简谈照明节能设计的经济效益和环保效益(上)
节能是我国的一项基本国策,而照明节能具有投资少、见效快的优点,历来被作为重点节能技术加以推广。
从实际情况来看,目前我国的照明节能难尽如人意,照明节能的环保作用也没有引起足够重视。我国从1996年开始推广绿色照明,2004年又颁布了与国际接轨的国家标准GB50034—2004《建筑照明设计标准》。在该标准中,给出了一个限制照明安装功率的量化指标———照明功率密度(LPD)值,其定义为建筑的房间或场所的单位面积照明安装功率(含光源、镇流器或变压器的功耗),单位为W/m²,即在符合照度水平的条件下,设计的照明功率应限定在标准规定值以下,从而保证照明系统的能效。其实LPD值并不是新指标,中国建筑工业出版社1996年出版的西门子《电气安装技术手册》中文第一版中就有过介绍:在德国,照度为500lx的办公室,采用电感镇流器和电子镇流器的荧光灯灯具LPD值分别是15.09W/m²和12.57W/m²;照度为300lx的教室,采用电感镇流器和电子镇流器的荧光灯灯具LPD值分别是7.765W/m²和6.47W/m²;这两个场所所采用的荧光灯光源功率都是58W。
就实际工程来看,只要设计者运用科学、合理的设计方法,正确选用优质、高效的照明器材(光源、灯具及镇流器等附件),以及合理的配电系统、控制方式,优化设计方案,在相关标准规定的基准值上,不仅可以做到更加节能,而且也能够做到更加环保,甚至初建投资及运行费用都可以降低。办公室及类似场所多采用双端直管荧光灯,据此,照明专家提出了直管荧光灯选用的四项原则:三基色、细管径、中色温和大功率。目前,使用较多的三基色、细管径直管、荧光灯管有T8和T5两种。T8指直径为26mm的直管荧光灯管,常见功率有36W和18W;T5指直径为16mm的直管荧光灯管,常见功率有28W和14W;两者都具有显色性好(Ra≥80)、寿命长的特点。
下面以办公室照明采用不同照明光源灯具的案例来进行对比分析。
经济效益
某办公室面积62.64m²(长8.7m、宽7.2m),有吊顶,采用嵌入式高效直管荧光灯具,假设环境系数和灯具效率相同,则照度计算需要系数也相同,按T8-18W、T8-36W和松下e-Hf-T8-36W三种三基色直管荧光灯分别计算LPD值,结果如表1所示。前两种光源采用标准型电子镇流器,后一种光源采用e-Hf电子镇流器使36W光源实现45W高光输出,电子镇流器的功率因数都不低于0.95,照明灯具功率为光源和镇流器的功率之和。
1)采用T8-18W型光源的照明灯具每套有3根灯管,其他均为2根灯管。2)表中的LPD值的目标值是按GB50034—2004选定的,新修订并已颁布的GB50034—2013规定的LPD值已有进一步降低,对节能有更严格要求。
采用T8-18W、T8-36W和e-Hf-T8-36W作为光源的照明灯具单价分别约为300元/套、260元/套和360元/套。以一幢70层办公楼(每层有32个上述面积的办公室)为例,每天开灯4h、一年工作250d计,按电费0.6元/kWh分别计算办公室照明的总功率、初建投资及运行费用,并进行对比,计算结果如表2所示。
▲表2各类照明灯具初建投资及运行费用对比
由表2可见,采用不同光源的照明灯具,在初建投资和运行费用上差别很大。除此之外,照明功率降低还有间接的节电和降低工程造价的作用。照明功率降低,意味着空调制冷用电量也可以降低,变压器容量也随之减小(供电报批容量减小可节省不少费用);另外,由于照明和空调用电量的降低,相应的供配电设备及电线电缆等造价也会随之降低。还有一点也需要指出,GB17625.1—2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值》对25W以下灯具的谐波限值很宽(规定3次谐波不超86%),这必将对中性线产生很大危害。如果建筑物内大量使用T8-18W小功率荧光灯,将导致电能质量降低,增加电能损耗。如此,采用T8-18W光源的灯具实际耗电量比表2所列数据还要大得多,对环境的影响也会随之增加。
环保效益➤节电带来的环保效益
火力发电仍是我国的主要发电措施,燃煤不仅会产生CO2、SO2和NOx等有害气体,加剧温室效应,使环境和生态系统进一步恶化;同时,燃煤过程中所产生的大量粉尘和废渣也同样污染环境。因此,节电不但可以节约煤炭资源,而且也保护了环境。
根据相关数据,我国每节约1kWh电能,可以节约0.4kg标准煤和4L水,可减少排放含碳粉尘0.272kg、CO21kg、SO20.03kg、NOx0.015kg。据此,以表2照明灯具年照明运行电费作为基准值,对照明产品节电带来的环保效益进行计算,结果如表3所示。
➤照明产品自身的环保效益
灯具、光源等照明产品还应该符合欧盟RoHS环保指令。1根直管荧光灯管,无论36W或18W,汞含量相差不大,常见灯管汞含量约为5mg/根。表2中,采用e-Hf-T8-36W型光源的照明灯具所用灯管最少,相比采用T8-18W型光源的照明灯具,少用42560根灯管,即少用212.8g汞。因此,办公室照明采用节能产品还可以减少汞的使用,从而保护了环境。