低碳照明技术介绍和在绿色建筑中的应用

1、低碳照明技术介绍和在绿色建筑中的应用绿色建筑需要的光环境 充足而适量的天然光 对室外环境的良好视线 补偿天然光的智能照明控制 减小照明功率（至少比现行的规定的LPD减小10%） 个人控制和（或）智能化的照明控制 减小光污染绿色建筑对光环境的指标要求 充足而适量的天然光室内规定的使用空间75% 以上有天然光，并且达到以下要求（方法任选） 1、计算机模拟计算证明在9月21上午9时或下午 3时，在晴天空条件下的工作面照度不低于 250lx,也不高于5000lx； 2、侧窗和天窗结合达到采光区占总使用空间的 75%以上，采光区地板面积按以下方法确定：绿色建筑对光环境的指标要求a, 侧面采光窗地面积比（

2、WFR）与窗玻璃透光系数（VLT）的乘积大于，小于，即 VLT WFR 侧面采光区b, 顶部采光区的确定方法天窗投影面积加每一方向的 70%顶棚高度，或 到不透光的固定隔断边缘 顶部采光区绿色建筑对光环境的指标要求 绿色建筑对光环境的指标要求 对室外环境的良好视线 在规定的使用区域，90%的人员都能通过地面以上高的玻璃窗看到室外环境绿色建筑对光环境的指标要求 补偿天然光的智能照明控制1、采光区的天然光控制在窗内侧5米范围和天窗 下的采光区内安装天然光响应控制设备，能随 空间天然光的有无开关或调解灯光明暗。2、天然光对50%或更多的照明负荷有响应控制，能 随空间天然光的有无开关或调解灯光明暗。

3、3、用户传感器对75%的照明负荷安装用户传感器 绿色建筑对光环境的指标要求 减小照明功率（至少比现行的规定的LPD减小10%） 实际照明功率密度LPD比规定减小比率得分如右表LPD 比标准90.1-2007减小的百分数15%20%25%30%35%绿色建筑对光环境的指标要求建筑面积方法照明功率密度 LPD（W/m2）1999/20012007差值（%）学校/大学1512-21%办公楼1310-23%商店1915-21%医院1612-25%旅馆1710-41%体育馆1711-35% 照明功率密度限值是一个动态标准，随着光源和灯具效能提高，照明功率密度值也要相应地减小，从而推动照明设计选用效能更高

4、的光源和灯具，达到照明节能的目的。 美国空调、制冷和供暖工程师学会与北美照明学会自1975年联合在建筑节能标准（ASHRAE/IES 90-75）中提出这一照明节能概念以来，已进行过多次修订，LPD有大幅度的下降。绿色建筑对光环境的指标要求 个人控制和（或）智能化的照明控制 对90%以上的建筑用户提供个人单独 的照明控制，能够调节灯光适应个人 的工作需求和个人爱好。 对所有被分成多人共同使用的空间， 提供照明系统的控制，满足各组的 需求和喜好。绿色建筑对光环境的指标要求 减小光污染 1、室内照明所有通过窗口能看见的非应急灯具在晚11时 至次日晨5时要自动减少50%的输入功率；或者用透光比小于1

5、0%的自动装置加以遮挡。2、室外照明遵守ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1- 2007对室外照明功率密度和室外照明控制的相关规定，并且按照建筑物所在区域达到以下要求：绿色建筑对光环境的指标要求光污染分区所有在用地和建筑物上安装的灯具在用地红线上和红线外产生的最大初始水平和垂直照度（lx）不大于所有灯具的设计初始总光通量的上射比不大于 E1（暗区）0.10 lx0% E2（低亮度区）1.07 lx2% E3（中等亮度区）2.15 lx5% E4（高亮度区）6.46 lx10%照明能耗不断增加 城市、建筑与生活离不开灯光 美国建筑消费1/3的能源，2/3的电力，1/8的

6、水资源 全球照明用电占电力生产量的1720%； 我国为12% 2010年我国发电量达到41413亿千瓦时，首次超过美国（41000亿千瓦时-2010）；推算照明用电约为5000亿千瓦时，相当于6个三峡电站的发电量 建筑业从建材生产、施工建设到建成使用的整个周期所耗用的能源占社会总耗能的25%左右，而二氧化碳的排放量则接近社会总排放量的50%。照明既要耗用可观的电能（全球为总发电量的20%，中国13%）又是城市和建筑不可缺少的要素，为了适应低碳时代的低碳生活，我们必须选择“低碳照明”。 美国建筑业耗能占全国总能耗的40%，碳排放占总排放量 的39%；产值占全国总GDP的15%。 我国在19962

