建筑夜景照明电气节能设计方法研究

1、建筑夜景照明电气节能设计方法研究Study on electrical energy efficiency design method of building nightscape lighting学科专业：建筑与土木工程 研 究 生：丁玮 指导教师：王立雄 教授天津大学建筑学院 二零一三年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并

2、表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期： 年 月 日签字日期： 年 月 日摘要城市夜景照明是展现一个城市经济实力、繁荣程度、投资环境和城市形象的 手段和平台，是城市风貌特征、经济发展和社会进步的重要体现。近些年来，随 着国内城市的高速发展、经济的快

3、速繁荣，以及人们对生活水平和环境质量要求 的不断提高，城市夜景照明已经成为城市规划、建设和管理中的一项重要工作。城市夜景照明的快速发展，导致电能消耗越来越大，节能要求越来越高。国 家住房与城乡建设部 2011 年 11 月 4 日发布了“十二五”城市绿色照明规划纲要提出“十二五”期间要实现的节能目标：以 2010 年为基数，到“十二五” 末期，城市照明节电率达到 15%。建筑夜景照明是城市夜景照明的重要组成和主要内容，城市夜景照明节能是 一项系统工程，其节能的实现与选用的光源、灯具和控制系统、照明标准、照明 方式以及后期照明设施维护与管理等多个因素密切相关。近年来，尽管在推广高 光效节电新技术

4、、新产品的节能研究中取得了不错的效果，但在建筑电气节能设 计上还缺乏深入的研究。本文选择电气节能设计研究为课题，在分析了现代城市夜景照明现状、夜景 照明的方法等相关问题的基础上，结合自己多年参与电气设计工作的实践，通过 案例分析和理论研讨，重点从照明配电与电气控制设计方面对城市夜景照明节能 问题进行了探讨，旨在探索城市夜景照明工程中电气设计节能方法，实现绿色节 能环保的目的。关键词：夜景照明；电气设计；节能；控制系统ABSTRACTUrban nightscape lighting is to demonstrate a city economic strength, prosperity,

5、investment environment and city image means and platforms, urban landscape characteristics, economic development and social progress is the important embodiment of. Recent years, with the domestic city high speed development , the rapid economic prosperity, and people life level and the environment

6、for the continuous improvement of the quality requirements, the urban night scene illumination has become urban planning, construction and management of an important job.The rapid development of the urban nightscape lighting, resulting in electrical energy consumption is growing, increasingly high d

7、emand for energy-saving. National housing and rural construction on November 4, 2011 promulgated the 12th Five-Year city green lighting planning the outline for the proposed 12th Five-Year to realize the energy saving of during the target: take 2010 as the base, to 12th Five-Year the end, urban ligh

8、ting energy saving rate reached 15%.Building at Nightscape Lighting is an important component of the city at night lighting and main content, the urban nightscape lighting energy-saving is a system engineering, the realization of the energy saving and choose light source, lamps and lanterns, control

9、 system, lighting, lighting and later standard way lighting facilities maintenance and management, and other factors are closely related. In recent years, although in the promotion high photosynthetic efficiency power saving new technology, new energy saving of the products made pretty good effect,

10、but in building electrical energy saving design still lack of further research.This article select electrical energy-saving design research topic , on the analysis of the modern city night present situation, the night view of lighting illumination method based on the related problems, according to m

11、any years in the electrical design work practice, through case analysis and theoretical research, with emphasis on the lighting distribution and electrical control design face city night illumination energy conservation problem in the exploration, aims to explore the Urban Nightscape Lighting projec

12、t electrical design of energy-saving methods to achieve the purpose of the green energy saving and environmental protection.KEY WORDS：Nightscape Lighting, Electrical design, Energy saving, Control system目录第一章 绪论11.1 城市夜景照明的发展及现状11.1.1 城市夜景照明的兴起11.1.2 我国建国后夜景照明的发展21.2 课题研究的目的意义51.2.1 研究目的51.2.2 研究意义6

13、1.3 课题研究内容与方法81.3.1 研究内容81.3.2 研究方法91.4 国内外对夜景照明节能设计的研究现状101.4.1 国外研究现状101.4.2 国内研究现状13第二章 城市建筑夜景照明的设计方法152.1 建筑夜景照明设计的基本原则和要求152.1.1 夜景照明设计的基本原则152.1.2 建筑夜景照明设计的要求182.2 建筑夜景照明设计的过程192.2.1 夜景照明方案设计文件192.2.2 夜景照明设计内容202.2.3 夜景照明设计方法202.2.4 夜景照明方式的确立212.2.5 照度（亮度）水平的控制计算212.3 建筑夜景照明常用节能光源22第三章 城市建筑夜景照

