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绿色照明的发展与展望 2007/11/26 19:28:00
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  绿色照明在世界范围提出不到十年的历程,我国1996年由国家经贸委正式制定绿色照明工程实施方案,已有五年的历史。五年来,进行了多方面的工作,如组织高效照明产品的交流、推广;进行了自镇流荧光灯的质量抽查和分析,研究了提高质量的措施;开展了荧光灯镇流器全国统检;启动了绿色照明工程“质量承诺制”试点;开展了广泛的技术交流与合作,举办了四届绿色照明国际研讨会。这些都对绿色照明工程实施产生了积极作用。

  绿色照明是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程,其含意广泛,意义重大而深远,现在还刚刚开始,新世纪之际,必将有更大发展,下面略述浅见。

  1、全面理解、全方位推进绿色照明

  1.1 从保护环境的高度对待照明节能
  
  近几年来,我国国民经济稳定持续发展,电力供应紧张状况趋向缓和,有人认为照明节电已经无关紧要。应该指出,节电不单纯是涉及能源供应条件和经济效益的问题,鉴于我国电力主要是来自燃煤,照明节电就意味着减少C02、S02、N0x等有害气体排放,所以必须从保护大气环境的高度认识和对待照明节电,积极推进绿色照明工程。

  1.2 节能是绿色照明主题,但不是唯一目标
  
  按照国家经贸委制定的绿色照明计划,提出的宗旨是要建立优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量、提高工作效率、保护身心健康的照明环境。可见绿色照明的目标是多方面的,既包含节约能源,保护环境,也包括创造优质的照明系统。所以应该把节能和质量统一起来,运用先进、合理的照明设计手法,采用优质高效的照明器材,达到多方面的良好效果。降低照明标准,牺牲质量去追求节能,是不合适的。

  1.3 绿色照明远不止就是推广应用节能灯
  
  生产和推广应用优质高效的照明器材是实施绿色照明的重要手段,而其中最首要的又是高效光源。然而,高效光源有多种类型,各有自己的特点和适用场所,应该根据使用条件和要求应用。紧凑型荧光灯(俗称节能灯)是其中一种,它尺寸紧凑,便于使用优质的三基色荧光粉,容易配用电子镇流器,从而具有显色性好、无频闪、光效高等优点,很方便替代白炽灯泡,而广泛应用。但是还有像直管荧光灯、高强气体放电灯(HID灯),其光效更高,性能价格比更具优势,最主要的是这几类光源特点不同,适用于不同使用场所,有的是不能互相替代。所以,应根据场所特点及使用条件,全面推广和选用多种类型高效光源。此外,还应重视发展和应用高效及光源配套的电器附件,特别是先进和节能的镇流器等产品。


#Next#  1.4 实施绿色照明还必须重视照明工程设计和运行维护管理
  
  人们重视生产优质高效的照明器材,是完全正确的,是不可缺少的物质基础。我认为应同样重视照明工程设计,因为它是制定方案、统管全局的重要因素。设计要确定合理的照度标准,选取适应的照明方式,正确选用与场所特点和使用要求适应的光源、灯具,合理布灯,保证必要的照明质量(亮度分布、眩光限制、显色均匀度、造型等),还有灯光控制和配电线路。设计不当,就不可能很好实施绿色照明要求。此外,在使用过程中,还必须要有科学、合理的维护、管理,才能达到设计的预期目的。

  2、照明器材的发展

  2.1 光源的展望
  
  光源是能量转换成光的器件,是实施绿色照明的核心。过去一个世纪,世界光源产品发展迅速,近二十年我国也在加速追赶世界潮流。预计未来一二十年,将会有更大的发展,从所了解的情况分析,主要发展趋势有以下几方面。

