深圳证券交易所大厦绿色照明系统构建

徐有荪,祝雁灵,张志清

(深圳市金达照明有限公司，广东 深圳 518000)

深圳证券交易所大厦绿色照明系统构建

徐有荪,祝雁灵,张志清

(深圳市金达照明有限公司，广东 深圳 518000)

本文通过深圳证券交易所营运中心照明项目的案例，讨论建筑绿色照明系统的构建；深入分析建筑景观照明、公共空间照明、办公写字间照明及园林景观照明等需求，采用现代照明节能技术，阐述了效果、功能与绿色节能之间的协调关系，以及绿色照明灯具选用、控制系统对节能与经济性的影响。

绿色照明；综合控制系统；多系统集成；智能调控；节能技术

引言

本文主要由建筑绿色照明综合系统项目构建概况、技术背景、绿色照明节能灯具选择、新技术应用及多系统集成保证项目系统节能、绿色节能照明系统的项目实施、绿色照明综合系统的社会效益和经济效益等部分组成；以深圳证券交易所营运中心照明项目为实例，对建筑绿色照明综合系统构建进行分析和论述，分析建筑景观照明、公共空间照明、办公写字间照明及园林景观照明等需求，采用现代照明节能技术，阐述了效果、功能与绿色节能之间的协调关系，以及绿色照明灯具选用、控制系统对节能与经济性的影响。

1 项目构建概况

深圳证券交易所大厦(以下简称为深交所)，其独特的“漂浮平台”设计成为整座建筑最为瞩目之处。大楼外观为立柱形，分为塔楼和裙房两部分，其中裙房位于塔楼中间部位，大厦底座被抬升至36 m形成一个巨大的“漂浮平台”，是目前世界上最大的悬挑结构(东西向悬挑36 m、南北向悬挑22 m)，被誉为世界上最大的空中花园(面积达1.58万m2)，平台的“腰部”由一条鲜亮的红色光带“缠绕”，整体造型犹如一个漂亮的烛台。

建筑高度245.8 m，共46层。该项目是一座集现代办公、证券交易运行、金融研究、庆典展示、会议培训、会所服务、物业管理等为一体的垂直多功能综合办公大楼。 该项目建成后将成为世界证券界的标志性绿色环保建筑之一[1]。

1.1 建筑景观照明[2]

深交所景观照明灯光分布如图1所示，塔楼、基座采用52.2W 高光效LED线型灯，灯具安装在每个嵌型窗的底部，能体现出主楼的立体凹凸感。采用DMX512控制，能实现大尺度动画效果。

图1 建筑照明景观效果图Fig.1 Architectural Landscape Lighting Rendering

抬升裙楼采用2×54W调光节能三防灯，灯具安装于内外幕墙之间(图2)，能体现出裙楼横纵向钢结构的剪影效果，映射出证券市场的波浪起浮，隐示出本建筑功能性主题。采用DSI调光镇流器进行控制，能实现调光及红白交替变化，以达到节能与动感的结合。

图2 抬升裙楼侧面灯具安装图Fig.2 Podium Building Side Luminary Installation Drawing

图3 抬升裙楼吊顶灯具安装图Fig.3 Podium Building Suspended Luminary Installation Drawing

吊顶采用54W调光节能防爆荧光灯具吊装，能照亮整个抬升裙楼底部(图3)，形成一种天幕的效果。该灯具采用Dali调光控制器来控制，能控制到任何一盏灯。

1.2 建筑公共区域照明

东西大厅采用400W高效金卤投光灯，安装于35 m高的钢结构上，不仅作为景观照明用途,也兼顾满足大堂照明的需求。

玻璃栈桥分为LED轮廓灯、LED扶手灯两种，每种灯具都分为红白两种颜色。栈桥在不同的时间段可选择性的开启白光或红光。

1.3 办公照明

写字楼及大多办公区域，采用LED无暗区嵌入式光带灯，配光合理，灯带光效高、美观、现代；光带无暗区，突破了传统光带中灯具联接处有一段暗区的技术难题，解决了光带的直线性和均匀性。

1.4 园林景观照明

广场包含首层4 m灯柱、二层平台1 m灯柱、西侧、南侧台阶灯组成，灯柱的独特设计形式与周边环境相融合，夜间能满足广场照明的需求；特别是的台阶灯，由于尺寸小，能在台阶下暗藏，达到照明功能的同时，而不影响白天的视角，使大厦楼台的视野开阔，气势辉宏；灯柱光源均采用高光效金卤光源，台阶灯具采用LED光源，配套均为高效节能的电器。

