原创 基于绿色照明的商场照明节能设计

基于绿色照明的商场照明节能设计

商场电气照明设计节能措施分析

．减少配电线路的损耗

 

　　这是设计人员较易忽视的，解决此问题有下述两方面：调节功率因数；实现合理的配电方式。

　　　照明器宜选用高功率因数型，在镇流器上加补偿电容，一般可使cosφ≥90%线损自然地减少（线损P=I^⒉R）。　

　　　．优化配电方式，把单相改为两相三线或三相四线制，线损可以比原来下降75%~80%（计算略）。由此可得下述结论：

　　　结论1：分散补偿和优化配电方式是减少线路损耗的必要条件，并且易于实现。

　　．合理选择照度

我国现行商场推荐照度标准^{〔１，２〕}如表1所示；表2为日本商场照明照度的统计数

据^〔３〕。经比较可以看出：我国制订的商场的照度标准相对较低，这主要是出于节能。因为满足较高的照度标准意味着比满足相对较低有照度标准要投入更多的灯具，同时耗费更多的电能，因此，照度的选择至关重要。

表1

场所类别		参考平面及高度	照度标准值（lx）
			低 中 高
一般 商店 营业 厅	一般区域	0.75m水平	75	100	150
	柜台	柜台面上	100	150	200
	货架	0.5m垂直面	100	150	200
	陈列柜橱窗	货物所处平面	200	300	500
室内菜市场营业厅		0.75m水平面	50	75	100
自选商场营业厅		0.75m水平面	150	200	300

表2

商场类型	商场所处环境类型（lx）
	明亮的	一般
服装 鞋店 钟表 眼镜 装饰店 医疗用品 化妆品 贵重金属 家具 电器 乐器 照相器材 食品 自选商场	300~500 700~1000 300~500 500~700 300~500 1000~1500	200~300 500~700 200~300 300~500 200~300 700~1000

照度的选择具有一定的伸缩性，选小了，昏暗；选大了，浪费（也易于产生眩光）。笔者认为；可依下列因素确定商场某一部位的照度值。

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商场的性质、规模；（2）经营主要品种的比例；（3）当地的自然气候情况；（4）建筑与装饰设计所确定的采光形式及采光参数；（5）主要装饰材料的技术参数等。

 

同时满足：橱窗照明的照度应不低于营业厅垂直照度的2~4倍，货架柜的垂直照度

不低于50lx，柜台区照明的照度应不低于营业厅垂直照度的2~3倍。并且顶棚、墙面照度应具有一定的均匀度。由此可得下列结论：

结论2：确定商场各部的照度，必须综合诸要素审慎确定。确定的标准应以不小于各功能区的照度的最低值为宜。

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   1. 
      
   2. 合理地布局与选择灯具

规则屋面的布灯与灯具的选择，很多资料都有介绍，此处恕不详述，仅举两例如下：

 

(1)无吊顶天棚的布灯：这种情况多以规则与不规则“井”字梁情形居多，梁高

约0.5m左右，通常的措施是：

　　　　a. 在梁空中间安装吸顶灯；显然此法不可取。理由是：大梁遮光使大量的光通损失,不美观。直感昏暗，缺乏商业气氛，后果是：开业不久就被使用者自行更换。

 

b.　在梁空中安吊灯；此法比较可取，但问题在于若采用枝型白炽吊灯，电能消耗较大，且光色也不够理想。若采用可变枝型节能荧光灯为光源的管吊式花灯，使用后照明效果很好，与白炽灯相比节电效果显著（这种灯可根据受照面积的大小及建筑标准的高低而适当增减枝数，以满足不同的照度要求）。

(2)吊顶天棚的光带敷设

　　光带敷设在当今照明设计中比较常见，若用小型筒灯加以点缀就能锦上添花，增加豪华商业气氛。但是一些装修公司为了节省初投资，用普通镀锌铁皮加以弯制，内装普通荧光灯，然后用扩散玻璃遮丑，表面上看来也不失漂亮，实际测试结果是：光通损失达60%以上，这种构成灯具材料的反射系数P＜55%，这是极严重的浪费现象。

建议采用国家定型标准的光带灯具，因为这种灯具的参数都是经过优化设计的，其优化的目标是：节电、高效（一般达82%~92%），优质（慢反射均匀，光色好等）。

经上述分析，可得到：

 

结论3：灯具的布置必须严格计算其输出光效与照度，吊灯应选用荧光灯光源，灯具的选择应遵循国家要求标准。

　．　高效节能荧光灯的应用

 

紧凑型节能荧光灯，包括单端荧光灯和普通照明自镇流荧光灯（简称“节能灯”）,其结构形式很多，有H、U、∏、Ω、2H、2U、2∏和3H、3U、3∏形，使用三基色荧光粉，显色性好；其光效是白炽灯5~7倍；寿命是白炽灯的5倍，紧凑型节能荧光灯与白炽灯的比较见表1。

表1紧凑型节能荧光灯与白炽灯技术参数比较

节能灯的功率（W）	5	7	9	11	13	15	20
光通量（1x）	220	350	500	780	800	900	1200
寿命（h）	5000	5000	5000	5000	5000	5000	5000
等效的白炽灯 功率（W）	25	40	（50） 40+15	75	（80） 60+15	（90） 65+20	100

