地下车库LED照明节能设计分析

杨毕生

(湘潭市建筑设计院,湖南 湘潭 411100)

引言

随着经济社会发展和人们生活水平的提高，城市机动车越来越多，对机动车停车位需求的增加导致现代建筑地下车库规模变大，地下车库照明用电能耗占建筑公共能耗的比例在不断上升。本文通过分别采用荧光灯照明方案和雷达感应LED灯方案的工程案例分析，对比其能耗和经济性，探讨更加绿色、节能的照明设计方案，供工程设计参考。

1 照明分析

目前地下车库照明设计最常见的方案是采用传统T8、T5荧光灯照明；随着LED技术发展，其光效和性价比不断提高，在地下车库中采用雷达感应LED照明应用案例越来越多；随着绿色建筑标准出台，部分工程案例中地下车库利用光导技术，采用导光管与人工照明相结合的照明方案，取得了良好室光环境和经济节能效益。本文主要通过案例对采用荧光灯照明方案和雷达感应LED灯照明方案作分析对比，导光管照明有待后续分析研究。

案例基本情况：以某办公建筑地下车库一个防火分区为例。防火分区面积为3503 m2，长为86.5 m，宽为40.5 m，建筑层高为3.6 m。

JGJ 100—2015《车库建筑设计规范》中对车库的照度标准为：公共车库行车道(含坡道)50 lx，LPD现行值2.5 W/m2，目标值 2.0 W/m2；停车位30 lx，LPD 现行值2 W/m2，目标值1.8 W/m2。

1.1 光源技术性能

1)荧光灯光源：目前，荧光灯是应用非常广泛的气体放电光源。按其发光效率分为普通荧光灯和高光效荧光灯；按其灯管直径不同，有T12(38 mm)、T8(26 mm)、T5(12 mm)等几种。当前地下车库照明光源多选用T8、T5荧光灯。

2)LED灯光源：近年来LED光源在我国发展很快，随着其质量和光效不断提高，应用范围越来越广，目前主流LED产品光效可达到80～120 lm/W左右。在满足同样的照度水平情况下，LED灯比荧光灯节能(荧光灯与LED灯技术参数详见表1)。

表1 荧光灯与LED灯技术参数表Table 1 Technical parameter table for fluorescent lamps and LED

1.2 模拟仿真计算

模拟仿真计算采用专业照明软件DIALux进行分析计算，布灯方案在车道采用双排布灯，车位采用单位布灯方案。灯具安装吊距地2.8 m，标准天花板反射系数70%，标准地面反射系数20%，计算工作面为地面。

因实际工程中车库柱距间无分隔墙，故在计算条件中不考虑墙壁反射系数。截取模型时考虑车库柱间照明相互影响作用。在仿真计算时截取了相互影响的典型柱间空间(见图1)进分析计算。

图1 典型柱网灯具布置图Fig.1 Typical column network lamp layout

采用荧光灯进行仿真分析时，分别采用PAK T8管荧光灯和T5管荧光灯进行计算，PAK荧光灯配光参数见图2，分析计算结果见图3～图6。

图2 PAK 荧光灯的参数Fig.2 The parameters of the PAK fluorescent lamp

从图3、图4结果可知，采用T8荧光灯时，车道柱间平均照度为68.5 lx,最小照度59 lx,均匀度0.86，功率密度为1.92 W/m2；车位柱间平均照度为58.5 lx，最小照度45 lx，均匀度0.77，功率密度为0.96 W/m2。

图3 车库局部等照度图(T8荧光灯)Fig.3 Local equivalent illumination map of garage(T8 fluorescent lamps)

图4 车库工作面点照度图(T8荧光灯)Fig.4 Illumination map of garage work surface (T8 fluorescent lamps)

从图5和图6计算数据可知，采用T5荧光灯时，车道柱间平均照度62.85 lx,最小照度54 lx,均匀度0.86,功率密度为1.47 W/m2；车位柱间平均照度为53.5 lx，最小照度42 lx，均匀度0.79，功率密度为0.736 W/m2。

图5 车库局部等照度图(T5荧光灯)Fig.5 Local equivalent illumination map of garage(T5 fluorescent lamps)

图6 车库工作面点照度图(T5荧光灯)Fig.6 Illumination map of garage work surface(T5 fluorescent lamps)

地下车库采用雷达感应LED灯方案时，在车道处设置全亮/微亮感应控制灯管，车位处设置全亮/全灭感应控制灯管，灯具布置详见图1。在仿真分析计算时，车道灯按全亮设计，计算灯具选用PAK 542706 PAK-LED-OT8-15WB-40-XJ型，其配光参数见图7，分析计算结果见图8和图9。