1.5 照明控制系统

采用集中总控，干线贯通，分层式分支控制网络。系统集成了飞利浦LED控制系统、Dynalite灯光控制系统、锐高灯光控制系统等。

建筑景观照明灯光控制设备：配电为邦奇灯光控制系统，配电模块分布在各层强电井的照明配电箱内；塔楼效果控制为飞利浦LED控制系统，分控器分布在各层弱电井的控制箱内；抬升平台的效果控制，采用锐高灯光控制系统。

灯光效果模式，根据灯光的区域不同、功能性不同，各区域采用不同的效果模式，部分功能性区域采用不可调光的效果，而部分功能性区域采用可调光效果，对于外墙景观照明，则采用动态段控技术，可播放卡通视频效果。

2 绿色照明节能灯具选择

建筑绿色照明综合系统项目中，光源和灯具是能源主要消耗和利用方，是节约能源的关键，本节从实际应用分析在保证照明效果的前提下，选用照明光源及灯具对节能的影响。

2.1 从灯光效果出发选择节能灯具

2.1.1 所期望的灯光效果

深交所其建筑外立面灯光主要以简洁明快的方式，纵向的塔楼与横向的抬升裙楼。建筑外立面灯光照明加强这两个截然不同形式之间的独特的建筑特性。纵向+横向；表现结构阴影轮廓。

其横向抬升裙楼：抬升裙楼的照明突出裙楼在夜间充满能量的结构。抬升裙楼的照明作为信息播放的载体，将市场的活动向城市进行虚拟化的投射。中厅的照明加强了抬升裙楼漂浮的效果。效果原则：表现结构阴影轮廓。

2.1.2 为达到此效果所采取的照明设计方案

纵向塔楼的照明，要突出与中央商务区周围的普通幕墙建筑相对比的独特的结构性塔楼栅格。照明要表现出塔楼高贵的形象,且具有动感和立体感的灯光效果，更能贴切地表现出本栋建筑的特点，同时灯具不能影响白天的建筑风貌。故纵向塔楼的照明,采用单窗单地址可调光的节能照明方案,由窗台向窗框进行泛光照明,并选择合适的光束角和调整角,少使光外溢并不影响室内。

其横向抬升裙楼：表现结构阴影轮廓，其动态具有变化，但调光变化速率不高；采用红白双色可调背光技术，来衬托抬升裙楼钢结构剪影；照明设计方案还需考虑造价的因素。

中厅的照明加强了抬升裙楼漂浮的效果，不应进行调光而影响整体基础光环境，并对中厅地面有一定的照度要求和需较高的显色性。

2.1.3 何种光源及灯具能满足功能需求并节能

根据其纵向塔楼的灯光表现手法，经灯光动感控制、灯具配光及灯具隐藏等方面分析，在目前照明设备中，只有LED节能灯具能满足要求。

根据其横向抬升裙楼的灯光表现手法，红白双色可调背光，且调光变化速率要求较低，并从项目经济性分析，最合适选择节能可调光的双色荧光灯。

中厅的层高大，面积大，从技术要求上，应选用大功率高效窄光束灯具，光色应有高的显色性，才能达到功能照明和综合节能的效果，故根据照明设备的市场情况，选用高效的深照型金卤吊灯，才能达到此综合经济技术指标。

2.2 LED新型节能灯具的选择

深交所塔楼外立面主要LED灯具为：线型白光LED照明灯具，为达到高光效和光输出可控制，满足效果与节能的双要求，我们按下面技术要求进行选择灯具。

技术要求如下[3]：

①效果要求：通过外凸窗的灯光效果，体现城市的样榜，以简洁的方式突出建筑形式和立面材质，轻松而又优雅的展示自身的独特性。②功率52.2W 最大值,光色温： 白色 4000K,光束控制：透镜10°×60°。③控制器：DMX512。④寿命: 5万h。

综放工作面过渡液压支架增高装置分两部分：底座和顶梁。两部分结构采用光销和D型销进行连接，组装好后以“戴帽子”的形式安装到工作面上端头过渡液压支架上增高，因此命名为增高装置。其中底座的主要作用是和过渡液压支架连接，并为顶梁提供连接和支撑，因此底座的形状和过渡液压支架顶部的形状几乎完全相同，规格比支架顶部略大，保证支架可以将“帽子”戴上，通过预留的孔眼使用铁链螺栓等固定牢固；顶梁的形状类似一个小支架，以方便将顶板支护完全，可使支架的支护高度由原来的最大2.8m提高到4.3m。具体参数如下：

