建筑装饰工程照明节能设计浅析

文│ 上海市室内装潢工程有限公司 顾志祥

建筑装饰工程照明节能设计浅析

文│ 上海市室内装潢工程有限公司 顾志祥

现代建筑中照明系统是除了空调系统能耗以外的第二大能耗系统，据有关资料统计，目前约占建筑总能耗的四分之一。现代化的办公楼、旅馆、酒店、展馆等建筑依靠大量的灯光照明维持其日常使用，对照明质量的要求越来越高，照明系统能耗占建筑总能耗的比重也越来越大。因此，现代化的建筑不仅需要足够的工作照明和舒适的视觉环境，而且需要设计人员尽可能地掌握现代先进的节能技术以减少照明系统的能源消耗，简单地讲就是要掌握“满足需要”和“节约能源”兼顾的设计理念。

1 影响照明能耗的因素

照明设计首先要考虑的就是“满足需求”，也就是要满足建筑物内部各工作生活场所对照度水平、环境显色性的要求，使其符合国家标准、规范及有关规程。在此前提下，应尽可能地采用各种照明节能技术以减少能源消耗。《建筑照明设计标准》GB 50034-2004提出了照明功率密度值（LPD值）的概念，规定了居住、办公、商业、旅馆、医院、学校和工业七类建筑的最大允许LPD限值。LPD值是衡量照明系统是否节能的量化指标，一个房间或场所的LPD值不应超过标准规定的限值，LPD值越低则照明系统越能达到节能的目的。因此，照明节能的关键就是在保证照度值的前提下降低LPD值。

探讨和分析影响照明能耗的主要因素，可以从LPD值的理论计算入手，找出影响LPD值的参数。首先，我们来看LPD值（单位：W/m2）的计算公式：

式（1）中：P—单个光源的输入功率（含配套整流器或变压器功耗），单位：W；

PL—单个光源的额定功率，单位：W；

PB—光源配套镇流器（或变压器）的功耗，单位：W；

S—房间或场所的面积，单位：m2。

其次，引入平均照度Eav（单位：lx）和光源的光效（含整流器）ηS的计算公式：

式（2）中：N—光源数量；

Ф—单个光源的额定光通量，单位：lm；

U—利用系数；

K—灯具维护系数。

将Eav和ηS的计算公式稍作变换并代入LPD值的计算公式，可以得到：

从式（3）可以看出，影响LPD值的参数是平均照度Eav、光源的光效ηS、灯具的利用系数U和灯具的维护系数K。在维护系数K相对固定时，LPD值与Eav成正比，与ηS、U成反比。

其中，灯具的利用系数U与灯具的选择及室形指数有关，其值可在照明设计手册或灯具厂家提供的样本资料中查得。若选定了光源，光通量可利用厂家提供的资料查得，而利用系数必须通过所选用的灯具形式对应的利用系数表查得，不能随意的取值。利用系数U与房间的大小形状密切相关，通常用室形指数RI表示。同类型的房间，选用同种光源和相同的灯具形式时的室形指数RI不同，其对应标准照度值时的LPD值是不一样的。室形指数RI越高，利用系数U越大，其所对应标准照度值时的LPD值越小；室形指数RI越低，利用系数U越小，其对应标准照度值时的LPD值越大。室形指数RI计算公式：

式（4）中：RI—室形指数；

a—房间宽度；

b—房间长度；

h—灯具计算高度。

由此可见，要降低LPD值，首先要根据需求确定合理的照度标准值，并使设计的计算照度尽量接近标准值；其次要选用高光效的光源和低功率的整流器（或变压器）；再则就是要提高利用系数，选用高效的灯具和与房间室形相适应的灯具配光，同时注意合理提高房间顶棚、墙面的反射比。

2 工程设计案例分析

装饰工程一般是对某一幢大楼或大楼的几个楼层进行的装修工程，较多装修工程电气设计是在不改变建筑原有电气系统的条件下进行装修工程范围内的电气设计工作。因此，装饰工程电气设计有其本身的特点。首先，必须了解原建筑设计单位对大楼内的电气设计系统资料，装饰工程电气系统应与原系统保持一致，不应破坏原系统的完整性；其次，要了解装饰设计各功能房间和场所的工作环境的照度要求，且应符合国家对于建筑照明系统的节能设计规范标准。

2.1 韩国馆装饰工程

2010年上海世博会韩国国家馆（以下简称韩国馆）为多层临时性展馆建筑，共三层，建筑总高度为19.95m，总建筑面积4589.05m2。建筑设计单位为上海兴田工程设计事务所与北京世纪千府国际工程有限公司。韩国馆的二次装修布展方案由上海世博韩国馆大韩贸易投资振兴公社委托韩国第一企划株式会社进行总策划，由韩国SE＆ED International CO.LTD设计，并委托本公司（即上海市室内装潢工程有限公司）进行设计。笔者参与了展馆的二次装修工程中的电气设计工作。