如表1所示，假设某个商场需1000只100W白炽灯，改用20W单端节能灯，根据二者的当量关系，假定每天用6h，一年可节电：

ΔPx=（100-20）×1000×10^-3×6×365=175200（kW/h）

细管轻型荧光灯

70年代以来，荧光灯朝细管径、紧凑型方向发展。过去国产直管荧光灯管径为40.5mm

和38mm两种。由于三基色荧光粉或优异卤粉的应用降低了灯表面负荷，并在管内封入氪氢混合气体，欧洲开发了26mm管径荧光灯，日本开发了28mm管径荧光灯，其节电率可达10%。我国也已成功地开发T8 36W（26mm）荧光灯，与T12：显色指数达到85~95（T12为55~70）；光效提高到971m/W，比T12提高76%；使用寿命提高到8000h（T12为5000h）。

节能效果分析：

　　假定商场的一般照明需要1000只T12 40W（38mm）粗管荧光灯，若采用T8型灯（其它条件与上例同），故节电量

ΔP=1000×（40-36）×6×365×10^{^-3}=8760（kW/h）

结论4：在商场照明中选用高效荧光灯，节能效果显著，应大力推广。

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5电子镇流器的应用

　　通常电感镇流器虽然可起到镇流作用，但消耗的电能相当于匹配的荧光灯功率的20%，且功率因数低（cosФ=0.4~0.6）、噪音大、频闪严重。电子镇流器可使系统光效提高15%，节电20%以上，功率因数可达0.9以上，线路损耗会相应减少。由于利用高频点火，使其兼有启动速度快、无噪音、无频闪的优点。每只电子镇流器功耗约2.5W。

节电效果分析：

假设条件与2.4相同

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1000只普通型40W荧光灯使用电子镇流器全年至少可节电

ΔP=1000×（40×20%-2.5）×365×6×10^-3=12045（kW/h）

若使用电子镇流器与360W细管径荧光灯配套，那么全年至少可节电

ΔP=1000×（40-36）×6×365×10^-3+12045=20805（kW/h）

实际上由于电子镇流器使光源的效率提高，还可节省部分灯具。

由上述分析可得：

结论5：采用新型电子镇流器与新型高效荧光灯管配套可大面积地节约电能。

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新型光源的选用

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2. HID高强度气体放电灯国内多应用于工业及体育设施。在日本已经进入商场照明领域，其光效是白炽灯的3倍，寿命是白炽灯的9倍，且具有白炽灯的暖色光。笔者认为：40~150WHID灯泡最适合商场使用。设计实践表明：荧光灯和高压纳灯或金属卤化物灯的混光灯具，是大型商场一般照明的高效节能灯具。有关预测结果^〔４〕表明：到2001年，功率80W卤化物灯光效可达2171m/W，比现有水平提高15.4%。
   
   
   
3. 卤钨PAR灯的使用

 

卤钨PAR灯是采用厚玻璃抛物面反射器和经过特殊设计的光学透镜，是国际80年代开发的新产品。为强调被照对象的吸引力，照射到显示部位的光至少要为其周围照度水平的5倍^〔５〕，对于商场及陈列照明的聚光和泛光照明设计，采用窄光束（11~12^о）PAR38灯是适用的，且比相同功率白炽灯节电40%，其寿命为白炽灯的2.5倍，显色指数高达100。我国已生产220V/12V两种电压的PAR型卤钨灯。而50W12V的PAR灯是商场中大面积使用，即节能又适用。

　

　　　结论6：随着市场设计规模的不断推广，功能不断复杂化，采用高强气体放电灯与PAR灯是商场照明的一个主要发展方向。

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人工照明自动控制系统的应用

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2. 商场照明超声波开关系统组合工具| 手动工具| 工具包系列| 生产用品| 电动工具| 套装组合工具| 零件/实验合| 压着工具| 六角扳手| 日常工具| 骏凯工具| 光纤工具| 
   
   

   日本松下公司推出适于高级商场节能控制的超声波开关系统，其基本原理是：利用超声波检测顾客的来去而自动开、关照明灯具，产生特殊的照明效果和节能效果。该系统适于某些重点照明和陈列柜台照明。比如，背景难以看清的商品，平时只点一部分灯，当有来客时自动点亮附近的灯，进行追照，效果相当好。类似开关系统在我国商场的应用尚不普及。

   
   
   
   
3. 商场照明微机自动控制系统

以往商场的人工照明都是按照晚间使用设计的，实际上白天也要经常开灯补偿天然光

的不足。当天气较亮时又经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积开灯，致使大量电能被浪费。解决这一问题较好的办法是采用照明自动控制系统。日本的日立公司开发出一种适于商场使用的由微机控制的自动控制系统，该系统采用以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理节电。我国也有类似系统被开发出来，比如DZJ系列节电器，经过测试效果良好。由上述分析可得：建议：采用超声波开关系统和微机自动控制系统及优化开关控制路数，对大中型商场的照明节能效果是显著的，应大力应用。

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8．尽量减少白炽灯的使用

白炽灯作为一代光源为人类作出不可磨灭的贡献，但其有自身无法克服的缺点：能源

利用效率低，约有90%的电能用于热辐射，只有约10%的电能用于发光，光效率低（10~201m/W）、寿命短（约1000h）、其热辐射性又往往带来火灾隐患。温度计/温度表| 粉尘计| 温湿度计| 噪音计/声级计| 温度探头| 湿度变送器| 照度变送器| 红外线测温仪| 风速计| 噪音变送器| 温度变送器| 紫外线强度计| 转速计/转速表| 

建议：在商场照明设计中少用或不用白炽灯。

 

2结束语

 

上述分析表明：商场照明节能对于绿色照明工程意义重大，节能效果十分可观。CIE曾经预测：到2000年人均照明能耗为750kWh，照明用电将占总用电量的10%，虽然照明用电量呈逐年下降的趋势，但照明用电的绝对值却逐年增加，随着高效节能灯具和商场照明微机控制系统等先进的节能技术在商场照明设计中的应用，商场照明节能是可以实现的。