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綠色照明工程及技術對策
綠色照明工程及技術對策 一、綠色照明“的提出和發(fā)展”
綠色照明“是90年代初提出的照明領域的新方針,它是從節(jié)約能源、保護環(huán)境的角度提出來的。美國環(huán)保局于1991年初提出了綠色照明和有關計劃,并積極付諸實施,幾年來取得了顯著成效。隨后得到了聯(lián)合國和世界上眾多國家的關注,并制訂了相關的計劃。
我國對節(jié)約能源十分重視,在照明領域的節(jié)能也進行了很多工作。例如在進入90年代之際,中國照明學會組織了照明節(jié)能的分析研究,提出了一些措施,1990年組織撰寫了《未來十年照明節(jié)能預測》的報告,對20世紀最后十年的照明節(jié)能潛力進行了研究分析,提出了技術措施和建議,報送國家計委、中國科協(xié)等領導單位,引起了更多賈視,該報告被列入了《1991年全國節(jié)能宣傳周節(jié)能報告文集》進行了賈點宣傳。國家經(jīng)貿(mào)委1993年開始把照明節(jié)能提到了能源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略高度,放在資源節(jié)約工作的優(yōu)先位置,并于1994年開始組織制訂中國綠色照明工程計劃,于1996年正式制訂了《中國綠色照明工程實施方案》,正式組織試點和實施。1996年10月,1997年10月,1998年10月,結合全國節(jié)能宣傳周,由國家經(jīng)貿(mào)委資源節(jié)約綜合利用司主辦,中國照明學會等單位協(xié)辦了三屆中國綠色照明國際研討會,進行了技術交流和廣泛的宣傳,起到了積極推動作用。
實施綠色照明的宗旨,是要在我國發(fā)展和推廣高效照明器具,節(jié)約照明用電,建立優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟、舒適、安全可靠、有益環(huán)境和改善人們生活質(zhì)量,提高工作效率,保護人民身心健康的照明環(huán)境,以滿足國民經(jīng)濟各部門和人民群眾的日益增長的對照明質(zhì)量、照明環(huán)境的更高要求和減少環(huán)境污染的需要。
按國家經(jīng)貿(mào)委的實施方案提出的預期目標,經(jīng)“九五”期間的努力,可形成終端節(jié)電220×108kW.h的能力,可削減電網(wǎng)高峰負荷720×104kW.h,相當于少建978×l04KW裝機容量的發(fā)電廠,節(jié)約電力建設資金490~630億元,同時將獲得很大的環(huán)保效果,到2000年可減少S02排放量20萬噸,C02排放量740萬噸。如果付諸實施,確是一個十分重大的成果,將在國民經(jīng)濟中獲得巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
二、全面認識綠色照明的內(nèi)涵和意義
不論是開始在美國的提出的“綠色照明計劃”,或者我國制訂的《綠色照明工程實施方案》,都有其明確的宗旨和目標,具有豐富的內(nèi)涵。要實施我國的綠色照明工程方案,達到預期的目標,必須要使照明工程的設計、科研、生產(chǎn)維護專業(yè)人員,各行業(yè)、各地區(qū)、各企業(yè)事業(yè)單位的管理者,對綠色照明工程有比較全面的認識和正確的理解,懂得它是一項綜合性的系統(tǒng)工程,需要從多方面采取政策手段和技術措施,才能湊效,對這個問題認識的簡單化,或片面的理解,都是有害的。我認為對以下兒個問題需要有正確的認識。
1.綠倉照明工程要求人們不要簡單地認為只是節(jié)能,而要從更高層次去認識,提高到節(jié)約能源、保護環(huán)境的高度對待,這樣意義更廣泛,更深遠電有的地區(qū)、有的單位可能認為現(xiàn)在電力供應不那么緊張了,照明節(jié)電不那么重要了,這種簡單地理解,就是沒有從環(huán)保的高度去認識節(jié)能,因為綠色照明工程提出的宗旨不只是個經(jīng)濟效益問題,而更主要是著眼于資源的利用和環(huán)境保護的大課題。通過照明節(jié)電,從而減少發(fā)電量,即降低燃煤量(目前我國70%以上的發(fā)電量還是依賴燃煤獲得),以減少S02,C02以及氮氧化合物等有害氣體的排放,對于世界面臨環(huán)境與發(fā)展的課題,都有深遠的意義。
