建筑照明照度计算中的细节问题分析

刘波 柴峰森 韩瑞选

【摘要】 随着社会的不断发展，"绿色照明"的概念受到越来越多的人的关注，节能已经成为当今社会的一大核心问题，大力推进"绿色照明"工程，使高光效、低消耗的照明产品成为未来社会的主导广元是建筑照明的发展前进方向。照度的计算方法有利用系数法、概算曲线法、逐点计算法及比功率法等等，本文介绍了几种光源的照度及照明功率密度值的计算，并比较了计算结果，指出优质高效的照明产品是实现绿色照明的基础，根据计算数据，探讨建筑照明照度计算中的细节问题。

【关键词】建筑照明照度；计算；绿色照明；镇流器

前言：

能源危机成为阻碍我国经济发展的主要因素之一，能源高消耗对于社会而言是带来了一系列的负面影响，节能势在必行，"绿色照明"成为时代话题，目前建筑照明设计习惯于用经验法布置灯具，然后进行粗略地选型，对于设计结果的评价性指标关心较少。就其原因，照明工程的验收还没有采用定量的指标来评价设计的好劣，只要能点亮，没有不通过的。就连一些大剧院工程，老外专业设计，观众厅照度明显不足，也无人问津。建筑照明设计有必要从根本上改变这种状况，用照明专用计算软件进行建筑照明辅助设计应成为基木要求。

1."绿色照明"概念的提出

随着国家对建设节约型和谐社会的大力倡导，节能概念已经深入人心，并且迅速渗透到各个领域，"绿色照明"的概念也由此被越来越多的人所关注。根据国家经贸委、建设部、国家质量技术监督局"关于进一步推广中国绿色照明工程的意见"的文件精神，节能环保作为我国一项重要的产业政策，必将对新建和改造工程有着重要的现实指导意义。目前我国"绿色照明促进项目"已经正式启动，预计我国到2010年将达到年节约照明用电120亿KW h，占总发电量的10%。

随着能源"可持续发展"的理念在全球范围达成共识，绿色照明的理论及其设计方法己经成为照明设计领域内十分重要的研究课题。在文献中本文作者以韦伯一费昔勒定律为基础，建立了视觉舒适z随照度变化的数学模型，为绿色照明的定量设计奠定了理论基础，得出了绿色照明设计中照度的确定方法。由于文献中对照度的确定方法是采用：首先由视觉舒适与照度关系的实验数据确定出视觉舒适度随照度的变化函数，根据变化函数绘出视觉舒适度随照度的变化图像，再由图像确定照度的取值范围。因此，该方法从严格的意义上讲是一种图像分析法。图像分析法存在一个明显的弱点就是没有给出待求量的解析表达式。从而无法知道待求量与影响因素之间的依赖关系，更无法对待求量进行解析研究。因此图像分析法从严格的意义上讲只是一种半定量方法。本文将在文献建立的绿色照明的理论模型基础上，进一步推导出绿色照明中照度计算的解析公式，并研究它在绿色照明设计中的应用。

建设部和国家质量监督总局联合发布《建筑照明设计标准》（G B 50034-2004）已经于2004年12月1日起正式实施，其中第六章"照明节能"部分，把各建筑场所对应于照度标准的照明功率密度LPD指标（即每平方米消耗的电功率）作为强制性条文加以限制。笔者经过近两年的工作实践，对新标准在实际工作中的应用提出一些粗浅的认识。

2.各类光源的照度计算

光源的选择直接影响照度及照明功率密度值（LPD） ，要同時满足新标准对照明功率密度值和照度要求，就必须对照明设计进行详细正确的计算。否则很可能出现两种情况：一种是未采用高光效的光源及高效率的灯具，其结果满足了LPD的要求，但房问的实际照度达不到规定的照度标准；另一种情况是设计采用了高光效的光源及高效率的灯具，但房问未进行照度计算，结果其照度远远高于规定的照度标准，从而并未达到节能的目的；以上两种情况都使得节能得不到有效实施。我国每年新建的大型商业建筑和公共建筑都在1.4亿m2左右，我们迫切需要一个舒适、高效、节能、环保的照明环境。