14、明设计案例分析263.1 现行规范对夜景照明节能规定263.2 2008 年南京路夜景改造工程节能分析273.2.1 南京路建筑夜景改造工程设计方案273.2.2 南京路建筑夜景改造工程节能分析283.3 2010 年空港一期工程夜景照明节能分析313.3.1 项目背景313.3.2 项目规模313.3.3 项目设计323.3.4 节能措施分析333.4 2011 年泰格豪庭夜景工程节能分析363.4.1 工程概况363.4.2 配电设计373.5 本章小结373.5.1 缺乏配合，设计过程脱节373.5.2 介入滞后，设计方案难施展383.5.3 后期改造，设计难点增大38第四章 建筑夜景照

15、明电气节能设计分析404.1 电气节能设计要求、内容与流程404.1.1 电气节能设计要求和内容404.1.2 建筑夜景照明设计流程404.2 建筑夜景工程电气节能设计分析424.2.1 统筹规划合理设置配电箱的位置434.2.2 三相线负荷的分配宜保持平衡444.2.3 照明控制方式494.2.4 电能计量534.3 本章小结53第五章 结论与展望555.1 结论555.1.1 成效和问题并存555.1.2 坚持标准设计领先565.2 展望575.2.1 国内发展趋势展望585.2.2 天津市夜景照明展望60参考文献61致谢64第一章绪论第一章绪论1.1 城市夜景照明的发展及现状城市夜景照明

16、全称为城市夜间景观照明，也称城市景观照明，CIE94 号文件 使用的名称为“夜间室外城市景观装饰照明”（ExteriorLightingforthedecorationo fthenighttimeurbanlandscape）。 城市夜间景观照明是利用各种灯光来塑造城市夜 间的景观形象的照明，城市夜景照明不包含体育场馆、施工工地照明和室外安全 照明。城市夜景照明是城市整体照明的重要组成部分,是一个城市社会进步、经 济发展和风貌特征的重要体现；是城市繁华和经济实力的象征，是改善城市投资 环境、提升城市形象的物质载体。目前，城市夜景照明在发达国家已经得到很大的发展，许多国家城市的夜景 照明不仅显

17、示出了很高的文化品位和艺术水平，还大大提升这些国家城市的形 象。在发展中国家，城市夜景照明也大都获得重视，正在迅猛发展。1.1.1 城市夜景照明的兴起城市夜间景观照明的兴起赖于具有应用价值的发电机的发明和电力的实际 应用。19 世纪七十年代实际可用的发电机在西方国家问世，继而发电厂的创建 和输配电线路的架设使电力获得了广泛的实际应用，它不仅推动了第二次工业革 命兴起，使人类跨入了电气时代，也使城市的照明发生了巨大的的神奇变化。据史料记载世界最早建立的发电厂是法国巴黎北火车站电厂，建于 1875 年。 世界首家出售电力的公司是 1879 年成立的美国加利福尼亚电灯公司。而美国在 电力获得发展的同

18、时首先在城市进行电泛光照明，可以说是与电力时代同步发展 的城市夜景照明的独创，被称为是现代城市夜景观的始作者。20 世纪二十年代 时，美国纽约的城市夜间景观照明获得了很大的发展，不仅给欧洲带来了巨大的 震撼，还有力地推动了欧洲和世界其他地区的夜景观的营造和发展。中国城市夜景照明跟随着世界城市夜景照明兴起和发展。1892 年英国商人集股投资在中国上海乍浦路创办的上海电光公司和 1896 年中国建成的上海虹口斐伦路火电厂开创了中国发电用电的先河。在 20 世纪 30 年代上海夜间景观照明已经有了较快的发展，上海滩十里洋场已是流光溢彩、光华四射。自 1902 年天津架设路灯照明开始，到 20 世纪

19、30 年代天津也已成了中国的“北方不夜城”。371.1.2 我国建国后夜景照明的发展新中国成立以来，中国城市夜景照明建设在不断发展。建国后至 20 世纪 70 年代初，我国城市夜晚照明只是黑白色为主的功能性照 明，还称不上夜景照明。在重大的节庆日夜晚，各大城市大都用中国的传统灯笼 在建筑、街道来点缀城市的节日气氛。1989 年上海进行了外滩和南京路夜景照明建设，可以说是我国大规模城市 夜景照明工程建设开始的标志点。之后，伴随着国家经济建设的快速发展以及人 们生活水平的逐年提高，我国城市的夜间景观建设有了飞速的发展，在最近短短 的十多年里取得了令人瞩目的非凡成果。我国城市夜景照明的发展大致经历了