2.2 韩国馆照明设计

韩国馆二楼展馆面积约为2142.1m2，展示区为：文化展示馆→自然展示馆→人性展示馆→科技展示馆→等待区（可直接通往餐厅，再经由餐厅回到一层）→影像馆（如不进入影像馆，可直接到达丽水世博会展示馆）→丽水世博会展示馆→我们爱中国展示馆→企划展示馆→回到一层。

经审核通过的建筑设计方案中，对展厅部分照明节能设计要求的规定为：照明功率密度（LPD值）为15W/m2，照度值为300lx，一般显色指数（Ra）为80。根据二楼展示区块划分，照明系统分为整体部分（包含文化展示馆、自然展示馆、人性展示馆、科技展示馆、等待区）照明、影像馆照明、世博会丽水馆照明三块。

（1）整体部分照明布置

文化展示馆：范围为35.55m×7.1m的区域，吊顶高度为3.5m，照明采用27个70W嵌入式金属卤化物灯；吊顶灯槽长度为78m，内装65根T5 28W荧光灯管；展示牌位置设置17个36W LED（RGS colour changes）灯作为局部照明。

自然展示馆：不规则区域，面积约为80m2，吊顶高度为4.2m，照明采用31个70W嵌入式金属卤化物灯；吊顶灯槽长度为60m，内装50根T5 28W荧光灯管。

人性展示馆：不规则区域，面积约为280m2，吊顶高度为4.2m，照明采用48组26W×2嵌入式节能筒灯（每组为2个）；吊顶高度7.7m，照明采用8个100W嵌入式金属卤化物灯；吊顶灯槽长度为120m，内装100根T5 28W荧光灯管。

科技展示馆：范围为7m×11m的区域，吊顶高度为4.2m，照明采用24个70W嵌入式金属卤化物灯；吊顶灯槽长度为30m，内装25根T5 28W荧光灯管。

等待区：范围为12.2m×17.2m的区域，吊顶高度2.7m，照明采用15组26W×2嵌入式节能筒灯（每组为2个）。

我爱中国展示馆：范围为11.47m×12.67m的区域，吊顶高度为3.5m，照明采用29个70W嵌入式金属卤化物灯。

企划展示馆：范围为22.30m×2.72m的区域，吊顶高度为3.5m，照明共采用22个100卤素轨道灯，2个70W嵌入式金属卤化物灯。

（2）影像馆照明布置

影像馆观众区域为22.80m×14.7m，吊顶高度为6.85m，照明采用25个70W金属卤化物灯，如图1所示。

（3）丽水世博会展示馆照明布置

丽水世博会观众区域为12.05m×17.53m，吊顶高度为7.7m，照明采用12个HQI-150W石英内管金属卤化物灯，如图2所示。

（4）二楼展厅LPD值分析

综上所述，二层展馆部分除特殊艺术照明外，满足观众视觉要求的常规照明需要容量为21068W，上述照明统计区域面积约1650m2，则整个二楼展馆部分照明LPD值为21068/1650=12.8（W/m2）＜15（W/m2），比设计指标节能14.7%，节能效果明显，且各展馆及等待区照度均达到300lx的最低照度要求并经过世博会期间的实际展出检验，获得较好的评价。

综合分析韩国馆部分照明比较节能的原因有如下几个方面：

◆ 展馆部分墙面、顶棚材料采用了反射光比较强的装饰材料，提高了墙面、顶棚表面的亮度，有利于降低亮度对比，良好、平衡的适应亮度可以提高观众的视觉敏锐度、对比灵敏度和视觉效果；

◆ 灯具布置合理，能够根据各个展馆的房间形状、吊顶高度等照明环境选择合理的照明灯具、灯具布置形式及灯具布置的间距比，最大限度地提高光源的有效利用；

◆ 选择高效的光源，大量采用金属卤化物灯、LED灯及细直管（T5）日光灯，光源功率大小选用比较合理。

需商榷之处是，作为装饰效果用的吊顶安装灯槽，采用T5日关灯管可否采用LED灯带，这样既能避免日光灯安装座间隔产生的暗带，又能降低照明能耗。

需要指出的是，照明设计中应按选用的光源、灯具及布置来计算照度，在符合照度标准值后再用式（1-4）验算实际LPD值，以不超过标准规定的LPD限值为合格，低于LPD限值视为更节能，不能直接用标准规定的LPD值作为单位面积功率计算照度。

3 结束语

照明系统节能是建筑节能的重要组成部分，所以需要电气设计人员及时了解、掌握新的照明节能技术并不断深入研究，且作为电气设计人员应在方案设计阶段就照明灯具、照明光源、灯具布置等方面与设计师沟通，使得设计方案在满足业主要求的情况下尽量采用节能的照明方案，这样才能在设计方面减少能源消耗。上述工程案例分析中如有不当之处敬请批评指正。