7、005年“九五”、“十五”期间，曾先后开展了两期绿色照明项目，累计节电590亿千瓦时，减少二氧化碳排放1700万吨（碳计），二氧化硫53万吨，取得显著的经济和环保效益。绿色照明“环保、节能、健康”的宗旨已深入人心。 低碳照明是在应对全球气候变化的形势下，绿色照明的发展和深化。它是以促进人的身心健康、提高工作效率和生活质量为目标，低排放、低污染、低能耗、省资源的照明系统和照明方式。 低碳照明的发展 半导体照明的出现 天然采光 最理想的低碳照明技术 智能化的照明调控适时、适地、适人、适量的照明半导体照明的出现电光源的发展经历了三个阶段： 热辐射光源（白炽灯、卤钨灯）、 气体放电光源（荧光灯、金卤灯

8、、高压钠灯） 半导体光源（LED、OLED）。 白炽灯使用方便，价格低廉，它温暖华丽的光色尤其受到人们的青睐，已经普及使用了一百多年。但是白炽灯光效太低，按照节能减排的要求，淘汰普通白炽灯已势在必行。 2009年9月欧盟国家已开始停售白炽灯。我国国家发改委也在2009年7月与联合国开发计划署（UNDP）、全球环境基金（GEF）签订了“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”的合作项目。当前紧凑型荧光灯（CFL,俗称节能灯）是替代白炽灯的最适宜光源，质量优良的LED灯可能是未来的选择。 半导体照明的出现各种光源的发光效能比较 半导体照明的出现 LED 发光效能的进展 光源的三个主要性能指标： 发光效

9、能、光色、寿命LED白光实现的三种方法日光光谱与LED白光光谱的比较 白光LED的构成及其光谱 半导体照明的出现半导体照明的出现 LED 是新一代半导体光源，具有光效高、寿命长、比气体放电灯更环保（无汞）的优势，技术发展很快。 新世纪兴起的发光二极管（LED）照明光源在我国室外照明领域已有广泛应用，并且正在大力推广，LED装饰彩灯和路灯的市场占有率正在快速增长， 半导体照明的出现 但是，应用LED的固态照明（SSL）是一项发展中的新兴技术，还 有一些阻碍市场接受的问题需要解决，主要是： LED产品的不一致性和不确定性 没有建立统一完善的产品规格和标准 价格过高 白光LED的颜色质量不尽人意 2

10、009年9月，国家发改委等六部委联合发出半导体照明节能产业发展意见，指出了半导体照明节能产业健康发展的方向；并规划到2015年，功能性LED 照明产品的市场占有率达到20%左右，景观装饰等照明产品达到70%以上。 新一代LED灯具和替代灯是由芯片模组、控光器件、热管理装置、驱动电源、调光电路等一系列部件组成的照明系统，每个部件的质量都会影响到照明灯具的整体照明效果、节能效益和使用寿命。 为了精准考核SSL照明器材的真实能效，美国能源部在SSL商业产品试验项目中采用了“灯具效能luminaire efficacy”的概念，即以LED照明系统的输出总光通与其输入电功率之比（lm/W）作为衡量这一系

11、统（灯或灯具）的能效指标，这是十分合理的。 灯具节能指标的这一转变提示我们，提高灯具的能源利用效益不但要注意光源的发光效能和控光系统的设计，照明系统所有元器件的效能和相互协调也很重要。半导体照明的出现半导体照明的出现 2、DOE固态照明商业产品试验项目（CALiPER）能源部主持的LED产品性能检测，样本来自市场或产品库。自2006年底至2009年9月已经举办9轮，检测结果向社会公布，反映室内外用的LED灯具和各类LED替代灯的实用技术水平和发展趋势。 SSL灯具及替代灯的效能持续增长（竖线表示最差和最好的效能范围）半导体照明的出现3、“能源之星”SSL灯具评选自2008年9月30日开始申报。

