Problems Needing Attention in Electrical Lighting Design of Green Buildings

Zhang Wencai

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Problems Needing Attention in Electrical Lighting Design of Green Buildings

Zhang Wencai

AbstractIn the process of implementing green building evaluation, according to the requirements of “green building evaluation standard”, aiming at building electrical lighting energy saving, the problems existing in design and consulting are analyzed in detail. The purpose is to determine the illumination value correctly, and control the power density in the range of the standard. In addition, some more practical methods are put forward to reduce the effect of lighting control on energy saving.

Keywordsgreen buildings, evaluation standard, lighting power saving, illumination value, power density value, lighting control

0引言

為貫徹落實國家和行業節能減排與環境保護相關政策，住建部大力推進綠色建筑，提倡從設計、施工到運行管理全生命周期內，均采用綠色設計理念和技術，全面實行綠色施工，并在長期的運行階段采取綠色管理手段，降低資源消耗、減少對環境的影響，達到節能、環保、高效和人性化的管理，促進可持續發展。

在實施綠色建筑的過程中，住建部頒布了GB/T 50378-2006《綠色建筑評價標準》，規定按照控制項、一般項和優選項進行評價，并分為居住建筑和公共建筑兩種類型，且按照不同的條文進行評審。從階段上分為設計標識和運行標識評審，申報運行標識的建筑必須竣工運行一年后方可申報，而設計標識在設計完成后即可申報。針對綠色建筑評價實行數年后的實際情況，經修訂頒布了新版GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》。在新版的評價標準中，除了控制項評價采取是否達標的評價方式外，其他方面均采用評分方式，根據所申報的綠色建筑的星級(分為一星、二星和三星，三星級最高)對評分項逐條進行評審，居住建筑與公共建筑均按照相同的條文進行評審。

在住建部頒布新版《綠色建筑評價標準》后，全國許多省市也相繼頒布了相應的地方《綠色建筑評價標準》，北京市率先規定，所有新設計的建筑必須滿足一星級標準，部分省市也隨后開始效仿。

1評審中常見問題

筆者就綠色建筑設計標識評審中電氣專業遇到的一些共性問題提出幾點建議。

1)評價標準中的第5.1.1 建筑設計應符合國家現行有關建筑節能設計標準中強制性條文的規定。

這是節能設計中任何情況下都必須遵循的。作為強制性條文，這是一條不能逾越的紅線。在電氣專業有關節能設計標準的強制性條文中，主要體現在照明設計的功率密度值。住房城鄉建設部關于發布國家標準《建筑照明設計標準》的公告中明確：“現批準《建筑照明設計標準》為國家標準，編號為GB 50034-2013，自2014年6月1日起實施。其中，第6.3.3、6.3.4、6.3.5、6.3.6、6.3.7、6.3.9、6.3.10、6.3.11、6.3.12、6.3.13、6.3.14、6.3.15條為強制性條文，必須嚴格執行”。《建筑照明設計標準》第6章是照明節能，對于該章中的強制性條文，也是從節能的角度考慮，必須嚴格執行。建筑照明是電氣節能中有量化標準的內容，主要執行的條文是：GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中第6章6.3.3～6.3.7、6.3.9～6.3.15。在設計中強制性條文的違反重點體現在功率密度值超標。建設主管部門對此加大了管理力度，若在施工圖審查后才發現違反強制性條文的，將對施工圖審查單位進行批評，甚至更嚴厲的處罰。

值得注意的是居住建筑，盡管GB 50034-2013《建筑照明設計標準》第6.3.1條規定“住宅建筑每戶照明功率密度限值不在強制性范圍”，但居住建筑的公共部分則在強制性的規定范圍之內。

2)GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》第5.1.4條規定“各房間或場所的照明功率密度值不得高于現行國家標準《建筑照明設計標準》GB 50034中的現行值規定”。然而在實際評審過程中仍發現有些工程項目出現了照度和功率密度值超標的現象，主要有以下具體表現：

(1)計算功率未考慮鎮流器，當計入鎮流器功率后，導致LPD值超標。

(2)照度確定不合適，導致功率密度值過高。

(3)同一層建筑平面中的各類房間照度要求不同，設計說明、光源選擇等均符合要求，各類房間照度值也定位準確，但在照明平面圖中燈具的布置千篇一律，導致有的房間布置燈具過多，照度值、LPD值超標。

(4)照明計算時，部分參數(如利用系數、維護系數、光源、附件技術參數等)取值不對。

(5)對規范4.1.2、4.1.3、4.1.7等條文規范中提到的“允許有誤差”理解不正確。

2問題分析

1)計算功率未考慮鎮流器；當計入鎮流器功率后，導致LPD值超標。

當選用氣體放電燈時需要配備鎮流器。對于鎮流器的功率取值，應注意所選用的鎮流器的類別和等級。表1是當采用36W直管型熒光燈管，并配備相當于歐標A2、A3、B1、B2能效等級的鎮流器時所對應的功率值。