20、孕 育期、萌芽成长期和成熟期三个阶段。（1）孕育期(1997 年以前)1949 年新中国成立后，人们的照明理念还局限在满足功能性照明上。城市的 晚间照明，不管室内还是室外都按照以满足功能性照明的规范进行设计。照明设 计既缺乏照明艺术设计理论指导，也没有照明艺术设计的实践，人们很难以发挥 艺术想象力进行照明美学的设计。1989 年，上海外滩的建筑照明设计，被认为 是中国室外景观照明的起步标志（图 1-1）。北京在香港 1997 年回归后，进行了 较大规模的夜景照明建设，夜景照明才在中国城市开始获得发展。图 1-1 80 年代上海外滩的夜景照明(图片来源于网络)（2）萌芽成长期(1997-2004

21、 年)随着我国改革开放后经济建设快速蓬勃的发展，人们生活水平的逐年提高， 我国许多大城市（北京、天津等）相继进行了夜景照明工程建设。这些城市夜景 工程的建设不仅塑造出了城市焕然一新的夜间形象，改善了城市人们夜生活环 境，还促进了商业和旅游业等方面的发展。自 2000 年开始，伴随着我国改革开放深化发展，我国作为改革开放前沿之 地的上海，南京，天津，北京，重庆和其他一些沿海开放城市，为了提升自身的 形象和吸引力，开始注重塑造城市的特色，建设具有文化内涵的城市夜晚景观。 自此，颇具城市特色的夜景照明格局逐渐形成。在城市夜景照明的建设中，人们也逐渐认识到城市灯光夜景照明是包括城市 建筑物、街道等等诸

22、多要素组合的一项系统工程，城市夜间景观照明只有统一规 划，有机的结合，才能形成和谐，美丽的夜景画面；才能形成改善城市投资环境、 提升城市形象的物质载体。在此期间，“城市夜景照明”发展成为“城市灯光景 观”（图 1-2）概念。图 1-2 90 年代上海外滩的灯光景观(图片来源于网络)(3)成熟期(2004 年至今)2004 年国家提出节能减排的国策，自此，“绿色照明”成为城市夜景观设计 建设的要求和标准，也标志着我国的城市夜景照明建设进入了成熟期。绿色照明就是节能环保的照明，是采用高性能节能环保照明产品，通过高效 能的管理、运行与维护，为人们提供安全、舒适和健康的照明。绿色照明是能提 升城市形象

23、和品质，体现城市现代文明的照明。随着人们越来越注重绿色、建康生活的呼声 “艺术的光、绿色的光”成为 城市夜景观的发展方向。绿色的实际内涵是节能与环保，在绿色照明领域，其内 涵是采用高光效、优质节能的照明产品，通过科学的照明设计，营造的节约能源、 功能合理、经济适用的照明环境。绿色照明的实现标志夜景照明进入成熟期。著名的水立方灯光景观（图 1-3），就是采用新光源、新技术得以实现的绿色夜景照明的精品工程。水立方灯光景观的异彩在北京奥运之夜让世界铭记在心。图 1-3 水立方灯光景观(图片来源于网络)据资料显示，“水立方 LED 艺术灯光景观创造的世界之最：单体建筑灯光景 观应用最多数量大功率 LE

24、D (45 万粒)；单体建筑灯光景观应用最多数量的 LED 专用投光灯(37000 套)；单体建筑灯光景观应用最长的通讯线(12 万米)；单体建 筑灯光景观控制系统使用了最长的软件代码(10 万多行)。”1.2 课题研究的目的意义1.2.1 研究目的近年来，我国城市夜景照明的不断发展，推动了城市功能和经济的发展，对 改善城市人民生活环境发挥了重要的作用。城市夜景亮化可以说是商贸兴旺，旅 游发达，文化繁荣，城市现代化建设和人们生活水平提升的需要，更是社会物质 文明和精神文明进步的重大体现。但在目前，我国许多城市的夜景照明工程，在设计、建设和发展中还存在许 多问题。比如，设计不科学，配置不合理；追

25、求一时一处效果，忽略整体长远规 划；单纯追求高亮度，多色彩，缺乏节能环保意识等。这些问题不仅浪费能源， 影响了居住和生态环境的和谐与平衡，还直接影响了城市夜景观的健康发展，背 离了城市夜景观建设的初衷。根据国家统计局 2011 年公布的信息数据显示：我国 2010 能源消费总量为 32.5 亿吨标准煤，比上年增长 5.9%。其中电力消费量的增长就达 13.1%，而煤 炭的消费量增长了 5.3%，原油和天然气消费量增长分别是 12.9%和 18.2%。有专 家认为，现今中国经济仍然面临着资源、环境、体制、科技等方方面面“瓶颈” 因素的制约。国家要求在“十二五”期间要合理设置城市的景观照明，努力稳