12、 对入选产品提出了很高的要求。4、制定标准 配合ANSI、UL、IESNA等部门编制LED产品 的相关标准。已完成4項，在编的4項。5、SSL应用示范项目“Gateway” 包括各类商业和住宅室内一般照明和室外道路、停车场的照明。有统一的申请程序和报告要求，其结果在DOE网站公布。6、举办SSL产品和设计奖 有三项： 半导体照明的出现 1）政府“L奖”，要求极其严格，例如： 60W白炽灯的替代灯要求输入功率900lm,寿命25000h,显色指数90。 PAR38的替代灯的光效则要达到123lm/W。 2）“Lighting for Tomorrow”设计竞赛，与照明工业行业协会 联合举办，20

13、06年开始有SSL项目。 3）“Next Generation Luminaires”设计竞赛，与北美照明学会、 国际照明设计师协会联合举办，2008年3月启动，已举办二次。 Philips 10W LED Philips,Cree P38替代灯 GE LED灯条 Cree LED照明天然采光 最理想的低碳照明技术 天然光是维系人的身心健康不可缺少的光源，也是最清洁的低碳照明光源。 天然光零能耗、零排放、零成本，而且取之不尽、用之不竭。 当前建筑师、照明设计师不重视、不熟悉，很少顾及天然采光的设计。天然采光 最理想的低碳照明技术 国内外绿色建筑、生态建筑、低碳建筑都十分重视天然光的利用。我国建

14、筑采光设计标准GB/T 50033-2001中规定了对天然采光的数量和质量要求，但是没有在建筑设计中得到认真实施执行。主要原因是没有研究开发各种控光和导光的系统产品；天然光和灯光一体化智能控制技术也很落后，缺乏有效调节和控制天然光的设备和手段。 美国的绿色建筑先锋奖（LEED）认证条例2009版规定新建筑75%以上的使用空间都要有充分的天然光，即在9月21日（秋分）上午9时至下午3时期间至少有250lx的天然光照度，并且在晴天空条件下照度不超过5000lx。这就要求建筑物不仅要有适当的开窗面积，而且要能对进入的天然光进行有效的控制。天然采光 最理想的低碳照明技术 为了增加和调节室内天然光，实践

15、中已经有各式各样的控光装置。 德国Wiesbaden市的一组办公楼南向采用自动调节的复式遮阳板，日光强烈时遮蔽大部分日光（图a），阴天时则把天空光反射到室内（图b），北向采用固定式反光板（图c）遮阳板的自动调节与室内供暖和制冷系统的控制连接，保证室内有舒适的温度，并且低能耗。abc天然采光 最理想的低碳照明技术 管式天然光导光系统它可以把天然光输送到不能直接接受天然光的空间。按照安装位置天然光导光系统可分为屋顶安装和立面安装两类；按导光装置的构造形式则可分成主动式和被动式。主动式天然光导光系统有追踪日光的定日镜，可以把日光和天空光都引入室内，但结构复杂，成本高，不容易普及。天然采光 最理想的低

16、碳照明技术 管式天然光导光系统 被动式管式天然光导光系统 结构简单，进光量大，主要是引进天空光，成本低，容易普及。 奥运会柔道跆拳道馆透光导光管照亮中庭天然采光 最理想的低碳照明技术 加拿大的双功能（采光/照明）水平导光管研究项目 该实验用装在窗上沿的定日镜收集光线汇集到水平导光管入口，经水平导光管的反射传输到10米远的进深。导光管断面为矩形，像荧光灯灯具一样，其内壁贴了反射比大于的多层光学薄膜；顶板置两根灯管，在天然光不足时自动开灯补充天然光。天然光和灯光都通过导光管下口覆盖的光学透光薄膜传到室内。 智能化的照明调控 适时、适地、适人、适量的照明 低碳照明要求用户最大限度地节省使用灯光，也就是在需要灯光的时间和地点，按照使用人的视力和行为要求提供合适的照明。这就要有可供个人调节的智能化照明控制。 适时、适地智能化的照明控制 适人、适量按个人和场景需要调光 按照使用人（个人或群组）的需求和爱好调节灯光可以使光环境更加舒适宜人，并且提高工作效率；此外，借助调光控制还可以在一个空间内创造不同的场景，适应多功能的用途。 智能化的照明调控 适时、适地、适人、适量的照明 智能化调光控制的最大好处是能在照明运行的环节最大限度挖掘节能减排的潜力。完备的自动化调光在改善照明质量的同时，能