表1中的功耗情況僅針對36W的T8熒光燈管，對于T5燈管，功耗情況是不一樣的。因為T8燈管可以采用電子鎮流器，也可以采用電感式鎮流器；而T5燈管只可采用電子式鎮流器，所以對于28W的T5燈管，鎮流器的功耗需按照4W考慮(28+4=32W)。

表1　選用36W熒光燈時的功耗情況

根據表1的功耗統計情況，應注意在設計采用的燈管光源時一定要以文字方式說明所配備的鎮流器類型，計算燈管的功耗時應考慮計入鎮流器的功率。

此外，當采用電子鎮流器時，有許多人考慮到了諧波的影響，因此在設計中要求電子鎮流器是H級或L級，這樣的做法在過去是對的，但近年來此類級別已被取消，并統一按照GB 17625-2003《電磁兼容限值諧波電流發射限值》中的設備分類C規定照明設備的諧波電流限值。

2)照度確定不合適，導致功率密度值過高。

根據GB 50034-2013《建筑照明設計標準》第5章照明標準值中對絕大多數各類房間或場所的照明照度值均有規定。由于設計時計算所得到的照度值與規范有出入，尤其是一些面積較小的房間，要達到所選擇的照度值需要比大面積房間或場所照明功率還要高。但要滿足規定的照度值，其功率密度值也要隨之增加。新版標準6.3.14“當房間或場所的室形指數值等于或小于1時，其照明功率密度限值應增加，但增加值不應超過限值的20%”。

在綠色建筑評審中，常見一些設計人員對一些區域或場所的照度值確定不合理，例如針對地下車庫的照度值，新標準規定居住建筑地下停車場的照度為30lx，公共建筑地下停車場的照度為50lx。而有的設計人員仍沿用舊標準規定的75lx，有的甚至自作主張定為100lx。這樣成倍增加照度值會導致功率密度值超標。

需注意，《建筑照明設計標準》第6.3.15“當房間或場所的照度標準值提高或降低一級時，其照明功率密度限值應按比例提高或折減”中提到的“按比例提高或折減”，是針對《建筑照明設計標準》中第4.1.2和4.1.3條所規定的情況，而不是設計后得出的照度值與標準中照度值的差值。如普通辦公室照明設計中，標準中的照度值是300lx，現行的功率密度值為9W/m2，而實際的設計結果是照度達到345lx，功率密度值達到9.2W/m2。不能認為345lx的照度高出了標準值15%，相應的功率密度值也應按比例提高15%，達到10.35W/m2。

針對此例，有幾點需要說明：首先，功率密度值達到9.2W/m2已經違反了強制性條文規定；其次，照度值超出了標準規定的10%已屬于不合格的設計。對此，有的設計人員和綠色建筑咨詢人員采用了一種折算的方式，即9.2W/m2的功率密度值對應的是345lx照度，那么300lx時的功率密度值折算為8W/m2，不僅沒有突破強制性條文的指標，而且還達到了目標值的要求。但這是完全不對的，這種玩數學游戲的方式是不可取的。只有遇到4.1.2和4.1.3條的情況，確實需要提高或降低一級照度值時，功率密度值可隨著照度值的比例變化對應增減。

在標準4.1.2 條文中規定“符合下列一項或多項條件，作業面或參考平面的照度標準值可按本標準第4.1.1條的分級提高一級：

1 視覺要求高的精細作業場所，眼睛至識別對象的距離大于500mm；

2 連續長時間緊張的視覺作業，對視覺器官有不良影響；

3 識別移動對象，要求識別時間短促而辨認困難；

4 視覺作業對操作安全有重要影響；

5 識別對象與背景辨認困難；

6 作業精度要求高，且產生差錯會造成很大損失；

7 視覺能力顯著低于正常能力；

8 建筑等級和功能要求高。”

照明照度值的確定，應按照GB 50034-2013《建筑照明設計標準》第5章的要求選擇，并根據上述條款進行改變。

由于標準中規定的房間或場所的照度值不是一個范圍，而是一個確定的值，只是少量的場所或房間有普通或高檔之分，如普通/高檔辦公室、一般/高檔商店營業廳、一般/高檔超市營業廳。

3)同一層建筑平面中的各類房間照度要求不同，設計說明、光源選擇等均符合要求，各類房間照度值也定位準確，但在照明平面圖中燈具的布置千篇一律，導致有的房間布置燈具過多，照度值、LPD值超標。

