杨振

【摘  要】全球照明行业最新发展水平和发展趋势已经表明照明产品的节能将成为节能产业不可忽视的重要组成部份，照明节能技术的不断更新进步，为照明节能可持续发展奠定了有力的科技保障，可再生能源的开发与利用是未来照明节能的发展方向。国家对节能环保的政策的支持，使照明节能技术在实际应用中能有更广阔的发展空间。随着照明节能技术日趋成熟，所创造的经济效应也会成倍的提高，照明节能前景一片光明。

【关键词】电气;节能;照明

引言

虽然当今社会经济正在飞速发展，但是人口众多与资源有限这一矛盾日益彰显，自然资源过度消耗在目前已是不争的事实，而电力能源严重浪费问题又尤为突出，同时发电对生态环境的影响也不可避免，因此节约用电已是节能的重要环节。照明节能技术的发展提高可以最大限度的直接减少用电量、节约电力消耗，避免不必要的浪费;降低企业能耗成本、提高人民的生活水平，缓解国家越来越重的电力负担。不断更新的节能技术已深入到整个照明行业。照明节能技术前景广阔，市场需求巨大，未来发展趋势是机遇多于挑战的良好局面。

现代的照明技术要求节能与环保并存。照明节能技术在实际运用中不断更新提高，而越来越大的市场需求对照明节能技术要求也不断提高。近几年，市场要求电气产品全方位都要向节能方向发展，从发电、输电、变电、配电、送电直至终端产品，都要从节能的角度出发，研制出适合中国国情的产品。既要使产品减少能耗，还要控制设备成本，这应是技术与经济相结合的产物。节约能源已成为当今经济发展的长远战略方针，对贯彻落实科学发展观具有实際意义。

1 照明节能的目前状况

1.1 国际照明行业最新发展状况和发展趋势

在2012-2014年期间美国的照明光源要求比原有的白炽灯节能25%-30%，到2020年光源的节能比现有的白炽灯节能60%。按美国环境珍爱署的测算，使用一个达到标准的节能灯泡，每年可为用户节省超过30美元的开支。美国每个家庭仅更换一个节能光源，每年就可节约用电量的费用约6亿美元，发电产生的二氧化碳排放相当于80多万辆轿车的气体排放量。如果美国家庭全部使用节能灯具，国家一年能够节省将近80亿美元的电能消费，相当于1亿辆轿车的气体排放量。美国能源部已投入2000万美元为推动新型节能灯具的研究，到2020年，美国政府希望改进后的照明产品能为消费者节省超130亿美元电费，照明产品的节能将成为节能产业的重点。

日本因地理环境原因是十分注重节能的国家，日本经济工业省计划在2030年前60%以上光源替换白炽灯的使用。日本的照明用电总量占全部用电量的20%，目前LED等节能灯的普及率已达到30%。到2030年可节约187亿千瓦时的照明用电量，相当于减少二氧化碳700万吨的排放。

美国、加拿大、墨西哥、巴西、阿根廷、英国、澳大利亚、欧盟、日本、韩国、中国等国家和地区均提出了白炽灯退出市场的时间表，美国、欧盟、韩国、日本、中国等国家提出LED节能照明产品替代白炽灯的比例提议。最近3-5年是节能照明的发展关键期，各国政策均在大力推动节能产业迅速发展壮大。

1.2 我国照明行业最新发展现状和发展趋势

面对全球照明节能的迅速发展趋势，我国也在积极制定、尽快实施减少能源浪费，降低二氧化碳排放的节能政策，逐步禁止普通白炽灯、光效低于能效限定值的低效卤钨灯这类的产品生产、库存、销售、进口、使用（2015年10月1日北京市建设工程中白炽灯由限制使用改为禁止使用）。我国发电总量的12%-15%用于照明用电，如果把目前正在使用的不节能白炽灯全部替换成高效的节能灯，每年可节省480亿千瓦时用电量，等同于降低4800万吨二氧化碳排放量，节能效果显著。通过国家政策导向，使我国的照明电器行业的朝着更加健康的方向发展。LED、无极灯、太阳能等一批高效灯理论发光效率都在60%以上，无疑是未来绿色照明时代的最佳选择。

1.3 照明节能的重要性

我国分别在《“十一五”十大重点节能工程》、《节能减排“十二五”规划》中直接提出或间接涉及“绿色照明工程”规划目标，说明照明节能工作的紧迫性和重要性。建筑能耗中，空调系统能耗排名第一，照明系统能耗排名第二，照明灯具产生的热量是空调的主要热源之一。由此看出，照明节能在整个电气节能体系中起着不可忽视的作用。

2 照明节能的技术措施

2.1 照明节能的理论依据

计算照明用电能耗的简单估算公式如下式：

W照明=     ×  P灯，j   ×  N小时数，j

式中：N灯，j 为建筑物理需要改造的j型光源的数量（包括整流器、电配线、住宅和点灯）;P灯，j 为每个j型光源的额定功率瓦特数（应当说明电灯和整流器使用的电能）;N小时数，j为j型光源每年运行的小时数。