2.綠色照明工程要求照明節(jié)能,已經(jīng)不完全是傳統(tǒng)意義的節(jié)能,這在我國“綠色照明工程實施方案”中提出的宗旨已經(jīng)有清楚的描述,就是要滿足對照明質(zhì)量和視覺環(huán)境條件的更高要求,因此不能靠降低照明標準來實現(xiàn)節(jié)能,而是要充分運用現(xiàn)代科技手段提高照明工程設計水平和方泣,提高照明器材效率來實現(xiàn)。
3.實施綠色照明工程,不能簡單地理解為提供高效節(jié)能照明器材,高效的器材是重耍的物質(zhì)基礎,但是還應有正確合理的照明工程設計。設計是統(tǒng)管全局的,對能否實施綠色照明要求起著決定作用;此外,運行維護管理也有不少忽視的作用,沒有這一因素,照明節(jié)能的實施也不完整。
4.高效照明器材是照明節(jié)能的重要基礎,但照明器材不只是光源,光源是首要因素,已經(jīng)為人們認識,但不唯一的,燈具和電氣附件(如鎮(zhèn)流器)的效率,對于照明節(jié)能的影響是不可忽視的,這點往往不為人們所注意,比如一臺帶漫射罩的燈具,或一臺帶格柵的直管形熒光燈具,高效優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品比低質(zhì)產(chǎn)品的效率可以高出50%以至100%,足見其節(jié)能效果。
5.高效光源是照明節(jié)能的首要因素,必須重視推廣應用高效光源。但是有人把推廣高效光源簡單地理解為推廣節(jié)能燈(而這里的節(jié)能燈是專指緊湊型熒光燈),這是很不全面的,很有害的,因為光源種類很多,有不少高效者應予推廣。就能量轉(zhuǎn)換效率而言,有和緊湊型熒光燈光效相當?shù)?如直管熒光燈),有比其光效更高的(如高壓納燈,金屬鹵化物燈),這些高效光源各有其特點和優(yōu)點,各有其適用場所,決非簡單地用一類節(jié)能光源能代替的。根據(jù)應用場所條件不同,至少有三類高效光源應予推廣使用。
第一類是以高壓納燈、金屬鹵化物燈為代表的高強度氣體放電燈(HID),適用于高大工業(yè)廠房、體育場館、道路、廣場、戶外作業(yè)場所等。這類場所范圍廣,使用光源多(按光源總功率計更為明顯),節(jié)能效果最顯著。
第二類是以直管熒光燈(以T8型熒光燈為推廣重點)為主,適用于較低矮的室內(nèi)場所,如辦公樓、教室、圖書館、商場,以及高度在4.5m以下的生產(chǎn)場所(如儀表、電子、紡織、卷煙等)。
第三類是以緊湊型熒光燈(包括“H”型,“U”型,“D”型,環(huán)形等)為主,替代白熾燈,適用于家庭住宅、旅館、餐廳、門廳、走廊等場所。
顯然,第二類燈不能應用于第一類場所,也不適宜在第二類場所推廣應用,必須清楚地認識以上三類光源都要積極推廣,但第一、二類場所范圍更大,節(jié)能潛力更大,更有不可忽視的地位。有人只強調(diào)緊湊型熒光燈。把他夸大到不恰當?shù)某潭?甚至作出十分錯誤的估量;提出按我國生產(chǎn)白熾燈的年產(chǎn)量,以百分之幾十替換為緊湊型熒光燈,再同自熾燈的耗電量作比較,竟然計算出年節(jié)電達300億、500億、甚至700億千瓦小時的結論。這類似乎科學的計算,是在錯誤的假設基礎上作出的,這類謬誤的結論將造成嚴重的誤導,似乎只要多生產(chǎn)和應用緊湊型熒光燈,就可以實現(xiàn)我國綠色照明工程制訂的目標,這就把一項復雜的綜合性系統(tǒng)工程簡單化,庸俗化了。
三、研制和推廣應用高效優(yōu)質(zhì)照明器材
1.光源如前述光源是節(jié)能的首要因素,而光源和節(jié)能又取決于他的發(fā)光效率,但是光源并不是唯一因素,如果一種高光效的光源,它的其他性能不佳,必將影響甚至無怯發(fā)揮其節(jié)能效果。這些性能主要有顯色指數(shù)、使用壽命、起點性能、調(diào)光性能等,例如:低壓納燈的光效遠遠高于其他高效光源,但由于他的顯色指數(shù)太低,以至在很多場所不能使用,至今僅僅能應用在高速公路。
在第二類場所,應積極推廣使用直管熒光燈,目前主要任務是使用T8燈管(直徑26mm)取代T12燈管(直徑38mm),無論是光效和壽命,T8燈管都大大優(yōu)于T12燈管,應該無條件應用,在歐美、日本等國,T12燈管已很少使用,甚至趨于淘汰�？上У浆F(xiàn)在,我國還有大量T12燈管在運行使用,甚至新建的建筑物,還設計和使用T12燈管,可見綠色照明工程的實施還需要做大量艱巨的工作。此外,T8燈管由于其直徑減少,體積減少近一半,熒光粉等有害物質(zhì)耗量也減少,大大有利于環(huán)保。
