邯鄲市夜景觀節(jié)能技術(shù)研究★

胡金良 齊海紅

隨著人民生活水平的提高，建筑能耗增長迅猛。然而我國的能源形勢相當(dāng)嚴(yán)峻，目前已成為世界第一大能源消費國。能源消費和低效率使用狀況嚴(yán)重，能源利用率僅為33．4%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家52%～55%的水平，單位GDP(萬元)能耗是日本的6倍。其中工業(yè)能耗、建筑能耗和交通運輸業(yè)能耗是我國總能耗的主要方面，降低建筑能耗(含照明、暖通、家用電器等)，實現(xiàn)節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展的唯一可行之路。20世紀(jì)90年代初美國首先提出綠色照明概念，我國于1996年正式公布施行綠色照明工程，其核心是節(jié)能和環(huán)保，實施綠色照明的目的在于通過先進的設(shè)計方法，采用高效的照明器具(控制系統(tǒng)、燈具、光源等)，達(dá)到生活的舒適、高效和健康。照明節(jié)能逐漸成為我國日益重視的一個研究領(lǐng)域。

北美照明協(xié)會出版的《IESNA-hand book》第九版指出，在照明的評價標(biāo)準(zhǔn)方面，已經(jīng)由照度計算向美學(xué)鑒賞轉(zhuǎn)變，由照明的數(shù)量向照明的質(zhì)量轉(zhuǎn)變。城市夜景觀照明是科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)的有機結(jié)合體。城市照明質(zhì)量的評價不應(yīng)該僅僅是城市照明的舒適性等景觀方面的評價，還應(yīng)進行照度、亮度、均勻度、節(jié)能等功能性技術(shù)指標(biāo)評價。判斷價值的取向，應(yīng)涵蓋技術(shù)與藝術(shù)兩大方面的內(nèi)容，與其對應(yīng)的是定量的指標(biāo)和定性的標(biāo)準(zhǔn)。其評價的是對城市照明的功能性與效率的考核與比較。

照明節(jié)能的原則是必須保證有足夠的照明數(shù)量和質(zhì)量的前提下，盡可能地節(jié)約照明用電量。GB 50034-2004建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和DBJ 01-607-2001綠色照明工程技術(shù)規(guī)程頒布后，照明設(shè)計必須符合規(guī)定的能效標(biāo)準(zhǔn)，以照明功率密度(LPD)作為照明節(jié)能的評價指標(biāo)。照明功率密度(LPD-Lighting Power Density)的定義:建筑的房間或場所，單位面積的照明安裝功率(含鎮(zhèn)流器，變壓器的功耗)，單位為:W/m2。設(shè)計中要合理選擇高效光源、高效燈具，運用更先進的設(shè)計方法，實施綠色照明工程。

照明節(jié)能必須采取相應(yīng)措施:1)采用照明智能控制系統(tǒng)。2)合理選用燈具及附件。3)充分利用天然光，使用綠色能源。因此一個良好的城市夜景照明系統(tǒng)應(yīng)包括智能的控制系統(tǒng)、節(jié)能的燈具系統(tǒng)和綠色的能源系統(tǒng)。

1 控制系統(tǒng)

微機無線城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)是目前城市照明控制系統(tǒng)中最先進的控制方法，是一項集計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)于一體的高科技系統(tǒng)工程。

智能照明控制系統(tǒng)是利用先進電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達(dá)到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。微機無線城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心調(diào)度端、分控制中心、中繼站及若干個可設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)站的執(zhí)行終端和主、從饋線系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能實時、準(zhǔn)確地反映城市照明系統(tǒng)的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)并解決各類運行故障，有效地解決好各種開關(guān)時間。

其主要特點為:1)照明的自動化控制:系統(tǒng)可根據(jù)需要控制任意回路，連續(xù)調(diào)光或開關(guān)。同時可預(yù)先設(shè)置多個不同場景，在場景切換時淡入、淡出，某些場合可以隨上下班時間調(diào)整亮度，接入各種傳感器對燈光進行自動控制。如采用人體紅外線檢測可達(dá)到對燈光的控制;如人來燈亮，人走燈滅(暗)。此外，還可以通過編程隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場合的不同場景要求。2)美化環(huán)境:利用場景變化增加環(huán)境藝術(shù)效果，產(chǎn)生立體感、層次感，營造出舒適的環(huán)境，有利人們的身心健康，提高工作效率。3)延長燈具壽命:影響燈具壽命的主要因素有過電壓使用和冷態(tài)沖擊，它們使燈具壽命大大降低。智能系統(tǒng)可以有效地抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，同時還具備電壓限定和交流濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損害。智能調(diào)光控制系統(tǒng)采用緩開啟及淡入淡出調(diào)光控制，可避免對燈具的冷態(tài)沖擊，延長燈具壽命2倍～4倍。4)節(jié)約能源:智能照明控制系統(tǒng)使用了先進的電力電子技術(shù)，能對大多數(shù)燈具(包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈、LED燈等)進行智能調(diào)光。當(dāng)室外光較強時，室內(nèi)照度自動調(diào)暗，室外光較弱時，室內(nèi)照度則自動調(diào)亮，使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能的目的。除此之外，智能照明的管理系統(tǒng)采用設(shè)置照明工作狀態(tài)等方式，通過智能化管理實現(xiàn)節(jié)能，節(jié)電可達(dá)到20%～50%。