因此，欲降低照明电耗，必须设法减少光源和整流器的额定功率，即式中的P灯，j，近几年小型荧光灯和电子整流器等产品的科技进步提高了照明系统能效;减少照明系统的使用时间，降低式中N小时数，j;减少光源数量，即式中的N灯，j。其他因素还包括选择合理照度、高效灯泡流明和提高综合效率、加强运行管理等，

2.2 照明光源的实际应用

自从1879年白炽灯诞生以来，白炽灯为照明领域做出了巨大贡献，为人类的生活、工作提供了诸多便利。随着时代变迁，普通白炽灯正在面临被逐步淘汰的命运。白炽灯缺点是能源利用效率低，能源浪费达到95%，而这95%的电能消耗在加热上，真正将电能转换为光能的只有5%，其热辐射性还存在火灾隐患，也使夏季空调制冷量和制冷耗电量明显增加。与最早的照明产品相比，目前的照明产品已发生巨大变化，光源效果好、使用寿命长是当前照明节能产品的首选。由于不同光源发光原理不同，特性也各有不同，所以各有各的适用范围、场所。简单介绍几种经常使用的高效节能光源。常用光源分类如图1-1所示。

（1）发光二极管（LED-Light Emitting Diode）从1962年开始使用，从用于指示灯到显示屏，从早期的只有千分之几流明，发光效率只有0.1 lm/w 到目前的发光效率超过100 lm/w，这是一个创造性的艰辛历程。而今，作为第四代光源，光源的能量消耗仅是白炽灯10%，是荧光灯能量消耗的50%，而寿命却可以达到10万小时，与白炽灯相比明显减少了维修和更换的频率。LED密封性能强和抗冲击性能好，可在水下和环境恶劣情况下照明，优点显著;同时还具有温度低、散热效果好、外形精小、预热时间短诸多优点。

（2）无极灯是高频等离子体放电无极灯的简称，是综合应用多领域的高新科技产品。其性能优于金卤灯、高压钠灯等传统光源，寿命可达5万-10万小时，比白炽灯节能75%左右，无频闪有利于保护眼睛，光色柔和等优点，是照明技术未来发展方向的新型光源。

（3）高强度气体放电灯（HID-High Intensity Dischange）是高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯的统称。典型光源为金属卤化物灯，是当今优秀的节能光源之一。具备荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点，而且还克服了这些灯的缺陷。金属卤化物灯汇集了气体放电光源的主要优点，适用于体育场馆、道路、广场等，这些环境面积宽扩、所需覆盖的光源多。综上所述，使用不同的光源节电差别会很大。

（4）直管荧光灯其具有光效高、寿命好、光色好、使用方便等特点。产品有T5（管径16mm）、T8（管径26mm）、T12（管径38mm）等。T5比T12管径更细，体积减少80%以上，荧光粉材料也随之减少80%以上，明显降低了环境污染，可获得更高的环保效益，更适用办公室和学校等环境的使用。

（5）紧凑型荧光灯包括H型、U型、D型、环形等，比白炽灯节省65%-75%的使用费用，产生的光通量是白炽灯的3-4倍/w，寿命是白炽灯的10倍。适用于办公、场馆辅助用房、门厅、走廊等场所。

2.3 照明灯具的实际应用

优质节能照明灯具可以提升照明质量，并具有很好的装饰效果。灯具是除光源外第二要素，使用高效优质灯具有利于光源的光通量最大限度的发散出灯具以外，使照射效果理想。照明灯具采用平面反光镜定向射灯、幅翼式配光灯、块板式高效灯可以提高照明效果。尽量使用涂二氧化硅保护膜、镀铝、镀银、反射面灯等反射光系数高的表面材料。还应考虑选用配光合理、反射效率高、损耗小、耐用性好的反射式灯具。以教室为例，照明一般采用高效节能日光灯，灯具安装在教室通道和课桌上方，尽量与学生主视线平行，与桌面距离不应小于1700mm，黑板照明应采用斜照式黑板专用投光灯，灯具应充分考虑照度均匀度与防止直射炫光，且黑板上垂直照度应高于水平照度，同时还应考虑便于维修保养的照明器具。

2.4 整流器在照明节能技术中的实际应用

（1）传统型电感整流器虽然具有寿命长、结构简单、安全系数高、坚固耐用、价格低廉的优点，但是体积大、噪音大、有频闪、功率损耗高、功率因数低等因素，正在逐步退出市场。节能型电子整流器和节能电感整流器已成为市场主要销售产品。

（2）节能型电感整流器是采用低耗材料，其能耗介于传统型和电子型之间，节能型电感整流器自身功耗比传统电感整流器节能40%-60%，使用寿命为10年-20年，是传统电感整流器的2倍。25W-60W管型荧光灯在使用节能型电感整流器和电子整流器时，经测算，节能型电感整流器具有较优异的性价比，光源的功率越大节能效果越好。目前节能型电感整流器在我国有较大的发展前景，已被国家列为“中国绿色照明推广产品”。

