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[讨论] 大型商场的绿色照明

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发表于 2016-10-8 14:31:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
  一、概述
  人口、资源和环境是当前经济活动中全球共同关注的三大问题,世界各国都把节约能源,保护环境放在重要位置,1992年国际上首次推出了绿色照明的概念《Green Lights》。所谓绿色照明工程,就是在保证照明质量的前提下,大力节约照明用电,降低因发电而产生的废气排放和漂浮尘埃,达到保护全球环境之目的。
  据统计,美国照明用电占全美耗电量的20%~25%,如全部采用高效节能灯,可以减少50%照明用电,可减少总用电量的10%,每年可节约120亿美元,其主要的电力发电厂也可相应减少,从而可减轻大气污染而造成的酸雨、固体垃圾和温室效应。
  推广绿色照明,不仅对节约电能,保护全球环境具有十分重要的意义,而用经济效益也是十分可观的。我国照明用电量占全国耗电量的10%,据1996年统计资料表明,电光源总产量为45亿支,而节能型的光源只占10%与先进发达国家差距很大,采用高效节能灯的潜力也很大。九五期间国家规划在全国推广紧凑型和细管荧光灯3亿支,同时还将推广其他高效节能照明器具,预计年节电为220亿千瓦,可削减电网峰荷720万千瓦,相当于少建980万千瓦装机容量的电站,可节约投资490亿~630亿元,扣除节电投入200亿,可获净利300亿~400亿元。另据有关专家统计,如全国白炽灯统一改为节能灯,每年可节省5个葛洲坝的发电总量,可见绿色照明工程是一项利国利民的大事。

