校园公共区域绿色照明改造的探索和实践

支琴 熊顺子 魏宏杰

1. 上海交通大学

2. 上海广中电子电器配件有限公司

校园公共区域绿色照明改造的探索和实践

支琴1熊顺子1魏宏杰2

1. 上海交通大学

2. 上海广中电子电器配件有限公司

从校园能耗特点出发，在实施校园照明主要节能措施的过程中，通过高校常用光源的对比分析，提出适合高校开展绿色照明改造可选方式。并以某高校公共区域绿色照明改造实例，探索校园公共建筑的不同区域开展绿色照明改造的设计，从而为校园开展绿色照明的建设与改造提供参考和借鉴。

绿色照明；节能；光源

城市、建筑与生活离不开照明。据统计，全球照明用电占电力消费量的17%，我国约为13%，2016年我国全社会用电量达到59 198亿kWh，经测算照明用电达到7 696亿kWh，将近8个三峡电站的发电量，我国人均照明用电量约550kWh/年，照明能耗高。我国绿色照明工程于1996年启动，绿色照明是节约能源资源、保护环境，有利于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，促进身心健康，是绿色建筑的重要组成部分[1]。中国的绿色照明工程得到了政府的高度关注和大力支持，被列为“九五”和“十五”节能重点内容，“十一五”和“十二五”的重点节能工程。绿色照明在节省电力建设投资、有效削减电力峰荷、减排CO2、提高全社会节能意识等方面取得了显著成效。据统计，“九五”至“十一五”期间，通过项目推进，累计节电1 640亿kWh，减少CO2排放2395万t，“环保、节能、健康”的绿色照明宗旨已深入人心[2]。

校园作为社会的重要组成部分，其能耗主要包括各类建筑、校园景观、路灯等的照明系统，空调系统和给排水、排风和电梯等的动力系统等。以上海教育系统“十二五”期间开展的学校建筑能源审计数据分析，照明用电占比约为23%，远高于全社会的照明占比。因此，在高校实施绿色照明改造对学校提升能效水平、控制能耗总量具有较为明显的效果，也是校园节能减排的重要组成部分。

1 校园照明节能措施

1.1 管理节能措施

针对公共区域，根据照明需求一般采取有效控制开灯数量，该措施节能效果最为直接有效，但会增加一定的人力成本。

1.2 光源的技术应用

2009年7月24日，国家发改委、联合国开发计划署（UNDP）、全球环境基金（GEF）合作项目提出了“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”，并陆续发布了《半导体照明节能产业发展意见》《“十二五”城市绿色照明规划纲要》等政策支撑文件和《城市照明规划规范》《城市照明节能评价标准》《建筑照明设计标准》《建筑采光设计标准》等行业标准文件，用于支持和引导绿色、节能、健康的光源应用。经过四期的国家级绿色照明工程，高效绿色照明光源如荧光灯和LED等不断替代普通照明光源，市场占比达75%以上。

1.3 照明的智能控制

照明智能控制措施的工作原理是：根据时间、空间采集环境信息，通过控制程序计算出对应的灯具目标输出功率或开关信息，执行机构如调压装置执行调光或断电器执行开关动作。通常的控制方法有：时钟控制、人体感应传感控制、自然光智能控制等，不同照明控制的节能效益对比见图1。

照明智能控制一般采用较为先进的技术，集电子、电气、环境、传感技术等于一体，控制节能效益更为明显，采用这种措施不仅节约电能，而且能够稳定电压，延长灯具使用寿命。

对比以上三种照明节能措施的实施发现，管理节能的措施实施比较方便，但会增加一定的人力成本；照明智能控制技术的应用较为先进，但控制策略的选择较为重要，如频繁开关控制灯具，对照明灯具的电源损害较大；光源技术的应用主要依赖于半导体技术的发展与应用，但从实施的难易程度上来说较容易实现，且能从根源上达到节能的效果。因此，本文将重点从照明光源的选择上进行性能分析和优势对比，对高校不同功能区域进行照明光源的设计和实践探索。

2 LED光源的优势分析

2.1 各种光源的对比分析

照明光源主要采用电光源，一般分为热辐射光源、气体放电光源和半导体光源三大类。目前，应用较为广泛的有四种灯：白炽灯、金属卤素灯、节能灯、LED灯。这些灯在使用上各有利弊，对比见表1。

LED是新一代半导体光源，具有光效高、寿命长、安全、容易进行智能控制，比气体放电灯更环保（无汞）等优势，且技术发展很快，越来越受到人们的追捧，被广泛应用于室内外各种照明需求和多种领域的光源。