2.1 T12灯管、T8灯管与T5灯管各项指标对比（以三雄极光照明为例）

从表1中可以看出，T8管高效荧光灯和T5管高效荧光灯与普通T12管荧光灯相比，大大提高了光效、显色指数和使用寿命，从而很好地达到了节能的目的。本文将就一典型办公室照明实例，对以上三种荧光灯在工程实际应用中产生的效果作分析比较（表2）。

2.2工程实例

2.2.1办公室建筑尺寸

一大开问办公室，墙厚200m m，长L=8.1m，宽W =6.3m，房问面积A=48.2m2

2.2.2选用光源

根据计算公式

则

根据新标准要求，办公室平均照度应该达到300Lx，且照明功率密度值LPD应不大于11W/m2。

由表3可以看出，采用T12灯管即使配用自身功耗很小的电子镇流器，如要满足新标准规定的照度要求，则其功率密度值将达到13W/m2，无法满足新标准"LPD ≤11W/m2"的要求；反之亦然。而采用三雄极光产品的T8灯管和T5灯管配电子式镇流器均能同时满足新标准关于照度水平和LPD的要求，且与普通T12管荧光灯相比较，T8管高效荧光灯节能49% ，T5管高效荧光灯节能54%。

3镇流器与照明质量密切相关

作为荧光灯管必不可少的搭档，镇流器的功耗及其性能也越来越受到大家的关注。长期以来大家习惯使用的是传统型电感镇流器，因为它可靠性好、寿命长、价格低廉，一次性投资很低；但同时电感镇流器由于其自身结构的问题，存在自身功耗大、重量重、体积大、频闪严重、噪音大等诸多缺点，正日益被近年开发的电子镇流器所替代。表4试就传统电感镇流器和电子镇流器各项性能作一基本对比，可以看出二者的优劣。

从上述各项对比中可知，与电子镇流器在自身功耗、光效比方面占有明显优势。还是以上述办公室为例，假设我们将原来的三种灯管分别配置传统电感镇流器，则其计算数据见表5.

可见功耗与采用电子镇流器相比将分别增加9.2% 、 13.6%和15%，当然，T12管普通荧光灯仍将无法同时达到新标准对照度和功率密度值的要求。

另外，由于传统电感镇流器的工作频率为50H z，而电子镇流器的工作频率为20～50KH z，此时人的眼睛不易感受到很高的频闪，视觉环境更加舒适。电子镇流器还具有低电压启动的功能，并可以在AC 160～350V之问正常启动，对电压要求相对较低。但电子镇流器也存在使用寿命短、电源电流谐波大、抗电源瞬时过电压能力相对较弱的缺点。

节能型电感镇流器与传统电感镇流器相比，在自身功耗上和光效比上也有了很大改善。而与电子镇流器相比，它也有其开机浪涌电流低、电源电流谐波小、抗电源瞬时过电压能力强、使用寿命长等优势，正被越来越多的专业人士认同厂

总结：

应该指出的是本文中对于a1的取值采用的是近似估计，如何更加简便、准确地确定a1值，从而获得更加精确的绿色照明照度值，是函待我们研究的课题。我国正处在经济高速发展的历史时期，人民追求高品位的生活，追求高品质的光环境，而同时能源大量消耗也成为新时期不可回避的社会问题。过去那种低光效、高功耗的照明光源显然已经无法满足新时期的民众需求，我们必须大力推动"绿色照明工程"，让各种高光效、低功耗的照明产品成为现在和未来世界的主导光源，它们还具有显色性更高、寿命更长、更环保等优势，必将为节约能源、保护生态环境作出重要的贡献。

参考文献

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