LED照明在绿色建筑中的应用

李 发 启



LED照明在绿色建筑中的应用

李 发 启

李发启(1983—),男,工程师,从事建筑电气设计。

(南京市市政设计研究院有限责任公司, 江苏 南京210008)

摘要：目前,国家大力提倡建设绿色建筑,部分省市已经强制要求新建民用建筑必须满足绿色建筑要求,采用LED照明的建筑面积必须满足一定比例。结合某绿色公共建筑工程,对采用LED照明与采用普通荧光灯照明进行了节能分析。指出在照度标准要求较低的场所,LED照明更能体现节能优势,未来将会得到有效的推广。

关键词：绿色建筑; LED照明; 普通荧光灯; 照度; 节能

0引言

国家标准GB/T 50378—2014《绿色建筑评价标准》于2015年1月1日开始实施,部分省市要求新建民用建筑必须至少满足绿色一星建筑标准,并出台了相应的省级标准。对于电气专业来说,绿色建筑主要体现在电气节能环节,而建筑照明节能又是电气节能的重要组成部分。当前国内建筑照明能耗高,因此选择合理的照明光源及灯具控制方式显得尤为重要。LED照明具有节能、健康、环保、寿命长等特点,但白炽灯、荧光灯等传统光源灯具占有的市场份额超过95%,LED照明只是应用在路灯、隧道灯等方面。本文将对LED照明在绿色建筑中的应用进行具体探讨。

1LED灯具色温、显色性及应用场所

GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中对建筑中LED灯具的采用作了具体要求:LED筒灯灯具效能不低于表3.3.2-5中的标准,LED平面灯灯具效能不低于表3.3.2-6中的标准。因此,GB 50034—2013中对于不同色温的光源能效有不同的要求,且LED光源色温不宜高于4 000 K,显色指数不小于80。

一般,光源的色温可分为三类:

(1) 暖色光。色温在3 300 K以下,与白炽灯光色相近,红光成分较多,给人以温暖、健康、舒适的感觉,适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所,或温度比较低的地方。

(2) 暖白光(中间色)。色温为3 300～5 300 K,光线柔和,使人有愉快、舒适、安详的感觉,适用于办公室、教室、阅览室、 商场、 诊室、检验室、实验室、控制室、机加工车间、仪表装配间等。

(3) 冷色光(日光色)。色温在5 300 K以上,接近自然光,有明亮的感觉,适用于热加工车间、高照度场所。

考虑到室内照明的舒适性,以及LED照明要与室内照明使用的极大部分传统光源的色温一致,国家标准提出LED光源色温不宜高于4 000 K。

显色性是光源对物体真实颜色所呈现的程度,其意义就在于比较物体在被测光源下的颜色与在自然光下的颜色有何不同,以及二者之间的匹配度。国家标准中,用显色指数(Ra)衡量光源的显色性,光源的显色指数越高,其显色性就越好。

在国际照明协会中,一般把显色指数分成五类:① 20~40,室外道路照明及一些要求不高的场所;② 40~60,重工业工厂、室外街道照明;③ 60~80,办公室、学校、室外街道照明;④ 80~90,家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业;⑤ 90+,美术馆、博物馆及印刷等行业及场所。

某国际机构测试了LED的光谱连续性,结果表明,不同的灯具除了照明的色温导致颜色的显示有区别外,颜色并没有失真;白炽灯、节能灯和LED灯也没有显著的差别。LED在色彩还原度方面可以满足实际需求。

2LED照明在绿色建筑中的应用

建筑电气设计中,照明节能是绿色建筑节能的一个重要环节。本文结合某二星绿色公共建筑,采用普通荧光灯照明及LED照明进行了节能分析。

该工程为公共建筑,主要场所为阅览室、档案室、科技展厅、办公室等。按照常规做法,光源可以选择荧光灯,但该工程为二星绿色建筑,照明光源除了能满足正常使用功能外,更要达到节能要求。从光源的显色性、灯具的效率、照明节能、国家政策及照明产品的成熟性等方面综合考虑,选择LED光源作为照明光源。

照度设计标准为300 lx的场所,采用LED、荧光灯时分别对进行照度及功率密度计算。LED灯具照度计算灯具分布图(照度标准300 lx)如图1所示。

图1　LED灯具照度计算灯具分布图(照度标准300 lx)

LED照度计算结果(照度标准300 lx)如表1所示。

表1LED照度计算结果(照度标准300 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均匀度工作面—3492414380.691地板203071843620.602天花板7071622870.881墙壁5017781239—

注:工作面高度按0.85计算,维护系数为0.8,实际能效为5.42 W/m2。

荧光灯照度计算灯具分布图(照度标准300 lx)如图2所示。

图2　荧光灯照度计算灯具分布图(照度标准300 lx)