（3）电子整流器自身重量轻、功率因数高、灯管光效可提高10%、體积小、无频闪、无噪声、可调光、允许电压偏差大等优点;缺点是价格相对较高、质量不稳定，存在大批劣质产品。电子镇流器大量使用时，应选择功率因数高、谐波含量低、异常状态保护齐全、性能可靠的电子整流器。

3照明配电及节能控制

3.1照明配电节能措施

合理设计照明配电系统对提高照明质量和节能效果非常重要。变配电室应位于供电半径的中心位置，减少主干线的长度，以便降低线损，减少压降。如果线路电压过高，超过线路电压的10%会缩短光源的寿命、同时增加能耗。如电压过低，低于10%则降低光源发光效果，不能达到照度要求。照明配电干线负荷应均匀分配，各相之间负荷值不超平均值的 15%。如果将单相配电改为三相配电，线损仅是原来20%，可大幅降低线路损耗。配置电感整流器的HID灯应设置电容补偿器，使功率因数提高到0.9，灯具内装设补偿电容，可降低线路能耗、减少电压损失。

3.2 照明的控制方式

通常的照明都是为夜间使用而设计，但实际工作与生活中，有时白天也需要开灯，当自然光照充足时经常忘记及时关灯，会造成不必要浪费。诸如此类情况还很多，这样就需要对照明开关进行合理设计，在楼梯间、走道、卫生间、雨棚等人员停留时间不长的场所，可以使用翘板式开关、红外式延时开关、声光控延时开关、触摸式延时开关等，在条件允许的环境优先使用红外式延时开关。以住宅的楼梯间照明为例，将翘板式开关改为红外式延时开关，该住宅楼 10 栋，每栋6层，每层安装功率为 21W 吸顶节能灯1盏。照明控制节能经济分析如下：

（1）采用普通翘板开关控制，每天照明 12h，楼梯间总用电量：

年总用电 =21/1000×12×6×10×365=5518.8kW·h

（2）如果将翘板式开关改造为红外式延时开关控制，并按照楼梯间里活动时间的规律对楼梯间照明情况进行折算，每层住54 人，每人每天在红外感应光控开关感应范围内平均活动次数5次，每盏灯在有人活动时照明时间为20s，则楼梯间总用电量：

年总用电 =21/1000×（20×54×5）/3600×6×10×365=689.85kW·h

在两种控制开关照明用电量对比下，改造前后相差用电量4828.95 kW·h，采用红外式延时开关对楼梯间进行照明控制，可以大幅降低用电量，节能效果十分显著。

4 利用可再生能源

4.1 自然光的利用

室内应尽可能多的使用自然光照，自然光照对人们的精神和身体有调节作用，可以提高工作效率，使生活更加健康。合理利用自然光照，在建筑物初期设计时就应予以考虑，充分利用侧面、顶面让自然光进入房间，满足人们对通风、采光的需求，同时也达到节能的效果。提高室内亮度还可以在选择墙壁装饰时以明亮颜色为主色调，达到很好反射光的效果。随着科技不断发展更新，越来越多的高新产品不断出现，比如导光管等技术的运用，为充分运用自然光照提供了良好的产品保障。

4.2 太阳能开发与利用

开发和利用太阳能照明系统是极具前景的事业，太阳能照明的效率和性价比得到提高，极大地推动我国“ 绿色照明工程”的快速发展，太阳能照明系统技术实现了照明用电太阳能化，可以让大自然为我们的照明用电买单。太阳能照明系统具有创新性、实用性，但是需要一定的技术为其提供支持和保障。为了增强系统的可靠性，可以与市电相结合的方式，当太陽能照明系统电量不够时，用市电补充，这样既节省了能源，又能增强系统的可靠性。

5 结论

从国家导向到个人习惯，节能已是不可逆转的发展趋势。在全球都在为节能做出努力时，我国在此领域也取得了显著成效。想要达到照明节能的目的，需要在根源上解决这一节能问题，具体表现为：

（1）国家对照明节能的政策支持;

（2）企业不断加大的技术资金投入，研制出科技含量高、符合人们实际使用习惯的新型节能产品;

（3）照明方案在最初设计阶段充分考虑节能效果;

（4）培养节能习惯，增强个人环保意识。

参考文献：

[1] 中国建筑节能年度发展研究报告[R] 2007.清华大学建筑节能研究中心著.中国建筑工业出版社，2007.3

[2] 《“ 十一五”十大重点节能工程实施意见》[R]读本.国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司编.中国发展出版社，2007.2

[3] 电气节能技术[M].王景梁主编.中国电力出版社，2013.6

[4] 建筑节能和环保应用技术[M].徐春霞主编.中国电力出版社，2006.8

[5] 建筑照明设计标准[S]（GB50034-2004）

[6] 公共建筑节能设计标准[S]（GB50189-2005）