2 燈具系統(tǒng)

節(jié)能照明是半導(dǎo)體技術(shù)在20世紀(jì)下半葉引發(fā)的一場微電子革命，催生了微電子工業(yè)和高科技IT產(chǎn)業(yè)，改變了整個世界的面貌。新一代照明光源輻射發(fā)光二極管，簡稱LED燈(Light-Emiitting-Diode)，是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，以傳統(tǒng)光源所沒有的優(yōu)點引發(fā)了照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)和應(yīng)用的革命。半導(dǎo)體LED是當(dāng)今世界上最有可能替代傳統(tǒng)光源的新一代光源。其替代傳統(tǒng)照明光源是大勢所趨。它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈稀土三基色熒光粉發(fā)光原理，而采用其固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料。當(dāng)兩端加上正向電壓，直接發(fā)出不同顏色的光。該光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)80%～90%。LED燈的應(yīng)用，其中景觀照明、交通信號燈節(jié)電分別為70%，80%，我國目前已成為太陽能LED燈的最大生產(chǎn)國和出口國。

其具有如下優(yōu)點:

1)高效低耗，節(jié)能環(huán)保;2)低壓驅(qū)動，響應(yīng)速度快、安全性高;3)固體化封裝，耐振動，體積小，便于裝配組合;4)可見光區(qū)內(nèi)顏色全系列化，色溫、色純、顯色性、光指向性良好，便于照明應(yīng)用組合;5)直流驅(qū)動，無頻閃，用于照明有利于保護人眼。

3 能源系統(tǒng)

城市的燈具大多處于室外，其可以充分接觸到自然界的多種物理因素，如陽光、風(fēng)等。其中太陽能的利用最為便利和高效。2005年5月，第八屆“中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會”與“中國能源戰(zhàn)略高層論壇”在京召開，面對全球能源亮起紅燈的時候，提出從問題發(fā)生的源頭探究21世紀(jì)新能源的太陽光伏發(fā)電顯得更為重要。

將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能就是太陽光發(fā)電。此發(fā)電過程目前有兩種類型:1)太陽電池;2)光化學(xué)電池。太陽電池又稱光伏電池(PV)是一種能量轉(zhuǎn)換的光電元件。利用光電效應(yīng)原理，由太陽光照射后，將光的能量轉(zhuǎn)換為電能供電氣設(shè)備使用，硅太陽電池的轉(zhuǎn)換率可達(dá)13%～20%。通過太陽光伏電池吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽鎯υ谛铍姵貎?nèi)，白天控制系統(tǒng)自動關(guān)閉照明，夜間或環(huán)境光照度小于10 lx時，自動開啟發(fā)光系統(tǒng)。

光伏發(fā)電使用壽命在15年～20年之間，其他備件使用壽命也很長，因此運行維護成本很低。光伏發(fā)電可根據(jù)客戶需要的亮度和造型靈活設(shè)計，安裝不受地域限制，規(guī)模大小可隨意制定，控制功能齊全，自動啟動和關(guān)閉，可以根據(jù)需要做到定時供電，以節(jié)約能源。目前景觀燈可以達(dá)到25℃晴天光照一日，當(dāng)晚通宵亮燈，如連續(xù)一周陰雨天，每晚發(fā)光大于8 h。

伴隨人們對物質(zhì)生活需要的不斷增長，對景觀電氣照明的要求也越來越嚴(yán)格。適當(dāng)提高照度水平，向國際和發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)靠攏，提高照明質(zhì)量，采用國際上先進的照明質(zhì)量指標(biāo)等措施，力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、使用安全和維護方便，達(dá)到節(jié)約能源、保護環(huán)境和提高照明環(huán)境質(zhì)量的目的。

［1］ GB 50034-2004，建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［2］ DBJ 01-607-2001，綠色照明工程技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］ 李宏毅．建筑工程太陽能發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2010．