LED產(chǎn)品在書庫照明改造中的應(yīng)用及其節(jié)能效果

牛盛楠，苗紀奎

(山東建筑大學，山東 濟南 250101)

引言

書庫是圖書館的主要組成，其藏書空間照明系統(tǒng)的科學合理設(shè)計是一項重要的課題[1]。據(jù)統(tǒng)計，在我國一些大型公共圖書館中藏書區(qū)使用面積比例為30%～35%[2]，其照明能耗較高，有效降低其照明能耗對建筑節(jié)能具有明顯作用[3]。另外，若典藏區(qū)及書庫區(qū)無設(shè)置感應(yīng)裝置，則書庫區(qū)常處于無人使用但燈具卻長時間開啟的狀態(tài)，除耗能外也浪費館方人力[4]。因此書庫是進行圖書館建筑照明節(jié)能改造的重點。

從產(chǎn)品角度考慮，照明節(jié)能改造可通過照明系統(tǒng)設(shè)備能效的提升實現(xiàn)。為推進照明節(jié)能，GB/T 51141—2015《既有建筑綠色改造評價標準》相關(guān)條款對設(shè)計選用的照明光源、鎮(zhèn)流器規(guī)定了產(chǎn)品能效水平要求，并且鼓勵在走廊、樓梯間、門廳、大堂、車庫等公共區(qū)域采用能效高的發(fā)光二極管(LED)照明。從場所需求角度考慮，書庫(閉架書庫、密集書庫)通常只進行短時照明，無人長時間逗留則照明無長時間開啟的必要。

1 書庫照明節(jié)能改造方案

目前既有圖書館建筑的書庫照明光源多采用單管36 W T8鹵粉熒光燈或雙管18 W T8鹵粉熒光燈；書庫照明燈具多采用格柵燈、鋁制控照燈。本文以書庫照明常用的T8鹵粉熒光燈(標稱功率：36 W；標稱尺寸：26 mm×1 200 mm；燈頭：G13)和格柵燈作為改造前的光源和燈具，表1分別給出了該光源不同能效等級的初始光效[5]及光通量，該光源配用鎮(zhèn)流器功率按4 W進行計算的系統(tǒng)效能，格柵燈燈具效率按0.65計算得到的燈具效能，以此作為節(jié)能量計算基準。

表1 書庫照明常用光源、燈具能效參數(shù)Table 1 The illuminators and luminaire efficacy parameters in common use for stack lighting

對于書庫照明的節(jié)能改造有兩種方式：光源替換；燈具替換。

1)光源替換：在原有燈具里替換光源。依據(jù)光源替換的光通量原則，目前32 W T8三基色熒光燈和27 W直管型LED光源(T8)可直接用于替換36 W T8鹵粉熒光燈。表2給出了這兩種高效替換光源的額定光通量。

表2 兩種高效替換光源的額定光通量

2)燈具替換。書庫照明改造如進行整燈替換，為了保證較高的利用系數(shù)，平行行道的布燈方式宜選擇LED線形燈或LED平面燈。

所以，我們確定了圖1所示的比較研究的方案。

圖1 替換光源和替代燈具節(jié)能效果比較研究方案Fig.1 The research plan of efficiency-saving effects of alternative illuminators and lamps

2 節(jié)能效果分析

依據(jù)《普通照明用雙端熒光燈能效限定值及能效等級》(GB 19043—2013)[5]、《建筑照明設(shè)計標準》(GB 50034—2013)[6]規(guī)定的三基色熒光燈各能效等級的初始光效、格柵燈的燈具效率得到系統(tǒng)效能；依據(jù)《LED室內(nèi)照明應(yīng)用技術(shù)要求》(GB/T 31832—2015)[7]規(guī)定的直管型LED光源、LED線形燈、LED平面燈規(guī)格分類確定燈具效能最低值，見圖2～圖4。

1)光源替換節(jié)能率。2種高效光源替換的節(jié)能率如圖5所示。

圖2 兩種高效替換光源的系統(tǒng)效能比較Fig.2 The comparison in system efficiency of two types of high-efficiency alternative illuminators

圖3 LED燈和格柵燈燈具效能比較Fig.3 The comparison in lamp-efficiency of LED and grille lamps

圖4 LED燈和格柵燈(T5高光效系列熒光燈)燈具效能比較Fig.4 Comparison in lamp-efficiency of LED and Grille Lamps

圖5 兩種高效光源替換鹵粉熒光燈的節(jié)能率比較Fig.5 Comparison in efficiency-rate of two types of high-efficiency illuminators instead of halogen fluorescent lamp

2)燈具替換節(jié)能率。計算得到整燈替換實現(xiàn)的節(jié)能率(兩種高效格柵燈替代鹵粉格柵燈節(jié)能率和兩種LED燈替代鹵粉格柵燈節(jié)能率)，見圖6。

圖6 四種高效燈具替換格柵燈(鹵粉熒光燈)節(jié)能率比較Fig.6 Comparison in efficiency-rate of four types of high-efficiency lamps instead of grille lamp

由圖6可知，LED燈替代相應(yīng)能效等級的鹵粉格柵燈的節(jié)能率均高于2種能效等級1級的高效熒光燈的節(jié)能率。根據(jù)4種高效替換燈具的燈具效能不同，節(jié)能率也有明顯的提高，即ηLED線形燈>ηLED平面燈>η格柵燈(三基色T8)>η格柵燈(高光效T5)(η為節(jié)能率)。

LED線形燈替代能效等級3級鹵粉熒光燈可實現(xiàn)節(jié)能52%/50%以上；替代節(jié)能型鹵粉熒光燈(能效等級2級以上)仍有顯著的節(jié)能效果，節(jié)能率分別在33%/32%以上，32%/28%以上。

與光源替換產(chǎn)生的節(jié)能率相比，改造時用LED平面燈進行整燈替換比僅更換直管型LED光源(T8)節(jié)能率提高16%/15%；用LED線形燈進行整燈替換比僅更換直管型LED光源(T8)節(jié)能率提高28%/27%。

對書庫照明另一種常用燈具——控照燈而言，由于控照燈燈具效率比格柵燈高，則燈具效能更高，因此改造前原有燈具如果是控照燈時，節(jié)能率要低于本文計算得到替換格柵燈的節(jié)能率。

另一方面，如果比較LED燈和控照燈(配高光效T5或三基色T8)兩種替換燈具的燈具效能，按照LOR控照燈=1.15LOR格柵燈(LOR為燈具效能)，結(jié)合圖2、圖3，則LED線形燈與能效等級1級的45W T8節(jié)能效果接近；LED平面燈的節(jié)能效果普遍沒有控照燈的好。

3 結(jié)束語

通過以上數(shù)據(jù)的分析比較，可以得出以下結(jié)論：

1)用27 W直管型LED T8管替換鹵粉熒光燈的節(jié)能效果與32 W能效等級3級三基色T8管接近，對于只更換光源的改造方式，LED燈同熒光燈相比無明顯優(yōu)勢；

2)由于LED線形燈燈具效能相對較高，因此節(jié)能率高于高光效系列T5格柵燈、三基色T8格柵燈以及LED平面燈，替換能效等級2級的鹵粉格柵燈節(jié)能率達到30%以上，節(jié)能效果明顯；

3)用LED燈進行整燈替代比僅替換LED光源的改造方式節(jié)能率高16%/28%，因此僅從節(jié)能效果出發(fā)，照明改造應(yīng)優(yōu)先考慮整燈替代。