部件（但不包括光源本身），以及连接电源与光源所必须的电路辅助装置。灯具的光输出（LOR）比即是指在规定使用条件下使用其自身的光源和设备测得的灯具光通量，与在灯具外使用相同的光源、在相同的条件下、使用相同设备测得的单个光源光通量之和的比值。在满足工艺要求的情况下选择灯具，先要满足眩光限制和配光要求，再按光源的类型选择高效率的灯具。如高强度气体放电灯灯具效率，开敞式的不应低于75%，格栅和透光罩的不应低于60%；荧光灯灯具效率，开敞式的不应低于75%，带透明保护罩的不应低于65%、带磨砂、棱镜保护罩的不低于55%，带格栅的不应低于60%；道路照明灯具不低于70%；泛光灯不低于65%。此外，灯具采用真空镀铝工艺或反射面涂有提高反射系数的材料能使得灯具的光通量维持率良好。镇流器是气体放电灯不可缺少的附件，其本质是将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，自身功耗比较大且易产生谐波，降低照明系统能效。应尽量选用低功耗和功率因数高的电子镇流器，要满足国家标准对照明设备的谐波电流限值以及2级能效值以上的要求。功率因数、电压偏差、电压波动和闪变对照明的影响很大，直接关系到照明设备的绿色运行与维护。一般工作场所灯的功率因数应补偿到0.9以上，灯具端电压偏差应在±5%额定电压的范围内，电压波动和闪变应符合现行国家标准。在进行配电时，如工艺允许，选用的铜芯导体截面应不小于1.5mm2。照明负荷应三相配平衡，使得单相负荷在三相负荷平均值的85%～115%范围之内。照明控制采用分组控制，应充分利用自然采光，按自然采光的效果分区域控制；应充分考虑每个工段的照明要求，按照不同照明要求灵活控制；形成自然采光与人工照明互补，分工段进行照明控制。3案例1下面以我院承接的某绿色工业建筑评价咨询项目为例，介绍工业建筑绿色照明设计。3.1照明参数的确定3.1.1般照明工艺+x如图1所示，厂房由焊接、切割、抛丸和喷漆等工艺设备组成。依据《建筑照明设计标准》，喷漆与抛丸工艺照度标准值为300lx，其余均为200lx。在与甲方积极沟通后，得知喷漆与抛丸均设局部照明，且能满足300lx的要求。故确定一般照明采用照度标准值为200lx。可将本厂房大致分为4个区域，如图2所示。3.1.2房高度超过6m，显色指数低喷漆与抛丸工艺需要的显色指数为80，但是厂房高度超过6m，显色指数可低于80（且设备自带照明设备）；焊接和切割工艺需要的显色指数为60，故最后确定显色指数为60以上。3.1.3安装高度的确定厂房空间高度10m，行车的上表面高度为7.45m，故选择灯具安装高度为10m。3.1.4宽配光灯具的选择根据4个区域的长、宽和高计算室形指数RI:1#区域RI≈2.46,2#区域RI≈2.65,3#区域RI≈1.93,4#区域RI≈2.42，故选择宽配光灯具。3.1.5光源类型的选择LED灯造价过高；低压钠灯虽然发光效率高，但显色指数仅为20～30；金卤灯显色指数为60以上且发光效率高，可选为本厂房的光源。3.1.6金卤灯水源及配套使用综上所述，选择PHILIPSHPI-P400W-BU的金卤灯光源和PHOENIXMDK900PR(WH)C灯具配套使用。每套光源功率400W，电子镇流器等相关设备功率取25W。3.1.7维护系数的确定一般的机械装配车间灯具维护系数取0.7。3.2照明设计按照明标准分工段设计，采用DIAlux软件辅助设计后得到图3～6。3.3照明功率密度结果整个厂房总照明面积为20145m2，照明安装功率为105.825kW，计算出总的照明功率密度为5.25W/m2。在同样的照度要求下，国