浅谈酒店绿色照明改造

蒋 勇， 陈弈冰

（湖南省建筑设计院有限公司，长沙410012）

0 引言

近年来，随着社会经济的高速发展与科技进步，人们对智能建筑及光环境的要求以及节能环保的需求也越来越高，照明的智能化控制已成为主流趋势。 长期以来，我国的照明用电占总发电量的比例偏高，目前我国照明用电量占总发电量的10%以上，而在英国，照明用电仅占5%。 究其原因，主要有两方面的因素。 一方面，智能照明系统一直被忽略，大多数建筑目前仍采用传统的照明控制方式，即手动开启照明系统、调节光的输出，使其达到照度标准；虽然部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但只能实现简单区域的控制、定时开关和预设场景控制，照明环境不能随外界环境变化而得到调节，不能达到智能照明系统的基本要求。另一方面，部分早期修建的建筑，内部仍然采用老式灯具，此类灯具光效偏低，能够应用的控制手段单一，难以满足智能照明系统改造的要求。

本文以长沙市某酒店内部绿色照明改造为例，在实用、经济、美观的原则下，论述了改造方案及措施，并对节能效果进行了分析。

1 项目概况

1.1 绿色照明

绿色照明的宗旨是提高照明质量，节约资源，保护生态环境，以获得显著的经济、社会和环境效益，实施绿色照明是建设节约型社会的一项重要措施。

绿色照明可以使建筑物内部的气氛和环境得到改善，实现多种照明效果、改善工作条件和光环境，有利于工作效率的提高。 除此之外，相比于传统照明，绿色照明在节电、节能、环保、延长光源使用寿命、方便管理维护等方面均具有显著优势。

1.2 项目背景

某酒店位于湖南省长沙市，处于某商业综合体西塔楼，建筑面积约10 万m2，地下3 层，地上24层，建筑高度105m。 地下3 层为车库、设备用房等；地上裙房1 层为酒店大堂；2～7 层为酒店的宴会厅、餐厅、会议室及康乐区；8～24 层为酒店客房区。

根据业主要求，对该酒店传统照明进行提质改造，措施包括更换光源及采用智能照明控制系统，以达到节能的目的。

2 方案设计

2.1 建筑现状

酒店地上部分为商业区，使用传统室内装饰灯具，结合整体风格定制了花灯、T5 暗藏灯带、低压50W 可调角度卤素射灯、28W 的T5 支架、13W 的高效节能筒灯等。 另外，大厅装有标志性的水晶灯，水晶灯是酒店大堂装饰类灯具中用量较多的一种，传统照明设计采用的水晶灯一般会配上光线接近太阳光的白炽灯泡，因此耗电量大，同时散发大量热能，不利于节能和时代发展，且根据我国的发展规划路线，大功率白炽灯已经属于淘汰产品；射灯是酒店客房、餐厅等区域采用较多的照明灯具，传统的射灯大多采用卤素灯作为光源，不仅耗电量大，且电弧管内掺有汞，若发生破损会造成污染。

酒店地下部分主要是车库，地下车库共3 层，分别为车库、设备用房。 其中，地下车库建筑面积约5万m2，共设计5 000 盏28W 的节能荧光灯。

2.2 选用LED 光源

LED 灯具有功耗低、光效高、安全性好、寿命长等优点，酒店改造考虑采用LED 射灯代替传统的卤素灯杯、节能灯及原有老旧的LED 灯，达到节能节电效果。

LED 光源光效可以达到80～100lm／W。 除此之外，由于出光角的问题，传统灯具实际用于照明的光通量仅为总光通量的70%～85%。 而LED 灯具的发光角度可根据需求调整，基本均为有效光。 例如20W 的节能灯，光通量为1 200lm，有效光通量为1 200×83%＝1 000lm，而11W 的LED 射灯，有效光通量也达到了950lm。

为了验证光源更换方案的可行性，针对酒店某门厅进行了Dialux 建模计算分析（参见图1），该门厅长8.8m，宽8.6m，层高约为3.4m，门厅布置图如图2 所示。

图1 门厅Dialux 建模分析

图2 门厅灯具布置平面图

原设计采用的是5×5 均匀布置共25 盏20W 某品牌PL⁃R 型节能灯管，由于靠近墙体边沿处光照不足，若计算整个门厅地面照度，边沿的暗区对整体平均照度影响较大，因而将离墙600mm 区域作为照度计算区域。 灯具参数资料如图3 所示。

图3 节能灯灯具参数

利用Dialux 软件建模仿真模拟后，得到结果如图4 所示。 根据计算模拟，门厅照度计算结果为平均照度175lx，其中最小照度为103lx，最大照度为213lx，照度均匀度0.587。

图4 节能灯仿真模拟结果

对于本次改造拟采用的10.6W 的LED 灯，其灯具参数如图5 所示。

图5 LED 筒灯灯具参数

在不改变灯具布置的前提下，进行建模仿真模拟，得到结果如图6 所示。 根据模拟，门厅照度计算结果为平均照度212lx，其中最小照度为129lx、最大照度为251lx，照度均匀度0.609。

基于上述分析结果发现，采用LED 光源不仅功耗下降了47%，平均照度同时提升了约21.14%。模拟结果证明，若酒店全部采用LED 光源替换传统光源，改造具有非常可观的节能潜力。

图6 LED 射灯仿真模拟结果

除了节能外，LED 光源还具有其他优势：（1）寿命长，通常能达到25 000h；（2）光照可调，采用可控硅0－10V／DALI 系统等方式可以调节输出光线，满足不同照明需求；（3）显色性好，选用显色性Ra＞90的LED 光源，其光谱范围广，能够还原物体真实颜色，色彩更加逼真。

