照明节能的综合策略

　　紧凑型荧光灯（CFL,俗称节能灯）是当前替代白炽灯的主要节能光源，在室内外照明，特别是住宅中获得广泛应用。内装电子镇流器，配有白炽灯灯头的一体化自镇流荧光灯使用非常方便。功率从5W到125W，光效65～70lm/W，显色指数达到80，平均寿命8000小时，目前是替代白炽灯的最佳光源。2008年全世界的紧凑型荧光灯年产量超过40亿支，其中85%是我国生产的。

　　无极荧光灯的生产近年在我国发展很快。作为节能光源，它的优势是60000小时的超长寿命，很适合高灯位和一般道路照明，可以大大节省维护费用。

　　HID灯值得注意的进展是陶瓷金卤灯的出现使金卤灯的稳定性大大提高，光色更加优美和多样化。配装可调光电子镇流器的小功率陶瓷金卤灯将是卤钨灯的有力竞争对手。飞利浦近年推出的中功率陶瓷金卤灯光效已达到123lm/W，寿命20000小时，颜色质量也有不凡的表现。
 

 

 

　　飞利浦公司正在欧洲和全球推广以白光的新一代陶瓷金卤灯Cosmo代替黄光的高压钠灯作路灯光源，不但节能，而且提高道路照明的可见度，并使沿街的景观焕然一新。这项计划也在我国上海、重庆实施。

图2 新一代陶瓷金卤灯（左315W）和现有的
陶瓷金卤灯（中、右400W）比较

　　7、建立SSL技术信息网—传播SSL的基础知识，交流SSL的技术发展信息。

　　此外，美国能源部还经常组织各类专题研讨会与照明设计师、生产厂商直接对话，了解他们的意见和要求。总之，美国能源部在SSL技术市场推广方面的做法既积极稳妥，又科学认真，值得我们学习。

　　有机发光二极管OLED也是固态照明的一支新秀，技术发展迅速。早期OLED主要用于手机和掌上电脑的显示，近年来才向照明领域发展。与LED那种发光面积极小、指向性很强的点光源相反，OLED是半透明薄膜状、表面亮度低（1000～4000cd/m2）的漫射面光源，光效可达100lm/W。它轻巧、安装使用灵活性大、不产生眩光、能够大幅度降低灯具成本等优点未来在照明应用上具有很强的竞争力。GE、PHILIPS等大型照明企业已宣布在2012年前后将把OLED推向市场。

　　三、照明标准

　　照明标准的高低首先要适应视觉功效的需要，同时也要受经济水平和能源的制约。七十年代我国只有《工业企业照明设计标准》TJ 34-79，九十年代进行修订并增加了《民用建筑照明设计标准》GBJ 133-90和《城市道路照明设计标准》CJJ 45-91。进入二十一世纪以来，随着我国城市建设飞速发展的需要和经济实力的增强，新修订和补充的照明标准日趋完善，并且基本上与国际接轨。新标准的特点是照度水平大幅度提高；照明质量要求更加全面，同时增加了节能和防止光污染的内容。在建筑照明和城市道路照明标准中还把照明功率密度限值规定为强制性条款，严格执行这一规定将会引导照明设计采用高效能的灯和灯具，节约可观的电力。

　　表3是我国照明标准中照度水平的变迁，照度水平呈迅速上升的趋势。表4是美国历年照明标准中照度的变化，可以看到波动较大，也反映他们节能理念的变化。

　　照明功率密度限值是规范照明节能要求的一项强制性标准；它也是一个动态标准，随着照明科技的进步，光源和灯具效能的提高，照明功率密度也会相应地紧缩。自1975年美国空调、制冷和供暖工程师学会与北美照明学会联合提出这一标准以来（ASHRAE/IES 90-75），已在1980、1989、1999、2001、2004和2007年进行多次修订，2001年以后打算每三年修订一次。美国能源部已决定2010年12月30起将以ASHRAE/IES 90.1-2004作为新的国家能源标准替代现行的90.1-1999。表5是基于建筑类型综合计算照明功率密度（建筑面积方法）90.1-2004与90.1-1999的差别。