图7 PAK LED灯的参数Fig.7 The parameters of the PAK LED lamp

从图8和图9中计算数据可知，地下车库采用雷达感应LED灯方案时，车道柱间平均照度为55.5 lx,最小照度为37 lx,均匀度为0.66,功率密度为0.85 W/m2；车位柱间平均照度为43 lx，最小照度为27 lx，均匀度为0.62，功率密度为0.425 W/m2,均满足规范要求。

图8 车库局部等照度图(雷达感应LED灯)Fig.8 Local equivalent illumination map of garage(radar sensing LED lights)

图9 车库工作面点照度图(雷达感应LED灯)Fig.9 Illumination map of garage work surface(radar sensing LED lights)

通过分别采用T8、T5荧光灯和雷达感应LED灯的仿真计算结果可得，在满足规范要求的照度、照度均匀度时，采用雷达感应LED灯照明功率密度值最小，采用T5荧光灯功率密度值比采用T8荧光灯功率密度值低。

1.3 现场数据实测

为验证雷达感应LED照明在地下车库中应用的实际效果，我们对案例运行一年后的照度进行了实测，实测数据见图10。

根据车库工作面实测数据(图10)，车道柱间平均照度54.3 lx,最小照度43.7 lx，均匀度0.804；车位柱间平均照度48.95 lx,最小照度32.4 lx,均匀度为0.66。

图10 车库工作面实测点照度图(雷达感应LED灯)Fig.10 Actual illumination map of garage work surface(radar sensing LED lights)

根据车库工作面实测数据可知，采用雷达感应LED灯应用于地下车库时，现场实测数据与仿真模拟计算值相差不大，其误差在允许范围内。

2 用电能耗分析

本案例共设置灯具160盏(灯具布置见图1)，其中车道柱间布灯100盏，车位柱间布灯60盏。根据本建筑功能特性，办公建筑上班时间为上午8时～中午12时，下午2时30分至下午5时30分。为便于进行能耗分析比较，本文在分析计算时统一设定车库照明全开时间按上午1 h、中午2.5 h、下午1.5 h计，具体如下：

1)本案例地下车库荧光灯照明采用定时时钟控制方式。根据办公建筑工作性质，地下车库照明全灯时间为早上7时至8时，中午12时至下午2时30分，下午5时30分至晚上7时，全部开灯按5 h计；其余时间按车位灯全部关灯，车道灯隔灯关掉1半灯(保证值班照明)计，共19 h。

2)采用雷达感应LED灯照明方案时，车道采用全亮/微亮感应(15 W/3 W)，车位采用全亮/全灭感应控制方式。根据本案例使用性质，车道感应灯全亮开启按5 h每天计，微亮按19 h每天计；车位感应灯按开启5 h每天计。

综合上述条件，地下车库采用T8、T5荧光灯和雷达感应LED灯方案年能耗分析见表2。

表2 能耗对比表Table 2 Energy consumption comparison table

从表2中可以看出，在地下车库采用雷达感应LED灯照明相较采用T8、T5荧光灯照明，其节电率可达70.2%和59.5%。能取得如此好的节电性能，主要有两方面原因：一是LED光源光效比荧光灯光源光效高，二是雷达感应LED灯控制方式优于荧光灯照明传统控制方式。

3 经济性分析

从表2可以看出，地下车库采用雷达感应LED灯照明方案比采用荧光灯照明方案更好的节电性能。综合灯具初装成本、灯具维护管理费用和年用电费用，作经济性分析如下：

1)公共用电费用按每度电1.0元计。

2)初装成本：T8、T5荧光灯按35元/套计，雷达感应LED灯按50元/套计。

3)灯具使用寿命：T8荧光灯管平均使用寿命为15 000 h；T5荧光灯管平均使用寿命为20 000 h；雷达感应LED灯管平均使用寿命为40 000 h。

4)计算使用周期为10年。

综上，地下车库采用荧光灯照明和雷达感应LED灯照明的经济性对比见表4。

由表3中可得，以10年为周期来计，地下车库采用雷达感应LED灯照明总费用比采用荧光灯照明总费用低得多，分别节约总费用12.72万元和7.47万元。采用荧光灯照明和雷达感应LED照明方案的详细投资费用分析对比见图9。

表3 经济性分析对比表Table 3 Economic analysis and comparison table

图11 投资费用分析对比图Fig.11 Comparative investment cost analysis

4 结语

本文通过对地下车库照明采用荧光灯和雷达感应LED灯在照明、用电能耗分析和经济性分析对比，发现采用LED灯照明方案在照明控制、用电能耗和经济费用方面有着很大的优势。本案例仅以地下车库的一个防火分区来作分析，实际工程中，地下车库面积远不止一个防火分区，在地下车库中采用雷达感应LED灯的节能优势值得进一步探讨。