图1 不同照明控制的节能效益对比

表1 公共建筑常用照明光源优缺点对比

2.2 LED照明光源的性能特点

LED照明光源相对于其他传统光源在性能上的优势明显。高校在选用光源时，主要考虑的光源性能指标有：功率、光效和显色指数性能，常用光源的性能对比如表2所示。

从LED光源的综合性能指标来看，其特点非常明显，在办公室室内照明灯具中，以平板灯为代表的标准化LED模组由于其发光面均匀、低眩光、无频闪等优点，越来越多的应用于办公室、会议室、教学楼等室内照明中。

3 高校公共区域照明改造案例分析

鉴于LED照明光源的诸多优点，结合高校绿色校园技术的推进应用，上海交通大学于2016年实施了公共区域照明改造项目，主要涉及教学楼、科研楼、图书馆等公共区域，总计实施改造的灯具达6 300余套，节能率达81.3%。现分区域进行分析。

表2 高校常用照明光源性能对比

3.1 教学楼照明改造

上海交通大学东区教学楼，共420个教室，原照明灯具采用格栅灯为主，其中黑板灯采用T8灯管形式。一方面，黑板灯运行产生强烈的电磁波干扰，教室在使用无线电收音机进行教学、考试等活动时，收音机受到干扰、产生巨大噪音，无法正常工作。另一方面，原灯具光衰严重，实测黑板面照度约为380 lx、课桌照度约为105 lx，远低于GB50034-2013 《建筑照明设计标准》规定的标准值：教室黑板面500 lx和课桌面300 lx。因此，针对以上问题，对教学的黑板区域和课桌区域分别进行了照明环境和光源设计。改造后各项指标测试均达到预期设计要求，具体对比情况见图2和图3。

图2 黑板区域改造前后等照度图

3.2 图书馆照明改造

改造方案为更换照明光源，对照明线路重新布局，并加装智能控制。通过不同区域的功能实行分区域线路控制，并根据使用频率对阅览室、楼梯走廊区域实行进行人体感应控制。其中，图书馆大厅由于建筑本身己采用了自然采光的节能设计，在图书馆大厅顶上设计了部分大面积的采光天窗，因此，结合己有的建筑采光设计，对大厅区域实施光感的智能控制。以阅览区域为例，改造前后等照度对比如图4所示。

图3 教室课桌区改造前后等照度图

图4 图书馆阅览区改造前后等照度图

3.3 楼宇公共区域照明改造

楼宇公共区域主要是指走廊、楼梯等区域，现以某科研楼走廊为例进行楼宇公共区域照明改造情况分析。该走廊原有灯具为8寸筒灯，为双插拔管，单管功率18 W，整灯36 W。改造前损坏率极高，维修成本极高，而且照明线路单一，能源浪费严重。改造方案为：调整灯具布置的同时，对照明线路进行拆分，并加装人体感应装置，不仅改善了照明环境也节约了能源。改造前后等照度对比如图5所示。

通过对楼宇公共区域绿色照明的优化设计与改造，结合LED光源和照明控制技术的综合应用，在节约能源的基础上，营造了绿色、健康的教学、科研光环境。

4 结束语

上海交通大学公共区域绿色照明项目根据校园公共区域的照明需求和照明标准，改变了传统的以更换光源为主的改造路径，在系统分析市场主流照明光源的前提下，提出了高效照明系统优化设计、光源选择、智能控制相结合的综合绿色照明改造路径，在采用优质、高效、适用的光源的同时，优化了设计布局、提高了灯具效率，有效地改善了学校公共区域的照明环境，以较低的能耗获得了更优的照明效果。该技术思路将在室内照明领域带来新的节能空间，也期望给其他高校绿色照明改造提供参考与借鉴。

[1] 郁聪, 康艳兵. 中国绿色照明工程“十二五” 规划实施重点及相关建议[J]. 节能与环保, 2010(4): 17 -20.

[2] 高飞，郑炳松. 中国绿色照明工程发展与实施回顾[J].照明工程学报，2016(8):1-7.

图5 公共区域改造前后等照度图

Exploration and Practice of Public Area Green Lighting Renovation at Campus

Zhi Qin1, Xiong Shunzi1, Wei Hongjie2
1.Shanghai Jiaotong University
2.Shanghai Guangzhong Electrical and Electronic Accessories Co.,Ltd

From campus energy consumption characteristics, the author analyzes and compares to put forward suitable green lighting renovation alternative methods through traditional lighting at campus during implementing energy saving lighting renovation. The article takes public area green lighting renovation as example to explore how to carry out green lighting renovation design in public building at campus to give reference to green lighting construction and renovation at campus.

Green Lighting, Energy Saving, Light Source

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.10.011