2.3 荧光灯灯具的节能方案选择

深交所裙楼外立面荧光灯，采用通过DSI镇流器进行调光控制,达到可调光又经济实用。

该项目选用的荧光灯具各配件的光效率参数不低于表1～表4参考值[1]。

表1 荧光灯具铝反射器特性要求

表2 灯罩透光率表

经对比，我们深化设计采用能效因素高的飞利浦品牌三防荧光灯,光源采用三基色高效T5灯管；

2)荧光灯镇流器选用，该项目选用的镇流器能效值不小于以下参考值，见表4。

表3 灯具参数表

表4 镇流器能效值表

经对比，我们深化设计采用能效因素高的电子型可调光镇流器。

3 新技术应用及多系统集成保证项目系统节能

建筑绿色照明综合系统项目中，光源和灯具的控制是在时间和量值上进行节约能源的关键，本章从实际应用分析，选用照明控制技术及多系统集成对节能的影响。

3.1 Dynalite照明配电及LED控制系统集成的新节能技术

深交所景观照明项目采用Dynalite照明配电及LED控制系统集成的新节能技术方式；智能控制系统布置：LED效果及配电全部集成在一个界面控制。配电采用双向RS485通讯协议，传输距离远，通信可靠；LED效果采用TCP/IP协议转DMX512协议系统进行控制，前端采用TCP/IP协议保证数据转换器的识别及参数传递和状态握手及高速数据传输，后端采用DMX512协议，线路简单可靠，数据并联通信，个别灯具故障而不影响其他灯具的正常工作。

3.2 Dali调光控制系统的荧光灯控制与新节能技术集成

对于荧光灯具的控制，采用Dynalite照明控制系统与DALI照明控制系统进行协议转换，对荧光灯的DSI镇流器可进行调光控制，将Dynalite照明控制技术与DALI照明控制技术进行系统集成。

塔楼及基座控制由1台主控器、1台交换机、14台分控器、40台信号放大器组成，采用控制电缆连接。可实现对任意一盏灯进行单独控制及多种效果变化。抬升裙楼由12台调光模块组成，通过超五类网线连接。实现对任意一层灯光进行亮度控制。

塔楼、基座的控制与抬升裙楼的控制是由两部分组成的。在控制室内可通过DNG232模块使两个系统集成在一起[4]。

系统拓扑结构图，因图较大，本文选用有代表性的部分，如图4所示。

图4 系统拓扑结构图(局部)Fig.4 Control System Topological Graph (Part)

系统硬件主要包括：包括计算机、通信接口、控制模块、配电系统、荧光灯调光控制器、LED控制器五大部分，系统的网络连接设备包括：LSM控制器、网络交换机、网络光电隔离器、信号转换器、千兆交换机、信号放大器等[4]。

3.3 合理配置控制系统、实现的效果与节能的统一

飞利浦Dynalite照明控制系统与DALI照明控制系统以及飞利浦LED效果控制系统,均可设置定时功能，系统设备基本调试完成后，须根据业主的基本要求，进行最佳灯光氛围的分析，规划出一个时期内各段时间的定时调光值和灯光效果计划，按照计划进行各系统的定时设置，才能达到最佳的效果与节能统一的目的。

3.3.1 调光节能

比如，主楼照明2×54W×1 312套，合计功率为P0=141 696W,高亮度营造节日气氛；而平日里50%节能模式下，调整设置为50%亮度，耗能仅为P0.5=P0×50%=141 696×0.5=70 848W;节能50%。

3.3.2 效果节能

动态效果中，灯具并不是满负荷工作，根据效果的不同，一般设计效果的灯具满负荷工作率仅为30%，动态效果的视觉冲击力强，且节能；按满负荷工作率为30%计算，动态效果的耗能为P0.3=P0×30%=141 696×0.3=42 508W;节能70%。

3.3.3 定时节能

只在营造气氛或功能所需的时间段送电开灯，其节能效果显而易见。

3.3.4 调光模式对灯具及光源寿命的影响

1) 调光状态下，对光源寿命的影响。

由于调光工况，光源大多未在满负荷情况下工作，光源器件各部温度降低；LED光源，降低后可延长光源的封胶、接触点、荧光粉等寿命；荧光灯光源，降低后可延长光源的灯丝和荧光粉等寿命。