26、步 提高照明的能效水平，进一步推进城市绿色照明的发展。同时提出 “十二五” 期末城市照明节电达 15%的任务目标（以 2010 年底为基数）。城市夜景照明节能是一项系统工程，建筑夜景照明是城市夜景照明的重要组 成和主要内容。城市夜景照明节能与多个因素密切相关，比如光源、灯具等负载 的选择；照明标准、照明方式及控制系统确立；电气配电设计和管理等等。近年来，夜景照明节能尽管在研制、推广高光效节电新技术、新产品的节能 方面取得了不错的效果，但在建筑电气节能设计上还缺乏深入的研究。夜景照明设计是一个技术含量较高的专业，它是由规划、建筑、景观、照明、 电气各专业设计师合作完成的。但是现在工程项目中夜景设

27、计往往只是由照明设 计师完成，既缺乏前期的规划、建筑、景观专业设计师的配合，也缺少后期配电， 自控工程师配合。很多情况下照明设计由照明设计师完成后就交付委托方，后期 的配电设计因为不是由本专业工程师，对电气专业节能要求只是一知半解，所以 导致实际设计效果并不好。灯虽然亮了，但照明配电却存在严重的事故隐患和配 电控制的不合理现象，导致夜景照明电器设计达不到节能应有的要求。选择电气节能设计研究为课题，旨在探索城市夜景照明工程中电气设计节能 方法，实现绿色节能环保的目的。1.2.2 研究意义建筑夜景照明电气节能设计方法研究具有重要现实意义，主要体现在： 1.时代发展的需要 目前，随着时代的发展和科技

28、的进步，世界各国都已经意识到能源与节约资源在各国发展中的重要性，都不再采取单纯向自然索取的发展模式了。 资源是每个国家里赖以生存和发展的物质基础，石油、有色金属、天然气、水等都是各个国家经济发展必不可少的战略资源。这些资源在地球上的储量不仅 有限，在各个国家和地区的储量也是不均的。资源储量的多少直接影响和关系着 国家的经济发展和国家的综合实力。美国绝大多数国土依然保留着原生状态，美国的石油、有色金属、天然气、 水资源储量都位居全球前三名。至今，美国不仅本土的丰富的资源和自然环境没 有受到大规模破坏，还凭借强大的军事实力，还掌控了全球绝大多数战略性资源。 仅石油资源一项，美国直接和间接掌握了全球

29、的 70%。反观我国，许多资源都相当贫乏，尤其是石油和水资源。我国不仅没有对国 际资源的控制权，国内本土资源也因为一味追求 GDP 增长的经济建设，导致资 源环境遭到破坏。虽然资源贫乏，我国却是世界上能源消耗的第二大国。据国家 发布的数据表明，我国是煤炭、钢铁、铜、水泥消耗最大的国家，近些年来，尽 管国家经济建设获得了快速发展，由于中国 13 多亿人口总量，按照国际经济组 织人均 GDP 排序，中国排在 100 位以后。从上可知，新形势下发展中国城市夜景照明，节能不仅是适应国家资源贫乏的要求，更是为子孙后代造福的壮举。通过调查，在现在的城市夜景构建中，建设施工和照明设备的费用仅占城市 夜景构建

30、成本的小部分，而其能源消耗才是城市夜景构建最大的成本。城市夜景 照明应当坚持，以满足城市夜景照明设施正常运行和良好照明效果为前提，进行 科学、合理的设计，充分、合理地利用每一份能源。这就不仅要求建设期设计、 施工及设备科学、合理，达到投资最佳化，在运营和实用过程中，更要充分、合 理利用每一份能源。在保证夜景照明效果的前提下，坚决杜绝浪费电力能源的一 切现象，确保城市夜景照明经济实用，建立真正的能源节约型社会，符合社会时 代发展的要求。2.国家节能工作的需要我国是世界上第一个人口大国，现在正处在并将长期处在社会主义初级阶 段，其资源的消耗非常巨大。从国家统计局 2012 年公布的信息数据可知：我

31、国在 2011 年能源消费总量是34.8 亿吨标煤，比 2010 年增长 7.0%。其中，电力消费总量增长了 11.7；煤炭 消费总量的增长是 9.7；原油和天然气消费总量增长分别是 2.7和 12.0。对 比 2010 年数据可以看出，2011 年我国的能源消费总量同比增长达到了 2.3 亿吨 标煤，成为近八年以来我国能源消费增量最多的一年。对此，国家能源局有关领导强调，2011 年全国新增能源消费高达 2.3 亿吨标 准煤，相当于意大利或墨西哥一年的消费量，全世界能源消费总量超过该数字国 家也仅有 13 个。根据国家初步确定 2015 年的能源消费总量要控制在 42 亿吨标煤的目标，能 源

