LED灯具在浦东机场航站楼应用的经济性分析

林建海 毛 亮

(上海国际机场股份有限公司，上海 200335)

1 背景

节能减排是我国的一项基本国策。通过提高公共设施能源利用效率，发挥公共设施在全社会节能减排中的表率作用，体现国家对节能减排的重视，已成为国家长期战略的重要部分。

机场航站楼作为公共建筑设施，建筑面积和客流量大，各种照明电器设备安装密度高，单位建筑面积耗能量大，且全年运行没有节假日，节能减排潜力巨大。

LED光源是新世纪光源行业的希望，其众多优点预示着将迅速取代传统光源，本篇将分析LED灯具在浦东机场航站楼的应用前景。

2 LED灯具介绍

LED是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。其发光的基本原理是利用LED内原本分离两端的电子和空穴，在外加正向电压后相互结合时将电能转化成光能，能量以光的形式释放出来。

由LED发光二极管制成的LED灯具从外观上与常用灯具保持一致，安装非常方便。例如，图1中的LED日光灯的设计与传统荧光日光灯管一样，更换时不需改换接口支架，不需改变线路，只要将启动器和整流器取下，再把灯管插入支架旋紧即可。同样，图2中的LED筒灯，安装方法也和传统节能筒灯的安装方法完全一样，只是少了整流器等部件，多了一块电源模块，安装非常简单。图3为LED日光灯和传统荧光管日光灯的线路图对比，从中可以发现LED灯具的线路更为简单可靠。

图1 LED日光灯外观

图2 LED筒灯外观图

图3 LED日光灯和传统日光灯的线路图

3 LED灯具八大特点

LED光源具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。近几年来，由于LED的芯片和封装技术大幅提高，它得到迅猛的发展和广泛的应用。总体来说，LED灯具有以下8个特点，所有特点都紧紧贴近且利于机场航站楼的现场运作:

(1)高效节能:用同等照度的光源来做比较，平均而言LED照明灯的功耗，是第一代白炽灯的1/9左右，是第二代节能灯的40%左右。

(2)超长寿命:半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时 (普通荧光管日光灯/节能灯使用寿命只有八千小时)，且频密开关不影响灯管寿命，利于楼宇自控BA系统进行精细控制。

(3)健康清洁:光线中为不含紫外线和红外线，不产生有害辐射。普通荧光管日光灯是紫外辐射激发荧光粉转换为可见光，LED日光灯是蓝光芯片经黄色荧光粉转换白光;光源波宽，可以控制在可见光内，不产生紫外线。这个特性使LED灯具不招蚊虫，不会像传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁，室内会变得更加干净卫生整洁，这点对机场航站楼候机环境尤为重要。

(4)发光效率高:所需电压、电流较小，90%的电能转化为可见光，整体发热非常小，相对传统光源的高热的整流部件，其消防安全系数也相应提高。

(5)运行冗余度高:传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED日光灯运行电压可调80V－245V，在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度。这个特性保证了当局部区域供电的电压出现波动，照明仍然可以正常工作。

(6)故障影响较小:普通荧光管日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100～120次的频闪。LED日光灯是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象。LED灯进入生命周期后，灯管故障特征为不亮，不会像普通灯管发黄发黑，无频闪，不会影响周边环境质量，这点对机场航站楼日常运行非常重要。

(7)绿色环保:不含汞等有害元素，利于回收，而且运行时不会产生电磁干扰。机场航站楼将不会为处置大量废弃的普通荧光管而烦扰。

(8)坚固牢靠:LED日光灯灯体本身使用的是环氧树脂而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED也不会轻易损坏，适于像机场大批量采购/存储/更换灯管。另外由于其超长寿命，也极大地减少了维护次数，节约人力成本。

4 单只LED光源经济性分析

为了全面分析LED光源的经济性，我们首先选择亮度指标相同的单只普通荧光灯具和LED灯具进行对比，综合“市场价格，年运行能耗，维护成本”三个方面因素。

(1)比对一组:

①浦东机场T2航站楼大量使用的“T8 1.2米40瓦日光灯”

②LED市场流行的“T8 1.2米18瓦LED日光灯”

比对结果如表1所示。

表1 单只LED日光灯和传统日光灯经济性比较表

(2)比对二组:

①浦东机场T2航站楼大量使用的“6寸筒灯，双支节能灯，每支功耗为26瓦，共52瓦”

②LED市场流行的“6寸LED筒灯功耗为12瓦”

比对结果如表2所示。

表2 单只LED筒灯和传统节能筒灯经济性比较表

5 浦东机场航站楼LED灯具经济性分析

上海浦东国际机场航站楼光源种类主要分为大功率的金卤投射灯和金卤杆灯、以及大量的普通管型日光灯、节能筒灯和金卤筒灯，本篇以管型日光灯/节能筒灯/金卤筒灯进行分析。

浦东机场有两座航站楼——T1和T2。两座航站楼的灯具数量分别见表3和表4。

机场航站楼的智能照明控制方式有三种:常亮、光控和航班控制。常亮是指区域内没有外部光源照射，照明设备需要常年开启;光控是指根据区域内的照度值，选择性开启照明设备，一般情况下，白天自动关闭，晚上及照度不足时自动打开;航班控制是在光控的基础上，增加航班运行区域的判断，如果该区域内有航班，自动打开照明设备，反之关闭照明。

