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高铁站照明设计之光源能耗分析

日期:2012-10-20 10:45:39   点击:


在现阶段,铁路站场照明用电占总电量的42%左右。因此,铁路站场的照明节能技术是铁路照明的一个重要方面,一个好的照明节能方案,不仅能为减少开支,实现绿色照明,还有巨大的社会效益。对高铁站的高空间,大跨度的建筑形式,如果照度过高则会增加能耗,过低又会影响基本功能的实现。所以,使用寿命长的高效光源来减少日后的维护费用及使用成本,是当前最为现实的问题。


1 大空间照明的效果分析

照明应用技术的评估应包括五大因素,即质量寿命、光效水平、节能效果、环保减排和性价比较。照明的质量寿命取决于光源的光衰速率;照明的光效水平取决于不同铁路站场和宜的照明效果,满足相关的技术标准;而节能环保照明产品能否广泛、迅速地被用户接纳采用,取决于其能效水平(节电能力)和相应的经济利益和社会效益。

1.1 能耗效果的案例分析

在上海局的三个不同作业场所和沈阳局的一个作业场所进行了现场对比试验,其中在嘉兴第一、二候车室:选用15个100W的LED灯,和新换的15个250W金卤灯对比;嘉兴一站台:选用26个20W的LED灯,和新换的26个4×18W节能灯对比;上海南二楼候车室:选用28个30W的LED灯,和新换的28个70W金卤灯对比;长春站第二候车室:选用87个8.1W的LED灯,和87个36W荧光灯对比;

在同一作业场所、对比灯具个数和灯具使用时间均相同的情况下,LED光源与既有光源相比,单个灯具功率小、照明用电量少,最大照度值接近既有光源,有些场合甚至要远高于既有光源,同时收到明显的节能降耗效果。

1.2 现场试验数据统计分析结果

通过现场试验和调研数据的统计分析,得出以下结论:

  ①9W LED灯比36W荧光灯节能72%、20W LED灯比4×18W节能灯节能77%、185W LED灯比400W高压钠灯节能57%、100W LED灯比250W金卤灯节能63%、8W LED灯比40W白炽灯节能80%。

②9W LED灯替换36W荧光灯后,投资改造费用回收期为2.5年、20W LED灯替换4×18W节能灯后,投资改造费用回收期为1.6年、185W LED灯替换400W高压钠灯后,投资改造费用回收期为3.1年、100W LED灯替换250W金卤灯后,投资改造费用回收期为3.1年、8W LED灯替换40w白炽灯后,投资改造费用回收期为1.7年。

③上海局使用的光源选用LED灯替代后(除高压汞灯和其他灯外),平均年约节约用电量43465026度电,节约4347万元用电费用,减少41726吨CO2气体排放量。

④全路有18个铁路局,全路光源(不包括高压汞灯和其他灯类)约数量3861252个,选用LED替代全部不同功率的既有光源后,每天按12小时用电时间计算,年节约用电量782370468度电,节约78237万元费用,减少751076吨CO2排放量。

2 高铁站屋的照明标准

我国实施的国家标准《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)对交通建筑的照明标准规定是(如表3所示)。

国标中对交通建筑(包括铁路站场)的照度水平分布、眩光及眩光控制亮度、显色性等都提出了明确的指标值。

照度水平的实现也并非是衡量或体现整个建筑空间照明设计唯一要求,而其它照明标准,如人眼的视觉感受,室内光环境的影响,眩光的控制,均匀度和显色性的优劣等都是满足旅客生理和心理性的要求。在站屋照明的配比中,应考虑功能的基础上来营造舒适的空间:灯具的造型、眩光的控制。整体控制系统设置应考虑自然采光与人工照明的相结合,根据不同的时间和空间设计整体的照明系统,实现节能绿色的“人文照明”。

3 高铁站屋的照明设计

建筑是艺术的表现形式,而灯光是建筑的灵魂。灯光效果的好坏直接反映出人们对建筑的喜好,晚上的建筑更是依赖人工照明的形式来体现建筑的结构。所以,照明的选配是服务于建筑的设计,灯光的安装必须结合建筑的结构来实施,并体现建筑其自身的特点,与整体建筑融为一体。

3.1 候车环境与照明要求

照明是建筑的灵魂,更是人文精神的体现。“干净、舒适”体现了“人性化”并服务于建筑设计的照明。其实,最能影响室内环境的装饰项目就是光(照明),因为它在不同的程度上影响着我们的生活、工作与休闲。不同形式的照明会左右物体或空间的形象、色调以及它们给人留下的印象。