  2.1.1 进一步提高光源的性能和技术参数
  
  a、提高发光效率:预计气体放电灯光效将普遍超过1001m/w,HID灯将更高,白炽光源将通过多种技术革新进一步提高光效。
  
  b、提高显色性能:多数光源的显色指数将超过80,荧光灯将普遍使用三基色荧光粉。
  
  c、提高使用寿命:气体放电灯将超过10000h,将有多种更长寿命的新光源出现。

  2.1.2 光源产品将有更好的环境保护效果和视觉效果
  
  a、21世纪将更重视环境保护,将研究更多措施减少污染,如研制少汞和无汞的放电灯,缩小荧光灯管管径和改进荧光粉涂覆工艺,以降低荧光粉用量。
  
  b、进一步发展高频荧光灯和直流荧光灯,提高发光稳定性,消除频闪效应,降低电磁幅射,消除噪声,以改善环境效果和视觉效果。

#Next#  2.1.3 光源进一步向紧凑和小型方向发展
  
  研制管径更细的荧光灯和多种形式的紧凑型荧光灯,以降低制灯材料用量,特别是有害物质的耗量;同时,提高光源的光效,降低灯具尺寸,提高灯具效率。

  2.1.4 广泛应用电子技术
  
  电子技术飞速发展,已广泛应用于各个领域,在光源和配套电器制造中也开创了新路。今后还将发展更多的高频放电灯、直流荧光灯、高频感应灯、微波灯等寿命更长、显色性更好、光效更高的光源提供使用。
  
  近年来发光二极管(LED)获得突破性进展,使这种由电能转换成光的半导体器件进入照明领域成为可能。LED以其长寿命(将达100000h)、良好显色性(Ra达75~85)、无频闪、激励响应时间短 (纳秒级)、耐震动、耐气候、使用安全等诸多优点,而获得广泛应用。近年来,红色、黄色LED亮度提高,特别是氮化镓等第三代半导体材料制造技术的突破,研制出蓝色、绿色LED,从而就解决了白色光。由于它丰富多样的颜色光,方便选色和变色的优势,特别适合应用于交通信号、航标、广告、庭园及建筑物景观照明等需要多种颜色的场所。预计未来一二十年,LED将进一步提高光效,降低成本,有可能成为一种新型照明光源,将引起照明领域的巨大变革,对绿色照明实施产生重大影响。


  2.1.5 利用太阳能
  
  太阳能是最清洁而又取之不尽的能源,新世纪将按绿色照明的要求,作出积极的研究和推广应用,包括更小尺寸、更高效率的太阳能电池和相关的高效光源,将在环保要求高、取得电能不便等场所优先应用。

  2.2 灯具及其它电器附件的发展

  2.2.1 灯具对照明节能和照明质量关系也很大,却往往不为人们所重视。按照绿色照明的要求,灯具应从以下几方面发展。
  
  a、灯具应随光源的发展而研制新的品种,适应新光源的需要。
  
  b、对视觉条件要求较高的场所,如体育场馆、工业厂房、办公室、教室等,需要灯具效率高、配光适应的灯具,要求品种多、系列全、防护等级适应各种场所的产品。北京申办2008年奥运会成功,将新建和改建三十多个当今世界一流的体育场、馆和一大批其它公共建筑,按照“绿色奥运”的要求,需要大批效率高、质量优的灯具,必将推动灯具产品的前进。

#Next#  2.2.2 电气附件:影响较大的是气体放电灯的镇流器。目前镇流器主要从两个途径发展:一是低功耗电感镇流器,自身功耗减小,可靠性高,无电磁污染;二是高频电子镇流器,功耗更小,可提高光源光效,发光稳定,无频闪,无噪声,有利节能和改善视觉效果,将在进一步降低谐波量和电磁幅射、提高可靠性方面改进,逐步成为荧光灯的主要配套产品。
  
  随着电子技术的应用,将有更多的电气、电子产品,如高频发生器、电磁感应装置、直流荧光灯用整流及控制器、调光器等不断出现,这些都将按照绿色照明的要求,降低电磁污染,提高能源效率,以求更快发展。

  3、照明设计对绿色照明的意义

  3.1 照明设计队伍现状
  
  如前述,设计是实施绿色照明的关键因素,整体方案都在设计中确定。在建筑设计单位,照明设计和电气设计属同一专业,其专业技术人员从学校就是学建筑电气、供配电、电力系统、自动化等专业,几乎没有学照明专业的人才,都是在工作中学习和培养的。不少人对供配电、自动化很熟练,而对照明研究不深,使部分照明设计达不到预期目标。特别是一些装饰公司承担照明设计,专业人员更显缺乏。这是全面实施绿色照明的一个缺陷。有待逐步改善。