经过综合考量后，本酒店改造项目中LED 光源替换传统光源的方案：（1）采用5W LED 灯替换11W 节能灯管；（2）采用10.6W LED 灯替换20W节能灯管；（3）采用8W LED 射灯替换50W 卤素灯杯；（4）采用8W LED 灯替换17W 节能灯泡；（5）采用18W LED 支架灯替换28W 荧光灯。

2.3 优化控制

本次绿色照明改造在酒店门厅、宴会厅、餐厅、客房、走道、多功能会议室等功能用房均采用了基于DALI 技术的智能照明配电系统，对地下车库优化了控制策略，下面以地下车库和宴会厅为例，简单介绍采用控制策略优化方案、基于DALI 系统实现的智能照明配电系统及其节能效果。

2.3.1 车库控制系统设计

以地下车库为例，根据业主要求，本次改造在地下车库部分采用LED 灯替换荧光灯，细化了原有的配电回路，优化了控制策略。 车库采用智能控制系统后的节能分析计算过程如下。

改造前灯具总功率：5 000×（28 ＋4）／1 000 ＝160kW（包含4W 镇流器损耗功率）；其中，车位灯与车道灯的比例大约各占50%。 根据物业公司给出的传统控制方案，车位灯及车道灯在18：00 ～22：30全部开启，其余时间均开启一半，则一年总耗电量大约为：365×4.5×160 ＋365×19.5×160×50% ＝832 200kWh。

本次改造后，采用18W 的LED 支架灯替换原有的28W 荧光灯，并细化了原有灯具的配电线路，车道灯拆分成了三条回路，车位灯保持原来的两条回路。 新的控制策略如表1 所示。

改造后控制策略 表1

改造后一年的车库照明用电量为390 258kWh，每年省电耗约441 942kWh，节电比例达到53.1%，如果按商业电价0.9 元／kWh 计算，一年可节省电费39.8 万元。

2.3.2 地上智能控制系统设计

地上商业部分以多功能会议厅改造为例，根据多功能会议厅不同的使用功能，采用智能照明系统，将多功能会议厅设计为以下三种模式。

（1）投影模式：主席台关闭所有灯光，只留讲解人所在位置的筒灯，保持亮度在50%；听众席的灯光设置为筒灯，由前排至后逐渐增亮，旁边的壁灯全部开启。 总的亮度值保持在1／3，这种模式一般占会议时间的70%。

（2）研讨模式：所有灯光全部打开，亮度保持在2／3，这种模式一般占会议时间的20%。

（3）退场模式：所有灯具全部打开，亮度保持在100%，这种模式一般占会议时间的10%。

多功能会议室节能分析计算过程如下。

改造前传统灯具总功率（会议室灯具数量详见表2）为（1 000×（20＋2）＋900×50＋1 000×（17＋2））／1 000 ＝86kW（含2W 电子镇流器损耗功率）。

一年全亮的工作时间（暂按每天开启6h）为365×6 ＝2 190h。

传统照明方式一年耗电量为86 × 2 190 ＝188 340kWh。

采用智能照明系统后的计算功率如下。

一年1／3 亮度的工作时间为365×6×70% ＝1 533h。

一年2／3 亮度的工作时间为365×6×20%＝438h。

一年全亮的工作时间为365×6×10%＝219h。

一年的用电量（kWh）为（86×1 533）／3＋（86×438）×2／3＋86×219 ＝87 822.94kWh。

以上数据表明，酒店多功能会议室采用智能照明控制系统后，每年可省电约100 517.06kWh，节电比例可达到53.4%以上，如果按商业电价0.9 元／kWh 计算，仅会议室区域一年可节省电费约9万元。

综上所述，选择LED 灯具并通过DALI 技术为酒店智能照明系统的运行提供了有效的节能手段。经过初步估算，酒店各区域预期优化控制后预期节能情况如表3 所示。

地上传统灯具数量统计表 表2

引入智能控制后各区域能耗降幅一览 表3

3 替换光源的节能效益分析

为了能够计算出节能效果，对原有灯具的安装数量、参数进行统计，并获得了酒店日常照明管理数据，清单如表2 所示。

此处假定酒店的年平均入住率为80%，根据上节所述替换方案，灯具按照额定功率计算，整理得到表4 所示数据。

结合各类灯具基础开启时间，可以得到灯具替换前后粗略的能耗对比，如表5 所示。

表5功耗仅考虑了光源替换，若考虑优化控制后的能耗情况，则如图7 所示。

地上灯具替换前后方案安装功率对比 表4

地上灯具替换前后全年总能耗对比 表5

图7 中，左侧传统灯具年能耗柱状图及中部LED 灯年能耗柱状图为所装灯具在传统控制模式下的总能耗对比，最右侧柱状图则是本次改造后LED 灯在智能控制模式下的年能耗。 能耗降幅百分比是最左侧的柱状图与最右侧的柱状图的对比降幅情况。

图7 改造前后能耗对比图

若商业电费按照0.9 元／kWh 计算，改造后每年耗电量将从361.68 万kWh 下降至97.89 万kWh，节能减耗幅度高达72.93 %，预期每年可以减少电费约237.41 万元。

4 结束语

本文以某酒店照明系统改造为例，进行了以提质降耗为目的的绿色照明改造，进行了方案可行性论证，给出了具体的设计方案，并详细估算了改造带来的经济效益。 相信随着LED 光源材料及工艺技术的飞速进步，LED 照明产品将会凭借其高效节能、低害环保、扩展性强等优势，全面取代传统照明灯具。 同时结合DALI 智能照明控制技术，可以根据实时的光环境实现精确调光，进一步强化节能减耗的效果。