照明设计长期以来是以照明的照亮度、均匀度、立体感、眩光、显色性指数和物体的颜色参数等物理量为标准进行设计和照明效果的评价。但是,随着经济和人们的物质与精神生活水平的提高,对照明环境不仅在数量指标方面应达到标准的要求,更希望在一个舒适、明亮并富有艺术魅力的照明环境里工作和生活。大量的视觉试验成果表明,在实际环境中照明质量似乎控制着数量,并决定着感觉的评价。因此,我们关注的设计重点也应向体现人和环境相互关系的非定量评价照明质量方面转移,就是要综合考虑人的视觉特性、舒适感、建筑和照明艺术和节能等因素,从光文化高度,以人为本,把艺术和科学融为一体,最后求得高水平、高质量和高效能的照明效果。同时,通过空间照明及灯光设置,衬托建筑的效果和美感,提高旅客的舒适度和满意度。

3.2 建筑照明的设计原则

照明既能营造环境,也能破坏室内外环境的气氛。所以,建筑环境一定之后,照明就是决定因素。

(1)照明应根据不同的区域,不同的功能要求来进行不同的设计,为不同区域的旅客和工作人员提供良好的视觉环境。这就要求设计时应选择合理的照明灯具,合适的照明方式,准确地控制好照度、亮度、眩光、显色性等照明参数。

(2)照明除满足其功能要求外,还需要与建筑环境,室内配套有机结合,并充分应用各种照明手段来表现建筑内部空间和外部形象,突出建筑环境特点,利用不同的照明器具为人们提供合理、健康、舒适的光照环境。

(3)照明还要根据客运站高空间、大跨度的建筑形式选择高效的灯具。使用寿命长的、高效的光源来减少日后的维护费用及使用成本。作为人群密集的公共场所更应避免日后灯具的维护而影响顾客流动的不便。针对不同的空间来定位其不同的照明,以避免过高的照度,从而增加整体能耗或过低的照度而影响基本功能的实现。

4 灯具及光源选配

在大空间照明配比时,当照明方式确定后,灯具及光源的选择至关重要。由于室内面积空间较大,为了满足设计标准的照度,以及达到建筑环境的效果,所需要的灯具数量、光源功率及用电量将会较大。为此,大空间照明对灯具及光源的选择除了要注意到美观和配光合理外,还应充分考虑其节能性,以满足照明环境的舒适性和功能性,同时也要考虑其节能性。其不同灯具光源参数指标比较值见表3所示产。

针对不同的空间来定位其不同的照明,以避免过高的照度,从而增加整体能耗或过低的照度而影响基本功能的实现。在光源选择时,对光源的各种性能(技术性、舒适性和经济性)应从以下方面进行综合比较、评价:①按照高效、长寿命原则选择光源;②按照环境对显色性的要求选择光源;③按照光源的色温(颜色选择光源)。一般照明设计时会普遍采用光效高的灯具,尤其是高空间和大面积的灯具选择要求更高。

5 结束语

光伏建筑一体化是客运站屋设计的新理念、新视角。因此,在新造站屋时,严格按设计规范要求,引入太阳能光伏新源,以及LED低能耗光源;采用节能、环保的照明光源,逐步改善既有站屋的光源改造工程,大力推广新型节能光源的使用选用效率高、维护量少的灯具。

(1)设计合理的照明方案。根据业主提出的要求,结合设计经验、设计理念,将对照明方案进行细化推敲与定案;整体思路上确保整个照明设计方案是节能的,避免了通体照亮,且亮度过高这样的照明方案带来的不节能、不高雅的问题。

(2)采用节能、环保的照明产品。用LED光源替代白炽灯、普通荧光灯或节能灯;用LED光源替代部分金卤灯、高压钠灯。用紧凑型荧光灯取代白炽灯;用T5荧光灯或三基色T8荧光灯替代老式普通T8管荧光灯。

(3)选用节能的灯具在整个亮化工程中至关重要。以能耗低、光效高、寿命长的“适合”光源为标准,对灯具光源类型、功率、尺寸、配光等灯具参数进行选择与控制。

(4)通过不同模式控制、时间段控制建筑照明。在设计时,考虑到运行时情况,将建筑照明分为“一般模式”、“午夜模式”、“节假日模式”,并在这些模式中根据时段再进行控制方案的调整。

随着建筑和照明科技的进步,将照明与建筑融为一体的建筑化照明设计提供了有利条件,把照明设备作为一个建筑构件和建筑相关部分如顶棚、柱、墙壁、门、窗和室内家俱等进行统一设计,使灯光和艺术效果的新光源、新灯具将不断推陈出新。

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