32、消费总量年均增长量不能超 1.7 亿吨标煤。然而，2011 年的能源消费总量增长 远远高出预期目标，达到 2.3 亿吨标煤。所以，国家必须采取有力措施，严格控 制能源消费过快增长。国家“十二五”节能减排综合性工作方案的主要目标是：到 2015 年，全国万元国内生产总值能耗下降到 0.869 吨标准煤（按 2005 年价格计算），比 2010年的 1.034 吨标准煤下降 16%，比 2005 年的 1.276 吨标准煤下降 32%；“十二五”期间，实现节约能源 6.7 亿吨标准煤。但是，从 2011 年全国万元国内生产总值能耗下降的实际情况看，确不尽如 人意。2011 年全国万元国内生产总值能

33、耗与 2011 年年初制定的 3.5%的节能目标 有较大差距，仅仅下降了 2.01%。这充分说明节能降耗的工作同样存在很大的难 度，它清楚的告诉我们，要想在今后的几年内完成“十二五”节能减排目标，问 题很多，难度很大。“十二五”节能减排综合性工作方案实施节能重点工程有：锅炉窑炉改造、 电机系统节能、能量系统优化、余热余压利用、节约替代石油、建筑节能、绿色 照明等节能改造工程，以及节能技术产业化示范工程、节能产品惠民工程、合同 能源管理推广工程和节能能力建设工程。由此可见，建筑夜景照明电气节能设计 方法研究，不仅是国家绿色照明节能工作内容之一，还是国家节能的需要和组成。3.缓解电力不足的需要随着

34、我国构建社会主义和谐社会的不断推进，社会的不断进步，经济的快速 增长，能源需求量逐年大幅增长，供应量严重不足，导致能源供需矛盾将日益突 出。仅就电力资源来讲，面对全国用电负荷及用电量成倍增长态势，电力供应压 力很大，尤其是在夏季用电高峰期间，为确保重点工程生产以及重要部门用电， 全国不少省市采用分片拉闸限电做法来解决电力不足的矛盾。电力能源的不足严 重地影响了我国的经济建设，制约了社会的发展，干扰了人民生活水平的提高。 例如，2005 年夏天用电高峰期间，上海采取节电措施之一，就是关闭外滩景观 灯光，尽管得到了市民的理解，但却让远道而来的旅游观光者颇为遗撼。随着城市现代化建设和城市夜景照明工程

35、的快速发展，照明用电也大幅度增 加。据统计，我国照明用电量已占总用量的 10以上。从而可以看出，照明节 电势在必行。“十二五”城市绿色照明工程规划纲要对照明节电的要求，使照明 节电成为节能降耗的重要内容。据资料分析，在我国照明节能潜力非常大，按照 目前一般照明节能方案节能至少可达 20。目前，我国百万以上人口的城市已 达 160 多个，地级以上城市约 270 个，在节能环保，实现绿色照明的前提下如何 改造、更新、提升城市夜景景观建设，是一个具有现实意义的问题。一个很小的 数字乘以十三亿，都会变得很大。照明节电对缓解电力不足，促进国民经济发展 的巨大作用可想而知。4.完善节能设计环节的需要建筑电

36、气照明主要由电源及配电装置、照明装置、控制装置、照明线路和测 量保护装置等组成。电源的作用是供给电能，配电装置是分配电能。照明装置（包 括电光源、灯具等器具）的作用是将电能转换成光能。控制装置的作用是通断照 明电源，根据照明场所的需要，以点亮照明或熄灭照明。照明线路的作用是给照 明装置输送电能测量保护装置的作用是测量电能和保护电气设备。建筑照明节能 应该是针对照明系统的每个环节采取的节能措施而言。一般的讲就是科学选用电 光源，合理选择照明灯具，正确选择照度和照明，加强照明用电的管理以及科学 的配电设计。目前，人们在城市夜景照明和其他用电节能的研究方面，的确取得了很好的 成果，但大都表现在人们显

37、见的方面，如选用的光源、灯具、照明标准、照明方 式等环节的研究较多。对于配电设计环节节能的因素重视不够，电气设计、照明 配电及控制系统节能研究的就比较少。殊不知，合理科学的配电设计节能的效果 是很大的。在目前极度紧张的用电环境下，科学地进行城市夜景照明电气设计， 使其达到既能满足需求又能有效的利用资源的效果，是中国政府及社会共同期待 的。进行电气节能设计研究，必将更好地完善城市夜景照明节能的环节，大大促 进我国社会主义现代化建设的发展。1.3 课题研究内容与方法1.3.1 研究内容建筑夜景照明节能包含了建筑夜景照明设计中节能设计要素和设计环节节 能两个方面，是针对建筑夜景照明在规划、设计及使用