浦东机场航站楼内的智能照明控制模式有以下两种:

(1)常亮加航班控制，称之为“模式A”。模式A是指，大部分时间段照明为开启状态，当天航班结束时关闭照明，次日凌晨航班开始时开启照明。本篇中按一般情况，凌晨1时航班结束关闭照明，凌晨5时航班开始打开照明，每天照明设备开启时间为20小时。

(2)光控加航班控制，称之为“模式B”。在日照光控的情况下，一般晚上6时开启照明，凌晨6时关闭，同时假设晚上航班12时结束。那么B模式下的照明的开启时间为晚上6时开直至晚上12时关闭。在模式B中，航站楼的禁区内/外、出发/到达的关闭时间都是不同的，同时每个区域根据航班间隙也有各自的开关控制，在本篇预测中，假设每天照明开启时间为6个小时，不考虑阴雨天对照明控制的影响。

表3 T1航站楼照明灯具分布和数量表 (不含长廊0米层和室外区域)

表4 T2航站楼照明灯具分布和数量表 (不含长廊0米层和室外区域)

5.1 T1航站楼LED日光灯和筒灯的节省用电量计算

条件一:模式A下照明灯具每日运行20小时，年运行小时数为7300小时;模式B下每日运行6小时，年运行小时数为2190小时。

条件二:T1普通荧光日光灯为某公司的58W T8灯管，与LED日光灯的瓦数差为40瓦;普通双支节能筒灯是2×42W，对应LED筒灯的瓦数为20瓦，二者之差为64瓦;金卤筒灯70瓦，与20W的LED筒灯差值为50瓦。

对于表3，分别按模式A和B，由“瓦数差×时间×数量”公式，计算T1航站楼LED灯具的每年节约用电量。具体计算结果见表5。

表5 T1航站楼年节省用电量表

5.2 T2航站楼LED日光灯和筒灯的节省用电量计算

条件1:模式A下照明灯具年运行小时数为7300小时;模式B下年运行小时数为2190小时。为了简化计算，国际/国内长廊中少量模式A运行的照明还是记为模式B;到达大厅日光灯和筒灯由于半开，计算时数量减半。

条件2:T2的单只普通荧光日光灯为40W，与LED灯差值为22瓦;节能筒灯为2×26瓦双支，与12瓦LED差值为40瓦;金卤灯的差值为50瓦。

对于表4，分别按模式A和B，由“瓦数差×时间×数量”公式，计算T2航站楼LED灯具的每年节约用电量。具体计算结果看表6。

表6 T2航站楼年节省用电量表

从表5和6得出T1和T2航站楼的日光灯和筒灯 (节能/金卤)全部更换成LED的灯具将每年节能6144161度电。

5.3 T1/T2航站楼更换LED灯具的投资总额

根据表5和表6的日光灯和筒灯的灯具数量，以及目前LED市场单价，可以得出LED灯具的投资总额约为593万元，见表7。其中T2航站楼到达大厅中照明日常半数运行，日光灯2250支和节能筒灯1555只平日不开，也计入更换灯具数量。

表7 航站楼日光灯和筒灯投资表

5.4 传统灯具年灯具损耗成本

模式A运行下的灯具需要一年更换一次，模式B运行灯具也要三年更换一次 (金卤筒灯的寿命与荧光灯相仿:6000～9000小时)，按照表1和表2中日光灯和节能筒灯的市场单价，以及金卤筒灯灯管的市场单价80元，可以得出T1和T2航站楼传统灯具每年灯具折旧损耗 (见表8)。

表8 浦东机场航站楼日光灯和节能/金卤筒灯的年损耗成本

6 总结

(1)LED灯具节能效果非常明显。仅以航站楼的日光灯和筒灯 (含金卤筒灯)来看，其每年节能将超过6百多万度电。

(2)回收投资快。从上表中可以看出，LED灯具投资总额接近于LED一年的节能效果，其投资回收期约为一年。

(3)维护成本低。传统灯具每年维护花费的人力成本也是可观的，按每根灯5元维护费计算，总的灯具数量近32000只，需要每年16万维护费。如不及时更换，现场出现的灯具故障数量将十分惊人。

(4)LED灯具运行成本仅稍高于传统灯具。LED灯具本身4年多的生命周期，在模式A和B的运行下生命周期将被延长至六、七年，折成每年运行成本为不到100万元。而传统灯具由于生命周期较短，折算成灯具成本每年需花费70万元 (见表8)。加上传统灯具的16万每年维护成本，非常接近LED的运行成本。

(5)故障率低。LED灯具没有启辉器/整流器等易坏部件，且LED灯具发热量低，运行安全可靠，不易引起电路电器燃爆的事故。

综合以上节能，低故障率，低维护成本的优势，LED光源还具有不频闪，无噪音，光线柔美，不引蚊虫，灯具环保且回收量小等优秀特点，非常符合机场的实际运行的需要。为了营造更加安全，清洁，舒适的旅客候机环境，提高航站楼的整体服务质量，创建更加节能型的机场，LED灯具作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，必然将迅速走入浦东机场。

［1］邵民杰.浦东国际机场大厅照明设计与节能.上海节能，2000年Z3期.

［2］毛亮.浦东机场候机楼的照明节能方案.百度工程科技文库.