  3.2 从一个实例说明照明设计的作用
  
#Next#  以直管荧光灯的选型为例,目前已经普遍选用更节能、节材的T8型灯管,很少使用传统的T12型灯管。而T8管也有多种类型,以使用最多的管长4英尺(即36w)灯管为例,按飞利浦及南京飞东的型号,使用多的为TLD—36W/54,其次为TLD—36W/33,而很少选用更优质的TLD—36W/840(佛山欧司朗型号为L36W/840)。后者使用价高的三基色荧光粉,其光效更高,显色性更好,佛山欧司朗已有批量生产。为什么很少选用,可能是价格高很多。这是一个误区,其实优质高效灯综合费用不是高而是更低。现就这三类型的T8灯管的主要参数和应用于同一房间相同照度时设计的灯管数列于表1。

表1 三种T8灯管的参数和设计灯管数

序号 灯管类型 含电子镇流器之功率(w) 光通量(1m) 色温(K) 显色指数(Ra) 平均寿(h) 同一房间相同照度的灯管数
1 TLD—36w/54 40 2500 6200 72 8000 100
2 LTD—36W/33 40 2850 4100 63 8000 88
3 TLD—36w/840 40 3350 4000 85 12000 76

根据表1中所列设计的灯管数,作一粗略的经济比较,设定条件如下:
(1)灯管价:前2种按每支9元,后一种按21元;
(2)双管灯具每台按350元(含电子镇流器及安装费),每年计算10%折旧费,不计利息;
(3)年利用小时数按4000h;
(4)电价按0.6元/kW·h;
(5)忽略配电设备及线路的价格。

#Next#其费用比较列于表2

序号
灯管类型
光源
灯具
年电费 (元) 年费用合计 (元) 年费用比较 (%)
灯管数 年更换数 年费用(元) 数量 年折旧费(元)
1 TDL—36W/54 100 50 450 50 1750 9600 11800 100
2 TLD—36W/33 88 44 396 44 1540 8448 10384 88
3 TLD—36W/840 76 26 546 38 1330 72% 9172 77.7

从表1、表2分析可以得到如下结论:

  a.TLD—36W/54和TM—36W/33都是使用普通荧光粉,但后者光效高14%,同样条件下,光源、灯具数量都少些,耗电量也减少,所以综合费用降低了12%。但前者色温值略高,后者色温4100K,较适合于一般办公室,教室等场所。
  
  b.TLD—36W/840系使用三基色荧光粉,灯管价高很多,但由于光效高,光源、灯具需要数减少,耗电量下降,使综合费用比TLD—36W/54降低了22.3%;再加上其显色性更好,所以,它不仅节能效果好,而且质量高,经济效果也好。可惜,现在设计选用太少。
  
#Next#  这个例子说明,精心设计,合理选用照明器对实施绿色照明意义是很大的。

  3. 3加强照明设计的措施
  
  a.制订、修订照明设计标准,如照明节能标绿色照明设计规范等,强化对设计的指导和规定。
  
  b.强化设计在照明工程中的地位,考虑逐步照明设计资质分级认证制度,首先对2008年体育场、馆及大型重要工程实行资质认证,加强对重大工程的设计论证和审查制度。
  
  c.强化设计人员培训,有组织培训绿色照明明设计基础及应用较系统的知识,使一部分工程师具有这个领域较高的水平。
  
  d.从教育人手,研究在高校设立照明工程专业的可能性,培养照明工程专业人才。
  
  e.研究建立照明工程研究和设计单位的可能性,能在照明工程领域发挥骨干和示范作用,推动照明技术的发展。

  新世纪,新起点,在绿色照明计划的指引下,积极努力,期望在照明节能、保护环境、指引照明质量和创造更佳的视觉环境迈出新的步伐!

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