38、的过程中，进行合理的设 计规划，运用新型节能材料、设备和产品，按照建筑节能的标准科学的实施设计。课题的研究内容：1. 城市建筑夜景照明的设计方法。包括建筑夜景照明设计的基本原则、建 筑夜景照明设计的要求、建筑夜景照明设计的过程和建筑夜景照明常用灯具的介 绍。2. 城市建筑夜景照明设计案例分析。包括现行规范对夜景照明节能规定、2008 年南京路夜景改造工程节能分析、2010 年空港一期工程夜景照明节能分析和 2011 年泰格豪庭夜景工程节能分析。3. 建筑夜景照明电气节能设计分析。这是本课题研究内容的重点，在分析 目前国内外对夜景照明节能设计的研究现状的基础上，针对建筑夜景工程电气设 计环节中存

39、在的问题和电气节能设计作了研究分析。1.3.2 研究方法本课题的研究主要是在大量收集材料的基础上，运用相关理论，结合城市 夜景照明的实际状况，通过案例分析、归纳总结和理论演算的方法对建筑夜景照 明电气节能设计方法进行研究。材料搜集 材料的搜集是课题研究的前提和基础。在课题研究的过程中，首先对国内外夜景照明节能设计的研究状况、照明灯具、照明技术及照明设施发展现状，各国对照明节能的要求和标准等相关材料做了搜集整理，为课题研究提供依据。 案例分析 案例是课题研究的实际例证。本课题主要通过对天津南京路夜景照明改造工程、空港一期夜景照明工程和泰格豪庭夜景照明配电设计三个实例，分析比对当前在建筑夜景照明节

40、能设计中存在的问题以及可借鉴之处。理论求证 理论求证是课题研究的科学推论。建筑夜景照明节能中实现节能的手段有很多，但通过设置合理的供配电系统，选用高效供用电设备，却不被人们看重。 本课题对配电系统照明的统一合理设置配电箱、三相线负荷的平衡分配节电进行 了理论推导和演算，照明控制及电能计量问题探讨和分析，证明设计的优化就是 节能的关键，科学规划指导下的优化设计隐含着可观的节能潜力。节能是低碳的 基础，规划是节能的基石。归纳分析 归纳分析是课题研究的条件和手段。本课题通过对资料的分析整理，对案例的分析比对，对供配电系统的理论推演，归纳分析出课题研究结论：合理的选择照明线路；合理的选择控制开关和充分

41、利用天然光；合理的选择照明方式；合理 的选择照度值，提高系统的功率因数，抑制谐波等措施，都可以有效降低能耗， 提高能源的使用效率。通过讨论分析，可以认真的说，在很多条件下只要设计科 学、合理，采用较低功率的光源就能满足设计标准，达到照明的要求。可见，照 明电气节能设计的研究在当前更加具有社会现实意义。城市夜间照明电气节能设 计是提高照明能效的有效手段，是实现城市绿色照明的一个组成部分。1.4 国内外对夜景照明节能设计的研究现状1.4.1 国外研究现状绿色照明是美国国家环保局于上个世纪 90 年代初提出的概念。根据上文所 述，绿色照明就是节能环保的照明，是采用高性能节能环保照明产品，通过高效 能

42、的管理、运行与维护，为人们提供安全、舒适和健康的照明。国外对城市夜景照明节能问题大都比较重视，他们的研究重点在照明标准、 照明光源和照明控制三方面。在 1975 年首先由美国国家标准协会(ANSI)，美国采暖、制冷和空调工程师 学会(ASHRAE)和美国照明工程学会(IES)共同提出和制定了控制建筑照明总的 用电量，以节约能源标准规定。该标准名为 ASHRAE 标准 90-75，其中，规定了 建筑物、被照场所的照明功率限值。美国关于城市景观照明的单位安装功率规定 见表 1-1。表 1-1 美国城市景观照明的单位安装功率规定类别单位城市景观公共停车场公用车道人行道花园、公园风景区Wm22.691

43、.941.611.101.10国外发达国家特别重视并积极进行新型节能光源的研发。LED 光源研发成 功后，作为光源中的新兴力量，国外在各个领域得到了迅速的推广应用，尤其是 在照明节能应用中，取得了巨大的收效。据调查资料显示：美国从 2006 年到 2011 年期间，每年投入 5000 万美元用于半导体照明计划(NGLI)的技术研发。在美国，仅半导体灯替代白炽灯和荧光灯一项每年就可节电 350 亿美元。欧洲各国也计划到 2020 年使 LED 的发光效率达到 200lm/w，以期 达到能源消耗减少 20%的目标。亚洲的日本也积极实施半导体照明研发，2010 年其研发的白光 LED 的发光 效率已