2) 调光状态下，对灯具寿命的影响。

灯具寿命，主要是灯壳、反射器、透镜、控制电器的寿命，而控制电器中的电容是影响其寿命的关键；控制电器中的电容随温度的升高，寿命成指数性延长；按80%调光情况下，进行灯具寿命分析，灯具寿命可延长2～4倍。

3.3.5 系统软件设置功能范围

1)区域设置功能，可设置不同的照明区域，每个区域均可独立设置不同的灯光效果，可整合室内不同安装位置的LED组成一个LED管理控制系统。

2)自动播放控制功能：可编辑及存储自动播放的时间表，如按特定日期、某周某天、工作日、休息日或天文时刻的日出、日落来设定播放时间等，减少不必要的播放产生的能源消耗。

3)支持智能白光系列灯具的控制，根据特定的需要对白光系列灯具进行亮度的动态控制，从而产生奇特的视觉效果；从控制灯具合适的光通量方式，减少不必要的播放产生的能源消耗；能支持控制系统的升级和集成提供扩展接口

3.3.6 灯光效果模式

采用建筑外立面灯光照明加强这两个截然不同形式之间的独特建筑特性。纵向+横向；表现结构阴影轮廓，通过灯光效果展示夜幕下的两大元素组成：纵向的塔楼与横向的抬升裙楼。表现结构阴影轮廓,使大厦在夜空中更具有空间感、立体感。

为进一步节能，提高景观效果的新颖性，按营造气氛的需要，分时段、分周期展示各夜景效果的片段。

根据项目的实际情况分析，规划出灯光效果模式特点表，如表5所示。

表5 灯光效果模式特点表

4 绿色节能低碳的项目实施

绿色照明综合系统构建，是一个完整的系统，也包含了项目实施过程中的绿色节能、低碳环保。在项目实施过程中，有必要采用下列控制措施，达到项目的全面绿色环保。

采用“噪声与振动控制措施”、“光污染控制措施”、“废弃排放控制措施”等一系列绿色施工保障措施, 强化项目的低碳节能施工管理。

5 绿色照明综合系统的社会效益和经济效益

5.1 社会效益

绿色照明综合系统的应用，就是在进行全方位地实行照明节能，在达到同样的所需照明效果时，对能源的消耗明显减少，显著减少因发电而产生的污染物和温室气体排放。

绿色照明综合系统在深交所的应用，其系统化、全方位的节能方式将带动照明行业向节能技术发展。

5.2 经济效益分析

绿色照明综合系统的应用，我们以深交所景观照明为例进行经济性分析。

5.2.1 灯光效果模式对应用电负荷统计

调光节能，效果节能，时控节能; 根据初步设计的灯光效果模式特点(表5)，按项目竣工图进行负荷统计计算，如表6所示。

表6 灯光效果模式对应用电负荷

注：表中动感效果负荷降低系数，根据动感效果的不同，有所变化，表中是按经验和项目实测统计分析后的估算式

5.2.2 灯光效果模式动感效果下对应用电负荷统计

根据灯光效果模式特点表5，加入动感效果负荷降低系数，平均用电负荷如表7所示。

表7 各模动感效果平均负荷

5.2.3 深夜与后半夜节能模式

在深夜状态下,东西大厅工作人员减少，灯光可以减弱50%，在本系统控制中，用回路调控，11个回路，按维持照度开灯减少1半的回路，东西大厅用电实际负荷为19.2 kW；后半夜考虑安全照明，开灯减少2/3的回路，东西大厅用电实际负荷为15.8 kW。

5.2.4 灯光模式与开灯时间计划及能耗、费用估算

根据深圳市供电局2011年12月1日起电价表，商业/服务业，装机400 kW·h及以下, 10 kV高供低计(380V/220V计量) 19:00—21:30峰1.109 4(元/kW·h)；21：30—23：00平0.854 4(元/kW·h)；23：00—次日7:00谷0.524 4(元/kW·h)。

模式费用=模式总负荷(kW)×时段长度(h)×时段电价 (1)

每天照明费用=∑模式总能耗(kW)×时段长度(h)×时段电价 (2)