　　重视自动调光控光也是照明节能标准的一个重要趋向。仅控制照明安装功率是不够的，还应在不需要照明的时间和地点把灯自动关掉或调暗，才能达到真正节电的目的。ASHRAE/IES 90.1-2004新增了教室、会议室和职员餐厅使用人走后30分钟要自动关灯的条款。美国绿色建筑领先的环境和能源设计等级评定方法（LEED）要求照明必须达到ASHRAE/IESNA 90.1-2004的相关规定，同时若有完善的个人或成组的调光控光设施，可以加分。

　　四、照明形式

　　随着城市、建筑和室内设计理念的不断更新和照明技术的进步，照明形式也日益丰富；不过单从节能技术角度来看，室内照明形式还没有发生重大的变化和革命性的创新。二十一世纪重视照明质量的趋势使照明设计更重视工作照明与环境照明的平衡，因此，能提高垂直面照度的间接照明同有智能化控制的作业/环境照明方式结合可能是一个很好的选择。将来如果OLED和白光LED能以寻常的价格进入市场，以任意形状的面光源漫射光一般照明和LED点光源重点照明相结合可能是理想的室内节能照明形式。

　　调光控光技术为一个空间创造多种照明场景，展现不同的照明形式，使灯光发挥其最佳效能；可以适时、适地、适人、适量地提供灯光，从而获得可观的节能效益。智能化调光控光技术的普及应用将对照明形式的革新和照明节能产生深远影响。

　　城市景观照明节能的一个趋势是尽量不用大功率投光灯远程照亮建筑立面，而改用小功率投光灯近距离照射，这样可以大大减少逸散光，有利于节能和环保，对建筑细部也能有更细致的表现。

　　近年来LED在城市景观照明中非常盛行，特别是在中国。由于LED的成本高，大都采用点和线的表现手法，借助LED天生的彩色光，五光十色，再加上动态控制，变光、变色，飞虹流彩非常热闹。奥运会、国庆活动中运用LED作灯光表演的成功和展现的魅力更促进了这种潮流。但是照明工作者应当清醒认识到，第一、城市景观照明是展现城市文化，为市民创造休闲环境的固定设施，不是光表演。到处都营造成灯红酒绿、花花世界，形成一种浮躁的社会心态，对于观赏的人会产生视觉疲劳，对于邻近的居民则是严重的光侵扰；第二、如果图便宜使用低劣的LED 器材，时间不久就断“线”，灭“点”，损坏的面目全非，对于城市夜景观反而是破坏；第三、不能因为LED节能，就无节制的滥用。例如，用LED为建筑物穿上“媒体表皮”的照明手法，好像很“时尚”，但它是不节能的。

　　六、设计与管理

　　照明节能的策略既需要技术和产品的支持，也需要设计和管理的专长。设计是管理的依据和起点，管理是照明节能设计获得实效的保证。我主张照明设计人员上下左右都要沟通协调，上是业主、是设计对象，左右是各专业设计团队、特别是建筑师，下是照明管理维护人员，设计要为他们创造方便管理和维护的条件。

　　从设计角度实施照明节能要做好以下几点：
　　1、 牢固树立照明节能和环保的观念，并且结合设计项目坚持不懈地向业主宣传正确的照明节能的策略和方法，争取业主支持。
　　2、 尽早把照明纳入总体设计程序，优先考虑把天然采光作为初步照明设计的组成部分。
　　3、 详细调查视觉作业要求，通过改善可见度，把功能要求相近的作业集中，减少遮挡，增加反射光、减少吸收，以及减小眩光等措施，降低对照明的电力需求。
　　在城市景观照明规划设计中，详细调查了解当地的人文和自然资源，确定合理的、有价值的照明对象，避免千篇一律的普遍照明。
　　4、 选用高效能照明设备，在产品质量和价格权衡上达到最优。
　　5、 规定照明设备的能效和质量要求，使不恰当的更换不会降低预期的效果。
　　6、 采用智能照明控制，减少使用照明的时间和强度。采取用户乐于接受的照明控制方式，不让用户分心并方便使用。
　　7、 参与并监视照明设备的调试与验收。