還應該提出,我國正在積極推廣用T8燈管取代T12燈管的時候,歐美國家已經(jīng)研制出管徑16mm的T5熒光燈,我國浙江緊跟世界照明科技發(fā)展的步伐,于1997年也研制成功T5燈管,無疑,T5燈管以更細的管徑,比T12管減少80%以上的體積,降低80%以上的熒光粉材料,而大大降低環(huán)境污染,獲得更好的環(huán)保效益,稱得上是真正綠色照明的新產(chǎn)品。
推廣應用新型高效光源,有一定阻力和困難,一是認識上和觀念上跟不上;二是某些新光源的質(zhì)量和可靠性還存在一些問題,特別是緊湊型熒光燈更為明顯;二是多數(shù)新型高效光源價格較高,增加了建設投資或使用者的費用。這些問題需要切實解決。認識上的問題需要進行大量的宣傳、教育、培訓,有不少工作要做。新光源需要提高可靠性,提高使用壽命,降低光通衰減,近年來主管部門做了很多工作,調(diào)整光源生產(chǎn)結構,擴大高效光源產(chǎn)量,引進先進技術,提高光源水平。關于新光源價格,固然有降低成本的問題,但我認為更主要還是新光源的可靠性問題,和人們對它的價格的認識問題,前面說到的幾種高效光源,其價格比傳統(tǒng)的白熾燈泡貴得多,而且還要加價格很高的電器附件,所以給人們一種難以承受的價格之感覺,但是經(jīng)過仔細分析,計及這些光源的光效高,壽命長之特點,其價格不一定高多少,甚至更低。我認為比較各種光源的價格,不應該以單只燈泡比價,也不應該以輸入電功率的單位瓦數(shù)比價,而應該以光源輸出的單位光能量(即流明數(shù))進行比價,同時還要計及相同的使用壽命,為此,將幾種光源的價格折算到每1000lm光通量、每1000h使用壽命后作對比,是比較切實際的。
2.燈具在照明器材中,燈具是除光源外的第二要素,而且是容易為人們所不重視的因素,我們著重要解決兩個課題,一是研制高效優(yōu)質(zhì)系列完善的燈具,二是要正確合理選用燈具。
(1)研制高效優(yōu)質(zhì)系列完罄的燈具這是燈具研究生產(chǎn)企業(yè)的任務,十多年來我國從基礎到應用的研究,技術引進,開發(fā)了一大批與新光源發(fā)展相配套的燈具,有很大進步,但總體說,燈具的科研隊伍很小,燈具生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小,和國外先進水平比,尚有不少差距。主要任務是:
①提高燈具效率,現(xiàn)在市場上有些燈具效率僅有0.3~0.4,光源發(fā)出的光能,大部分被吸收,能量利用率太低,要提高效率,一方面是要有科學的設計構思和先進的設計手段,運用計算機輔助設計(CAD)來計算燈具的反射面和其他部分,另一方面要從反射罩材料、漫射罩和保護罩的材料等加以優(yōu)化。
②提高燈具的光通維持率,從燈具的反射面、漫射面、保護罩、格柵等的材料和表面處理上下功夫,使表面不易積塵、腐蝕,容易清掃,采取有效的防塵措施,有防塵、防水、密封要求的燈具,應經(jīng)過試驗達到規(guī)定的防護等級(IP等級)。
③提供配光合理、品種齊全的燈具,應該有多種配光的燈具,以適應不同體型的~間,不同使用要求(照度,均勻度,眩光限制等)的場所的需要。
④提供與新型高效光源配套、系列較完整的燈具�，F(xiàn)在有一些燈具是借用類似光源的燈具,或者兒種光源幾種尺寸的燈泡共用燈具。要達到高效率、高質(zhì)量,應該按照光源的特性、尺寸專門設計配套的燈具,形成較完整的系列,提供使用。
(2)正確合理選用燈具有了高效的燈具,還不是問題的全部,還必須正確應用。因為燈具效率高,解決了把光源的光通量最大限度發(fā)散出燈具以外,但要讓光更多地照射到視覺需要的工作面上,還必須提高光通的利用系數(shù),這是照明工程設計者的任務。利用系數(shù)取決于燈具效率,燈具配光與房間體形的適應狀況,還和室內(nèi)各表面(墻、頂棚、地面、設備、家具等)材料的反射比有關。