44、经达到 120lm/w，日本希望在 2020 年能取代全部荧光灯及 50%的白炽灯。因此 LED 被誉为 21 世纪新光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。目前，继 LED 光源研究之后，国外发达国家又积极投入白光 OLED 应用于照明技术研发（表 1-2 ）。1美国政府投入 OLED 照明研发美国能源部每年投入 3000 万美元于固态照明开发，目前已经有 20 多项计划结案，研发成果如下：（1）GE 公司于 2000 年开始执行美国能源部辅助之白光 OLED 计划，2003 年已经开发出小面积白光 PLED 元件，利用 CDT 公司之蓝光材料搭配无机荧光 粉层，色

45、温达 4000k，显色性 88 ，效率 15lm/w；2007 年 2 开发的高分子材料及 多层元件结构效率已经达到 45lm/w。（2）UDC 公司 2002 年已经开发出 6*6 英寸白光 OLED 光效达 20lm/w，公 司表示今年达到 50lm/w 以上，并且 2013 年达到 70-150lm/w 的目标.（3）OSRAM 公司在美国研发中心于 2004 年开始获得美国能源部的资助， 主要开发白光 PLED 技术，当年光效达 25lm/w，该公司同时开发出世界第一个 可调色温 PLED。2日本 OLED 照明研发进展日本经济产业新能源及工业发展组织，提供 4 亿日圆给日本有机电子研

46、究所 以及山形大学，山形大学 2006 年 6 月发表开发的照明用 OLED 达到 62lm/w。3欧洲 OLLA 计划Philips 以及 Novaled 于 2006 年 6 月宣布其 WOLED 光效达 32lm/w，寿命达 20000 小时，已达到白光 OLED 应用于商品化照明之门槛。OSRAM 德国公司照 明应用选择 OVPD 制作小分子 OLED，基板选用玻璃，光效达到 30lm/w。OLED具有与LED同样的优点，是面光源而且具有柔性。随着器件结构的改 进和优化，新型材料的设计和合成以及电致磷光材料的普遍使用，将来很可能在 LED光源基础上取而代之。从各国发展角度以及OLED技

47、术特点可以清楚地看出， 今后不远的时间里，OLED作为光源将与LED光源共同并行，随着技术的突破， 他将与LED光源作为第四代固态光源共同取代传统光源表 1-2 国外 OLED 光源研发投入状况国 家计划名称计划目标经费期间（年）美国Solid State lighting75-150lm/w Cost702000 万欧元2004-2008德国OPAL 2008(OLED forapplication in the lighting market )发展高品质低成本之 OLED 生产技术 ，终极目标将新的 照明技术导入市场6 亿欧元2006-2008欧美等发达国家，早期的照明控制是采用石英钟控

48、制方式，后来又采用自适 应分布式控制。在 90 年代初，西方发达国家就已广泛的使用基于计算机自动化 集中控制的城市灯光智能监控系统来降低城市照明的费用支出。美国、德国都属 于当时的耗电大国，他们的政府出台相关优惠政策，对使用智能照明调控系统给 予大力扶持和积极推广。目前，国外对城市灯光智能监控系统研究，主要集中在依托互联网的管理技 术与远程监控两个方面。比如，城市道路智能照明调控技术对城市照明的管理和 控制是通过网络收集照明信息数据、进行计算机程序设计和实现远程自动化控制 的过程来实现的，其目标就是做到既能够有效节省电能，稳定电压延长灯具使用 寿命，又要保证路段照明基本需求。美国路创电子公司

49、(Lutron Electronics Co., Inc.) 是全球领先的照明控制器 及建筑照明控制系统设计商及制造商，总部位于美国宾夕法尼亚州库珀斯堡市 (Coopersburg)，产品应用于住宅、商业及机构三大领域。路创 (Lutron) 是业界 最受推崇的品牌。作为发明固态调光器的公司，路创 (Lutron)在全球超过八十个 国家销售及推广从单人房专用的调光器、超静音电动窗帘和建筑照明控制系统共 一万五千多项产品。目前路创 (Lutron)在香港、北京、上海、新加坡、东京、新 德里、杜拜、伦敦、巴黎、柏林、巴塞罗那、马德里及巴西圣保罗设有办事处。1.4.2 国内研究现状国内对城市夜景照明

50、节能的研究发展很快，不仅国家发布一系列的政策、法 规和标准，科研机构、设计院所、生产厂商和施工单位也都积极进行研究探索。 至今，我国城市夜景照明已达到了很高的水平，照明节能的研究在光源、节能灯 具和电气控制方面也取得了惊人的成果。1. 政策落实，政府扶持国家发改委、建设部、国家质量技术监督局已在 2000 年下发了 223 号文件关于进一步推进“中国绿色照明工程”的意见的通知，提出“推广节能、高 效的照明灯具和智能照明调控系统，深入开展绿色照明节能工作。”2011 年 11 月国家颁布的“十二五”城市绿色照明规划纲要，是当前我国 城市绿色照明工作依据和标准。各地方政府在国家政策的指导下，根据本