表8 上市庆典开灯时间计划及费用估算

表9 节日开灯时间计划及费用估算

注：考虑东西大厅用电负荷为35 kW，而深夜节能模式19.2 kW；23:00—次日6:00节能模式15.8 kW。

表10 日常开灯时间计划及费用估算

5.2.5 灯光模式与月耗电量、费用估算对比

每月按30天，两次庆典日，8个节假日情况估算照明费用。

有节能模式控制平均月电费=2×庆典日费用+8×节假日费用+20×日常开灯费用=2×961.1+8×823.8+20×743.2=23 376.6(元) (3)

有节能模式控制平均月耗电量=2×庆典日合计能耗+8×节假日合计能耗+20×日常合计能耗=2×1 334+8×1 072.2+20×939=30 025.6(kW·h)

无节能模式控制情况下，月电费=30天×全亮模式总费用=30×2 351.4=70 542.0(元) (4)

平均月耗电量=30×全亮模式耗电量=30×3 266=97 980(kW·h)

采用智能和动态效果控制，每年电费节省如下：

每年节省电费=12×(无节能模式控制月电费-有节能模式控制平均月电费)=12×(70 542.0-23 376.6)= 565 984.8(元) (5)

每年节省电能为(12×97 980-12×30 025.6)=1 175 760-360 307.2=815 452.8(kW·h)

5.2.6 因节能而增加的设备设施费用与效益

1)因节能而增加的设备设施成本。灯具因受控而增加的成本，约占本工程的5%，约25万元。

2)该设备设施的生命周期及维护成本。增加的受控和控制设备的生命周期，经分析本系统中的寿命控制，主要是电路元器件中电解电容的影响，本系统中的设备要求寿命是5万h。

3)因节能而增加的设备设施，对系统的经济效益的影响。因节能增加的费用按系统设计寿命期内进行平均计算。

平均月使用时间=30天×11.5 h(注：按使用时间18:30—次日6：00计算)=345 h；

控制系统设计寿命期内，使用月数=控制系统寿命(50 000 h)/ 平均月使用时间=50 000/345=144.93月；

按本控制系统已往经验，控制系统维护费率约占到系统的2%；

采用智能和动态效果控制，计入因节能而增加的费用扣除；

我国照明用电约占全国用电量12%左右,国家能源局2014年1月14日发布的数据显示，2013年，我国全社会用电量累计53 223亿kW·h；照明用电每年在6 300亿度以上，按采用绿色照明综合系统节能率30% 估算(本例中绿色照明综合系统节能率69.355%),就意味着照明用电能节约1 890亿度，相当于一个总投资超过2 000亿三峡工程全年的发电量(三峡水电站总装机1 820万kW，年发电量846.8亿kW·h)[5]。

6 结束语

通过上面技术性和经济性分析，对深交所建筑绿色照明综合系统构建进行的论述，应用绿色照明综合系统，采用现代智能照明控制系统，不仅能满足灯光师的各种灯光效果设计要求，而且由于可观的节能效果及灯具寿命的延长；根据环境需要，合理地采用新型LED高效节能光源及配套器件，能极大地提高灯具光源寿命，降低维护成本，又能在降低运行费用中得到经济回报；我们在深交所景观照明项目中，得以全方位地实施证实；能为业主创造项目节能、并产生经济效益，为国家创造社会效益，降低运行成本和能耗，是指引我们今后努力推广和发展应用。

[1] 《深圳证券交易所营运中心项目建筑外立面灯光系统采购与安装工程》招标文件之——工程规模及特征.2009.

[2] 《深圳证券交易幕墙灯光照明》方案.荷兰大都会建筑事务所,2009.

[3] 深圳证券交易广场——幕墙照明灯具技术规格.荷兰大都会建筑事务所,2009.

[4] 《深圳证券交易所营运中心照明项目》竣工图之控制拓扑图与主材表的内容.2013.

[5] 刘虹，韩文科，罗志宏，等.我国城乡居民照明用电状况调查分析[J].照明工程学报,2003,14(4):45-47.

Construction of Green Lighting System of Shenzhen Stock Exchange Building

XU Yousun, ZHU Yanling, ZHANG Zhiqing

(ShenzhenKindaLightingLtd.,Shenzhen518000,China)

This article discusses the construction of green building lighting systems by the case of the Shenzhen stock exchange operation center. It analyzes the demands of architecture landscape lighting, public space lighting, office lighting and landscape lighting. The modern energy-saving lighting technology is adopted and the relationship among effect, function and energy-saving is considered. The green lamp selection and lighting control system to the energy-saving and economic effects are also discussed.

green lighting; integrated control system; multi system integration; intelligent control; energy-saving technology

C34

B

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.01.012