荧光灯照度计算结果(照度标准300 lx)如表2所示。

表2荧光灯照度计算结果(照度标准300 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均匀度工作面—3322054340.617地板 203071873660.611天花板704428530.644墙壁 5016135239—

注:工作面高度按照0.85计算,维护系数为0.8,实际能效为7.14 W/m2。

从上述计算结果可以看出,照度300 lx的空间采用LED灯具与普通荧光灯灯具数量相同,LED每盏灯的功率为42 W,荧光灯每盏灯功率为56 W,采用LED灯具的计算照度为349 lx,均匀度为0.691,照明功率密度(Lighting Power Density,LPD)为5.34 W/m2;采用荧光灯的计算照度为332 lx,均匀度为0.617,LPD为7.14 W/m2。两种灯具的照度都能满足国家标准的要求,但采用荧光灯的LPD比采用LED灯具的LPD大近2 W/m2。以20 000 m2的绿色公共建筑为例,采用LED照明的用电量比采用荧光灯的用电量少40 kW,以每天亮灯10 h、每年亮灯250 d计算,每天用电量节省10×40=400 kWh,每年节省电量250×400=100 000 kWh。

照度标准为50 lx的地下车库,对采用LED照明及采用普通荧光灯照明进行分析。

LED灯具照度计算灯具分布图(照度标准50 lx)如图3所示。

图3　LED灯具照度计算灯具分布图(照度标准50 lx)

LED照度计算结果(照度标准50 lx)如表3所示。

表3LED照度计算结果(照度标准50 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均匀度工作面—5034560.680地板275034560.680天花板701914220.737墙壁50331944—

注:工作面高度按照地面计算,维护系数为0.8,实际能效为0.85 W/m2。

荧光灯照度计算灯具分布图(照度标准50 lx)如图4所示。

图4　荧光灯照度计算灯具分布图(照度标准50 lx)

荧光灯照度计算灯具分布图(照度标准50 lx)如表4所示。

表4荧光灯照度计算结果(照度标准50 lx)

表面反射率/%平均照度/lx最小照度/lx最大照度/lx均匀度工作面—6028850.461地板276028850.461天花板70118.1120.749墙壁50197.542—

注:工作面高度按照地面计算,维护系数为0.8,实际能效为1.59 W/m2。

从计算结果可以看出,照度50 lx的空间采用LED灯具与普通荧光灯灯具数量相同,LED每盏灯的功率为15 W,荧光灯每盏灯的功率为28 W,采用LED灯具的计算照度为50 lx,均匀度为0.68,LPD为0.85 W/m2;采用荧光灯的计算照度为60 lx,均匀度为0.461,LPD为1.59 W/m2。两种灯具的照度都能满足国家标准的要求,但采用荧光灯的LPD约为采用LED灯具的2倍。

因此,在照度标准要求较低的场所,LED照明代替普通荧光灯照明,更能体现LED照明的节能优势。在建筑照明控制中再配合采用一些智能照明控制,将更进一步提升照明系统的节能。

LED照明的优势不仅仅体现在节能环节,而且还体现在多变幻、高新尖等方面。比如在多变幻方面,在计算机控制下,LED光源可以利用三基色原理发出不同颜色的光,同时这些不同颜色的光可以随意组合,形成丰富多样的动态变化效果;在高新尖方面,由于LED光源是低压微电子产品,可以融合计算机技术、图像处理技术、网络通信技术等技术,因此LED光源是数字化信息化的产品。这些产品可以实现在线编程、无限升级、灵活多变等多种功能,这是LED光源的半导体光电器件“高新尖”技术的体现。

3结语

绿色照明是从节约能源、保护环境角度提出的,实施绿色照明不仅能够节省电力,且能减缓能源消耗。LED 灯具的推广,不仅需要依靠电气设计人员,更需要政府对LED绿色照明的投入与推广,以及建立、健全LED照明质量认证标准体系,进一步加大产、学、研合作力度,降低LED成本。未来LED照明将引导照明产业的方向,成为未来照明的主体。

参考文献

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[4]GB 50034—2013建筑照明设计标准[S].

Application of LED Lighting in Green BuildingLIFaqi

(Nanjing Municipal Design and Research Institute Co., Ltd., Nanjing 210008, China)

Abstract：At the present stage,the national vigorously promotes the construction of green buildings.Some provinces and municipalities strictly require that the new civil construction must meet the requirements of green building,which the building area using by LED lighting must meet a certain proportion.Combining by an example of a green public building,this paper analyzed the energy saving of LED lighting and the ordinary fluorescent lamp lighting.It is pointed out that LED lighting can even embody the energy saving advantage in place of lower illumination requirements.LED will be effectively popularized in the future.

Key words:green building; LED lighting; ordinary fluorescent lamp; luminance; energy saving

收稿日期：2015-07-08

中图分类号：TU 201.5

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)01-0029-03