如有的建筑中辦公室、資料室及相應的庫房等在同一層，對于各類房間或場所的照度，設計時都有所考慮，在設計說明中也按照規范規定的照度值和功率密度值提出了準確的要求。但在平面燈具布置時，一拷貝粘貼，顯示不出有任何區別了，導致照度要求低的房間照度和功率密度值超標。

4)照明計算時，有的參數取值不對，如利用系數、維護系數、光源、附件技術參數等。

規定利用系數的確定是先通過計算室形指數，再根據所選擇燈具的配光曲線在查表時選擇相應的天花板、墻面、地面的反射系數。但就目前的情況來說，有許多燈具制造廠家無法提供較好樣的配光曲線，更有甚者直接抄襲別的廠家的參數。

一般來說對于熒光燈槽的利用系數，一般在0.38左右；格柵熒光燈利用系數一般為0.55～0.6；熒光燈帶的利用系數一般為0.5左右；開啟式熒光燈的利用系數則一般較高，約為0.65甚至還要高些。如教室、閱覽室一般采用蝙蝠翼式配光曲線的燈具，利用系數可高達0.7。而現在使用的LED燈，有的利用系數接近甚至大于1。主要是LED燈的光線投射集中，而熒光燈要通過燈具的反光罩控制光線的投射方向，并在控制光線的過程中造成光的衰減，從而降低了利用系數。

參照相應的標準條文，燈具的維護系數也是影響照度計算的因素之一。

一般來說，房間或場所的照度計算可由式(1)求出：

(1)

式中，lx為照度；lm為每個燈管輸出流明；N為總的燈管數量；Cu為燈具的利用系數；M為燈具的維護系數；A為房間面積。

燈具數量N的確定，可由照度計算公式經簡單數學變換求出，見式(2)：

(2)

從式(2)中可以看出，當房間或場所的照度值確定后，lx就可看作為一個不變的常數，lm、Cu和M越大，所需的燈具數量越小。

作為照明節能，許多設計人員在設計說明中都會寫上采用高效光源、高效燈具和高效節能的燈具附件(鎮流器)，但怎樣才算高效呢？在綠色建筑評審中經常會遇到一些情況，說是高效，但效率并不高。例如大部分的公共建筑采用的直管熒光燈中，選擇18W而非36W的T8燈管、14W而非28W的T5燈管、選用普通的而非三基色的熒光燈。從耗能的角度分析，同一種類型的燈，大功率的比小功率的更節能；從定量方面分析，約有20%的差異。一般大功率的光源，例如T8-36W燈，其光效能達到92lm/W，有的甚至更高；而T8-18W燈，其光效一般在80lm/W左右，加上鎮流器的功耗，總體上小功率的光源光效低、整流器功耗所占光源功率的比例大。

T8-18W燈管與T8-36W燈管相比，要達到同等的照度會多耗電31%(采用電子鎮流器)～45%(采用節能型電感鎮流器)，而建設費用要增加30～40%；T5-28W燈管與T5-35W燈管相比，前者光效一般在90lm/W左右，后者光效可達104 lm/W。

光源的選擇主要考慮以下幾個要素：光效、色溫、顯色指數、光源壽命和價格，這是在照明設計中做到切合實際應用很重要的要素。

采用高效光源是照明節能的關鍵。在一般無特殊裝飾要求場所應采用直管型熒光燈，盡量不用緊湊型熒光燈。對于直管型熒光燈，在選用過程中應考慮以下四項原則：三基色、細管徑、大功率、中色溫(表4.4.1)。

《建筑照明設計標準》3.2.2 規定中，照明設計應按下列條件選擇光源：

1 燈具安裝高度較低的房間宜采用細管直管形三基色熒光燈；

2 商店營業廳的一般照明宜采用細管直管形三基色熒光燈、小功率陶瓷金屬鹵化物燈；重點照明宜采用小功率陶瓷金屬鹵化物燈、發光二極管燈；

3 燈具安裝高度較高的場所，應按使用要求，采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈或高頻大功率細管直管熒光燈；

4 旅館建筑的客房宜采用發光二極管燈或緊湊型熒光燈；

5 照明設計不應采用普通照明白熾燈，對電磁干擾有嚴格要求，且其他光源無法滿足的特殊場所除外。

通過在綠色建筑評審中查看照明功率密度值和照度計算書發現，有的設計計算書中選用的光源技術參數不合理，例如T5熒光燈的光通量為3 000lm，有的甚至套用T8燈管的參數；有的選擇又過低，導致與實際照度相差較大。現有部分光源制造廠家，在35℃時能將28W的T5燈光通量達到2 900lm。