良好的照明维护管理产生节能、环保和投资效益。在加强照明管理维护方面有以下建议：
1、 详细了解照明设计的意图和要求，熟悉照明设计图纸。
2、 制定照明设备的定期维护计划并严格执行。
3、 落实维护管理经费。
4、 举办技术培训，人人了解照明器材的技术性能，掌握安装维修方法。
5、 逐步建设智能化照明监控设备和系统。
                                                                  
　　七、结语

　　照明节能是一项系统工程，除了以上技术层面的各项策略外，政策和体制方面的保证非常重要。例如，制定照明节能的奖惩办法，使实施照明节能成效显著的城市、企业、单位受益；建立对照明设计“单位功率密度”国家强制标准的审核制度，避免其流于形式；规定城市照明规划审批的法律程序，使城市照明建设在立法的高度上运行，克服某些首长“权力审美”，“一言堂”的不正常现象等等。目前政府已有向居民补贴销售节能灯等推进照明节能的政策实施，相信随着国家体制改革深入和节能政策的逐步完善，加上照明技术不断进步的配合，我国的照明节能一定会加速成长，取得更大的成效。

　　新世纪兴起的发光二极管（LED）照明光源在我国室外照明领域已有广泛应用，并且正在大力推广，主要是彩灯装饰和路灯。国外更加专注白光LED在室内照明应用的潜力。LED  是新一代固体光源，具有光效高、寿命长、比气体放电灯更环保的前景优势，技术发展很快。但是，应用LED的固态照明（SSL）是一项新兴技术，还有许多阻碍市场接受的问题需要解决，主要是产品的不一致性和不确定性，没有建立统一的产品规格和标准以及价格过高。

　　美国在LED的上游技术发展方面处于世界领先位置，同时也十分重视下游技术和LED的应用推广。SSL的应用推广工作由有权威的能源部统筹实施，包括：
　　1、SSL的质量倡导（Advocates）—由能源部和“下一代照明产业联盟”（NGLIA）联合主办的志愿保证项目，旨在向市场推出高质量的SSL产品，提高市场对SSL产品质量的可信度。提出申请的产品必须按照IESNA LM-79-2008的测试标准提供灯具效能（lm/W）、光输出（lm）、输入电功率（W）、相关色温（CCT）及显色指数（CRI）5項性能指标，获准者可在产品上贴“Lighting Facts”标签。

图3  SSL质量保证产品标签

2、DOE固态照明商业产品试验项目（CALiPER）—能源部主持的LED产品性能检测，样本来自市场或产品库。自2006年底至2009年7月已经举办8轮，检测结果向社会公布，反映室内外用的LED替代灯和各类LED灯具的实用技术水平和发展趋势。图4说明LED的性能在逐年提高，但是同一类产品性能的差距仍然很大。

　　3、“能源之星”SSL灯具评选—自2008年9月30日开始申报。对入选产品提出了很高的要求（见参考文献5）。
   　4、制定标准— 配合ANSI、UL、IESNA等部门编制LED产品的相关标准。
已完成4項，在编的4項。
　　5、SSL应用示范项目“Gateway”— 包括各类商业和住宅室内一般照明和室外道路、停车场的照明。有统一的申请程序和报告要求，其结果在DOE网站公布。
　　6、举办SSL产品和设计奖— 有三项：1）政府“L奖”，要求极其严格。例如，60W白炽灯的替代灯要求输入功率<10W, 光通量>900lm,寿命>25000h, 显色指数>90；PAR38的替代灯的光效则要达到123lm/W。
　　 2）“Lighting for Tomorrow”设计竞赛，与照明工业行业协会联合举办，2006年开始有SSL项目。
　　3）“Next Generation Luminaires”设计竞赛，与北美照明学会、国际照明设计师协会联合举办，2008年3月启动，已举办过一次。