簡單描述一下選用燈具配光特性要和房間體形適應',以提高利用系數(shù)的問題,直接型燈具配光粗略分為三類,即寬配光,中配光、窄配光。對于面積大而燈具懸掛高度較小的房間,應選用寬配光燈具,可獲得較高燈具效率,燈具發(fā)出的直射光絕大部分能直接照射到工作面上;面積小而燈具懸掛高度較大的房間,如果用寬配光燈具,則導致相當一部分直射光照射到墻面和窗上,降低了光通利用率,所以宜選用窄配光燈具。表示房間體形的參數(shù),是室嘗間比(RCR),按RCR值選擇燈具配光特性,選用燈具,還要處理好能量效率與裝飾性的關系,當前,在民用建筑中乃至一部分工業(yè)建筑中,照明設計有一種偏向,強調(diào)了燈具的裝飾性能,而忽視了燈具效率和光的利用系數(shù),造成過大的能源消耗,而得不到良好的照明效果。例如,有的商場,照明安裝功率竟然超過100W/m2,顯然是不合理的。有些公共建筑,把照明設計交給建筑裝飾公司完成,而一些裝飾公司又缺乏熟悉照明專業(yè)技術的人員,只按裝飾要求去設計照明,選用燈具,較少考慮照明效率,對實施綠色照明工程很不利。這些應該從審查照明設計資格,制定各類場所照明能量標準等措施去解決。
3.電器附件電器附件對照明節(jié)能有一定影響,其中氣體放電燈的鎮(zhèn)流器是影響最大的,例如,直管熒光燈的電感鎮(zhèn)流器自身功耗約為燈管功率的23~25%,有的低質(zhì)量產(chǎn)品,據(jù)檢驗達到30%,而國外有一些低功耗鎮(zhèn)流器可達12~15%,提高鎮(zhèn)流器的質(zhì)量,對節(jié)能很有意義。
一種節(jié)能的高頻電子鎮(zhèn)流器,在20年前已進入國際市場,近年來推廣很快,我國研制生產(chǎn)也有12年歷史,電子鎮(zhèn)流器自身功耗大大降低,而且它是使燈管在高頻條件下工作,使燈管光效提高近10%,從而使轄個熒光燈系統(tǒng)(燈管加鎮(zhèn)流器)的效率提高18~25%,此外它還有一系列的優(yōu)點;燈管在高頻下工作,放電更穩(wěn)定,沒有閃爍,對青少年學生,連續(xù)工作者的視力保護很有利;沒有噪音;功率因數(shù)高;可以實現(xiàn)調(diào)光;節(jié)省銅、鋼等材料,降低重量和體積等,所以它是實施綠色照明應予推廣的產(chǎn)品。
存在的主要問題,一是大部分產(chǎn)品可靠性不高,二是價格較高。國家經(jīng)貿(mào)委和主管部門近兒年很重視電子鎮(zhèn)流器的研制,采取了多種措施,現(xiàn)在有一部分企業(yè)的產(chǎn)品已具有較好的質(zhì)量和可靠性。
四、重視照明工程設計
實施綠色照明是一項長期的任務,工程設計起著黃要作用,前面已敘述,提供高效的光源、燈具等很重要,但是還要設計師正確應用。除此之外,還有幾個關系照明節(jié)能的問題,也應引起重視。
1.合理選擇照度標準設計必須從生產(chǎn)、使用實際需要出發(fā),合理貫徹國家標準,要有利于保護生產(chǎn)者和使用者的視力,創(chuàng)造良好視覺條件,快速、清晰地識別對象,減少差錯,提高勞動生產(chǎn)率和工作效率,在此基礎上,力求節(jié)能。
2.霞視照明質(zhì)量、從實際出發(fā),根據(jù)不同對象,強調(diào)照明質(zhì)量標準,如服裝斗紡織品商場,應保證足夠的顯色性;對于大城市主干道路照明,應限制眩光,減少光污染,以保證車行暢通,降低交通事故。
3.合理選擇照明方式在工業(yè)廠房,合理運用一般照明和局部照明結合,合適的燈具懸掛高度,在商場展覽場所等合理運用非均勻照明,突出黃點照明,使用靈活照明方式,達到節(jié)能與照明效果的統(tǒng)一。
4.設計先進的照明控制方式對于戶外戶內(nèi)場所,先進的控制方式是保證視覺條件,滿足視覺者需要條件下,減少點燈時間,合理節(jié)能的章要手段。
5.合理的照明配電系統(tǒng)設計照明配電系統(tǒng)對提高照明質(zhì)量和節(jié)能也很重要。例如,提高較穩(wěn)定的電壓,減小電壓偏移,既保證良好的效覺條件,提高光源壽命,又節(jié)約電能,提高照明線路的功率因數(shù),對電網(wǎng),對降低照明線路電能損耗都有很大好處。
照明設計中如何實施綠色照明工程的內(nèi)容還很多,不一一敘述�？傊�,我們的任務是要從更高層次和意義上理解綠色照明,提高設計人員水平;另外,要修訂完善照明設計標準,特別是照明節(jié)能標準,強化照明設計和照明節(jié)能管理,為推進綠色照明作出新貢獻。
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