“照度及功率密度值計算表”中應列出本工程在規范中對應建筑類別強制性條文列出的房間(場所)，以及在本類建筑中規范強制性條文雖沒有列出但可參照其他類別建筑強制性條文規定的標準相當﹑功能類似的房間(場所)。對于強制性條文未規定而在工程中有代表性的房間(場所)也需列入計算表中。

5)對如4.1.2、4.1.3、4.1.7等條文規范中提到的“允許有誤差”理解不正確。

在規范4.1.7條文中“設計照度與照度標準值的偏差不應超過±10%”。

在一般情況下，設計照度值域照度標準值相比較，可有不超過-10%～+10%的偏差。但是要注意條文說明，其適用的情況。

考慮到照明設計時布燈的需要和實際光源功率及光通量的變化不是連續的，根據我國國情，規定設計照度值與照度標值可有不超過-10%～+10%的偏差，即此偏差只適用于裝10盞燈具及以上的照明場所；當小于10盞燈具時，允許適當超過此偏差。

在4.1.7條中，關于照度值的偏差，是否也允許功率密度值也出現相應的偏差？

不允許。在該標準審查會上已明確提出：照度值允許偏差，是由于在設計過程中會遇到燈具數量隨房間調整的情況(例如計算時需要11盞燈，但布置時卻需要12盞燈才能均勻設置)。另外小于10盞燈時的情況是由于房間面積較小，利用系數偏低的緣故，才允許適當超出±10%的偏差范圍。故照度值可以有上述范圍的偏差，但功率密度值不允許超標。

另外《綠色建筑評價標準》第5.2.10照明功率密度值達到現行國家標準《建筑照明設計標準》GB 50034中的目標值規定。(8分)注：住宅建筑僅評價其公共部分。當主要功能房間滿足要求只能得4分，當所有區域均滿足要求時，才能獲得8分。

以上問題，希望大家在照明設計時，稍微多花點時間，仔細看看規范，正確理解規范中的要求。

從節能的角度，選用高光效光源、高效燈具和高效節能的燈具附件時，需仔細復核所設計的照明圖紙，并從節材的角度盡量選用小管徑的光源。切記，不要用功率密度值反求燈具數量，這種做法往往導致照度值嚴重超標。

3結束語

按照《綠色建筑評價標準》，分為1～3星級，住宅建筑和公共建筑兩大類型。這其中主要對照明提出了明確的量化標準。不應低于現行值，現行值是任何一項工程都必須達到的，達不到則是違反強制性條文；等于或低于目標值，這是我們在實施綠色建筑時所希望達到的，需要設計時下點功夫，仔細選擇高效光源、燈具及其附屬裝置。

照明控制也是節能的有效方法和手段，GB 50034-2013《建筑照明設計標準》第7.3節提出了多項節能控制的方法和要求，應認真研究執行。

值得提出的是《建筑照明設計標準》中的7.3.4條規定“住宅建筑共用部位的照明，應采用延時自動熄滅或自動降低照度等節能措施。當應急疏散照明采用節能自熄開關時，應采取消防時強制點亮的措施”。

在住宅建筑公共部位(如樓梯間、電梯間、走廊等處)設置的照明控制開關，部分采用聲光控開關，這種方式正常時具有較好的節能效果，但在某些特殊場合，需要采用更適宜的節能設備。例如除夕至正月十五，全國許多地方按照民俗由燃放煙花爆竹的情況，上述公共區域的照明全都點亮了，造成大量電能的浪費。解決上述問題，可將聲光控開關改為紅外感應開關，聲音對此不起作用，只有人到達現場等才點亮，真正達到照明節能的效果。

當房間或場所裝設兩列或多列燈具時，所控燈列可與側窗平行，這在實際運行過程中具有明顯的節能效果。大型公共建筑按使用需求采用智能照明控制系統，這也是實實在在為綠色建筑照明節能創造必備的條件。

總之，優秀的照明設計和照明控制，能為綠色建筑節能起到關鍵的作用。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》[S]. 中國建筑工業出版社.2014.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50034-2013《建筑照明設計標準》[S].中國建筑工業出版社.2013.

綠色建筑電氣照明設計中應注意的問題

張文才

(中國建筑設計院有限公司， 北京 100120)

摘要在實施綠色建筑評價的過程中，根據《綠色建筑評價標準》的要求，針對建筑電氣照明節能，對設計以及咨詢中存在的問題，進行詳細分析。目的是能夠準確地確定照度值，控制功率密度值在標準規定的范圍內。并且，提出了一些較為實際的照明節能控制方法。

關鍵詞綠色建筑評價標準照明節能照度值功率密度值照明控制