51、地区实 际也都制定了相应绿色照明节能标准。比如，我国北京市绿色照明节能地方标准 规定为 35Wm2，比美国略高。近些年来，我国各城市政府把城市夜景照明建设作为美化城市环境和改善城 市形象的重要措施，把城市夜景照明工作列入市政府的工作计划，成立专门机构， 安排专人负责。各城市大都能根据城市自身特色，制定切合本城市的城市夜景照 明发展总体规划，打造高水平、高标准的夜景照明工程。使城市夜景照明做到重 点突出，特征鲜明，达到能较好地表现城市的特色和功能，充分体现各自城市的 历史文化内涵的效果。2积极采用节能光源在城市夜景照明发展中，我国认识到夜景照明不仅能让城市亮起来，美起来， 还要消耗大量的能源。近

52、些年来，城市夜景间照明已从单纯追求“亮度”，追求 亮得艺术，转向节能照明、绿色照明，亮的科学方向发展。各个城市夜景照明不 仅制定了许多相关的规章制度，组织有关专业技术部门和人员对夜景照明进行设 计、施工、调试和管理，很多城市在夜景照明中还积极采用了能耗低的 LED 节 能环保光源和夜景照明智能控制系统。在 LED 节能环保光源的研发上，也取得了巨大的进展。如今，中国已经成 为世界上重要的中低端 LED 封装生产基地。LED 亮化工程已经在各个城市占据了亮化工程主要位置，2009 年国家出台 了对 LED 路灯应用扶持政策，使得 LED 路灯迅速在全国得到发展。2011 年 5 月 6 日至 8

53、 日，在中国国际展览中心会议室举办了 2011 中国城市 照明规划设计与 LED 应用高峰论坛和 2011 第七届北京国际 LED 展览会。本届 论坛以“创意绿色未来”为主题，旨在深入探讨如何在我国城市照明规划设计初期，把 LED 照明优点更多更好地融入到城市照明亮化工程中来，使 LED 照明产 品能够从照明特性、节能、低碳、无污染等方面发挥优势，从而更多更好地为城 市照明提供最佳可选择产品，真正体现“LED 照明，让城市生活更美好”的愿 景。同时也为加快推动我国 LED 照明产业的技术创新与发展，提供正确和有社 会责任的方向。国内，以清华大学为首也积极进行 OLED 照明光源的研究，并取得了

54、可喜的 进步。在我国，照明产品将要进入到“遥控时代”。 如今，智能照明取代普通照 明成为照明行业的发展目标。不用手触摸开关，只需要轻轻一按遥控器，照明灯 就可以自动开关的智能照明主流产品有着不可阻挡的强劲趋势。上海市等一线城 市都提出要求，在用电高峰时，市中心主要景观道路上的路灯要安装节能的智能 照明系统。这充分表明，我国的照明市场正朝着更节能及智能控制的方向发展。3天津市夜间景观照明发展规划实例天津市早在 1999 年首先制定了天津市夜景照明技术规范，2003 年又修编为天津市夜景照明技术标准，使夜景照明建设工作有了较完整的规范标准。天津市自 1989 年开始启动城市夜景照明建设工作，199

55、5 年市委、市政府提 出“白天绿起来，晚上亮起来” 号召，使城市夜景照明建设提到了市容工作的 重要日程。1998 年天津城市夜景照明实施了“4260 工程”，1999 年启动了“411 工程”，随后，2000 年至 2003 年的“136 工程”、“双百工程”、“观光线建 设工程“天津特色、国内领先、单项冠军、争创一流八项重点景观照明工程”。 使天津的城市景观建设经历了“尝试发展”、“快速发展”、“规模发展”阶段。至今，天津的城市夜景照明进入到“理性发展”阶段，天津市中心城区景 观照明“十二五规划”提出的“一轴、三心、九点、九线”的夜景照明结构布 局，将天津城市夜景照明提升到了一个新的高度。天

56、津夜景照明不仅广泛采用 LED 光源，大力倡导节能绿色环保照明，建立优良的宜居光环境，还自 2002 年 就投资建设了“天津市夜景照明实时监控管理系统”，大大提高了夜景照明的节 能效用。第二章城市建筑夜景照明的设计方法第二章 城市建筑夜景照明的设计方法2.1 建筑夜景照明设计的基本原则和要求2.1.1 夜景照明设计的基本原则“十二五”城市绿色照明规划纲要指出：“发展城市照明要与城市经济 社会发展水平相适应，注重高效、节能、环保，科学编制城市照明规划。城市照 明设计应符合城市照明规划的要求，充分体现城市人文和风貌特色，并严格执行 相关法律法规及标准规范。”建筑物夜景照明是在原有建筑的基础上，通过照明 的亮度变