  二、绿色照明在大型商场的应用
  包括超市在内的大型商场是照明用电的大户,在大型商场内推广应用绿色照明时不可待。这几年我们在商场照明设计时,主要采用如下4种手段来实现绿色照明。
  1.选用高光效光源
  近年来,照明工业对光源产品有了显著的改进,朝着高光效,高显色性,长寿命,低价格发展。气体放电灯的飞速发展就是其中最主要的代表。气体放电灯有低压与高压之分。低压气体放电灯以荧光灯为代表,高压气体放电灯主要为高压钠灯和金属卤化物灯。
  荧光灯自1938上由GE公司开发出实用的产品以来,以其光效高、光色可选、热辐射小、寿命长等优点,成为室内照明的主要光源,并广泛用于工业、农业、商业、医疗、信息、显示等领域。
  近六十年来,荧光灯的光效、显色性、寿命等不断改进,品种不断发展,几乎每一个十年都产生一个新的系列产品。这一系列的改进,使荧光灯的光效从早期的28Lm/W提高到104Lm/W,寿命从1000h提高到24000h,显色指数Ra提高到85以上,专用于需要高显色性场所的荧光灯,Ra已达到95~98,光效为65Lm/W,作为特殊用途的荧光灯,Ra最高可达到99,光效为59Lm/W。金属卤化灯更以其光效高、寿命长为见长,日益受到人们所重视。我们在商场照明设计中,当空间高度较低时,以荧光灯作为主光源,再配以小功率金卤灯作为副光源。当空间高度较高时,则采用250W以上的金卤灯作为主光源。
  2.选用高效率照明器
  照明器的效率为照明器出射光通量与光源总光通量的比值。照明器反射面的反射比越高,反射面设计越合理,照明的效率也就越高。一般可提高灯具效率10%~50%。我们选择的照明器效率均在07以上。
  3.选用高性能的附件
  当光灯作为商场的主光源时,采用电子镇流器来取代电感镇流器是商场绿色照明工程的一个重要措施。
电子镇流器与电感镇流器比较,有以下优点:
  a.高功率因数。功率因数(cosφ)是衡量发电利用率的一个重要指标。cosφ越低,无功电流越大,能供给用户的实际功率就越低。普通电感镇流器 cosφ在0.5左右,而电子镇流器可高达0.96,其电能利用率比电感镇流几乎提高了一倍,在同样的输出功率下,发电容量可降低一半。
  b.发光效率高。因为电子镇流器是高频激励,使荧光灯的发光效率比使用电感镇流器时高很多。一般电子镇流器为68.9Lm/W,而电感镇流器只有50Lm/W。
  c.无频闪。电感镇流器供电的日光灯有50周闪烁,会严重影响作工者的视力。而电子镇流器在超音频下工作,没有噪音,提高了环境的舒适感。
  d.无噪声。因电感镇流器有铁芯,如工艺不当会发生50周交流蜂音,噪声刺耳,而电子镇流器在超音频下工作,就消除了频闪效应。
  e.起动快速可靠:电感镇流器用双金属片启动,有触点接触火花及接触不良现象,且往往受气温和电网电压的影响,冬天气温低,启辉器不易起跳,用电高峰电网电压低时,也难起跳。因此使荧光灯多次启跳闪烁,造成灯管过早损坏,而电子镇流器是用高频高压气体产生辉光放电,即使在-25℃的低温,120V的低电压下,也能使灯管点燃,而且可一次性快速可靠地启动。
  f.体积小、重量轻。电子镇流器因为没有铁芯和线圈,其重量只有电感镇流器的十分之一;体积也小,使整套灯具轻量化。
  g.节电效果显著。一只40W荧光灯的电感镇流器,由于自身铁芯和线圈物铁损和铜损占总功率的30%,其功耗可达15W左右。而电子镇流器自身仅耗1~2W,故采用电子镇流器可为用户节电30%左右。以节电30%计,一只40W荧光灯每天点灯6小时,一天可节电0.09度,一年可节电32.85度,以每度电费0.6元计,一年节约电费可回收投资20元,其比电感镇流器所高出的投资一年后可回收。
  如上所述,由于电子镇流器提高了功率因数和节电,降低了发电量,减少废气烟尘的排放量,改善了环境污染。同时因不用电感镇流器,就减少了矽钢片和铜线的消耗量,也就可减少钢铁和铜的冶炼量,又可节约能源和消除冶炼过程中的废气烟尘的排放。不难设想,如果将所有荧光灯作为主光源的商场,全部采用电子镇流器作为其附件,那么它为人类所营造绿色环境的滚动效应是十分可观的。
  近年来,随着科学技术的飞速发展,一种新颖的荧光灯复合式镇流器也应运而生。该镇流器集起辉器与镇流器于一身,既克服了电感式镇流器不能低电压起辉等一系列缺点,又克服了电子镇流器带来的多次谐波干扰和使荧光灯管两端早期发黑的不足,具有高功率因数、节电、一次性启动灯亮、工作电压波动范围大、价格低、延长灯管使用寿命、无噪声、无干扰波对电器产品影响等优点,越来越受到商场绿色照明的青睐。
  4.选用分相无功功率自动补偿装置
  近几年来,不少厂家所研制开发的分相无功功率自动补偿装置,也适用于商场照明中分相无功功率自动补偿,是商场绿色照明的又一种新产品。分相无功功率自动补偿装置的特点是:
  1.具有同时分相补偿的功能。它可以自动测量三相回路中每相负载的不同功率因数,并分相进行自动补偿,从而使每相的功率因数都补偿到最佳状态,达到节能的目的。三相同时补偿与分相补偿的区别在于,三相补偿时,三相电容同时投切补偿,最坏条件下,功率因数不平衡的三相,只有采样的一相得到了完全补偿,其他两相由空载零电流变为容性电流,线路的能耗反而增加了。
  2.集无功功率自动就地补偿和照明动力配电于一体,具有“补偿”和“配电”双重功能,可节约初投资。
  采用分相无功功率自动补偿装置的节能效果是十分显著的。我们可以通过下列计算来说明:
  当以节能率ΔA来表示能耗的话,那么可有:
  ΔA=(1-ΔAn/ΔA0)×100%     (1)
式中ΔA0为分相补偿后的总能耗
  ΔAn=3(Ip/cosφ1)2R      (2)
  IP—单相有功电流
  cosφ1—分相补偿后的功率因数值
  R—单相的损耗电阻值
  ΔA0为补偿前的总能耗
  ΔA0=3(IP/cosφ2)2R      (3)
  cosφ2—为补偿前的功率因数
  于是:节能率:
  ΔA=[1-(cosφ2/cosφ1)2]×100% (4)
  功率因数由0.5补偿至0.95时,ΔA=72.29%
  下面再来分析分相补偿的节能费用:
  设线践压降ΔU=5%Un
  Un—额定工作电压
  补偿后的线损电流减小值
  ΔI=I2-I1=Ip[1/cosφ2-1/cosφ1]
式中:I2—补偿前的线路电流
   I1—补偿后的线路电流
   cosφ2—补偿前的功率因数
   cosφ1—补偿后的功率因数
  补偿后减小的线路功耗:
  ΔP=ΔU×ΔI×3
    =0.05Un×Ip×3(1/cosφ2-1/cosφ1)
    ≈0.05Pn(1/cosφ2-1/cosφ1)KW
  式中:Pn—额定三相功率 KW
  每年节约电费:Rf=ΔP×(使用小时/天)×(天数/年)×(元/度),
  一般大型商场每天使用12小时,每年使用300天,每度电0.95元,
  cosφ2=0.5,则:Rf=171(2-1/cosφ1)Pn(元)
  取cosφ1=0.95,Pn=60KW
  则:Rf=9720元。
  由于分相无功功率自动补偿装置有显著的节能效果和良好的经济效益,已受到各界志士同仁广泛的关注。尤其值得一提的是,采用分相无功功率自动补偿装置对一些已建成或改建的商场供电系统来提高由于电感镇流器所带来的低功率因数具有现实意义。

  三、大型商场的绿色照明应注意的问题
  综上所述,商场的绿色照明可以从以下着手:对新建商场的绿色照明可以通过采用高光效的光源,高效率的照明器,当采用荧光灯作为主光源时应采用功耗低,性能稳定的电子镇流器或复合式镇流器来实现;对已建成或改建商场的绿色照明除更换原照明光源、照明器及附件的办法外,还可以通过采用分相无功功率自动补偿装置来改善供电系统功率因数,以达到节能的目的。
  商场的电气照明设计不同于其他场所的照明设计,在考虑绿色照明的同时,还应着重注意视觉环境。不仅要解决光源与灯具的品种、类型和数量问题,而且要解决照明质量问题,应把照度水平、亮度分布、照度均匀度、阴影、眩光、光色与照度的稳定性等统一考虑。因为这些将直接影响商场的经营和效益,影响消费者的购物欲望,甚至影响消费者的身心健康。商场内的照明设计还装饰工程有着非常密切的关系,这就要求我们在设计时对采用什么样的照明方式、灯具如何布置以及如何控制光源等结合装饰工程一起考虑。

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