浅谈中国杭州低碳科技馆建筑LED绿色照明.docx
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浅谈中国杭州低碳科技馆建筑LED绿色照明
浅谈中国杭州低碳科技馆建筑LED绿色照明
浅谈杭州低碳科技馆低碳生活
——建筑LED绿色照明的应用
钱震中夏培宝
(浙江雄邦节能产品有限公司)
摘要:
为实现低碳生活,在中国杭州低碳科技馆建筑外墙亮化及景观照明工程全部采用LED(又叫发光二极管)灯,配备先进的照明智能控制系统相结合,实施后达到以动态成像效果宣传节能、减排、低碳、环保的目的。
关键词:
LED绿色照明、节能减排、低碳环保
一、引言
能源危机、温室效应以及生态环境的日益恶化时刻提醒着人们,地球已经疲惫不堪,改变人们的能源获取方式以及提高能源利用率已经成为当前世人的共识。
近年来,我国稳步推进城市绿色照明,城市照明设施不断完善。
发展城市绿色照明,推进城市照明节能,已经成为全社会的共识。
截止到2010年底,我国655个城市当中,共有路灯1800多万盏,城市照明用电占全社会照明用电的40%左右。
“十一五”期间,半导体照明在城市照明中的推广应用发展迅速。
据有关单位调研统计:
半导体照明光源在城市景观照明中的份额占70%以上,半导体路灯占全国路灯总量的9%左右。
“十二五”时期,我国经济增长目标,将由数量增长转向可持续发
(一)概念
LED(LightEmittingDiode)又叫发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
(二)发展历史
1996年诞生白色LED开始,光的历史就进一步加快进化.
回顾灯的发展历史,1810年代有煤气灯以来每约60年就有伟大的发明;1879年是爱迪生发明碳丝白炽灯,照明技术便进入一个崭新的时代;1938年是现在也常见的日光灯;之后1996年诞生了现在LED照明的原型-白色LED。
回顾LED的历史,1960年代开发深红色与绿黄色的LED,早期用于显示方面;之后发展的转折点为1993年开发出蓝色LED;后利用此于1996年开发出白色LED发展到现在,白色LED仅用了十几年的发展就达到了日光灯的效率水准。
作为第四代的光,LED前景一片光明!
(三)LED光源分类
1.按LED功率来分:
分为小功率LED、大功率LED;
2.按封装类型来分:
分为插件式(Lamp、食人鱼)、贴片式(3812、3528、5050);
3.按发光角度来分:
分为侧面发光(SideView)、顶部发光(TopView);
主要性能指标:
(1)电压(Vf);
(2)电流(If);(3)色温;(4)显示指数;(5)光通量(光强);(6)光效;
(四)LED的优势
1.高节能:
LED采用直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近100%。
据统计白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4。
节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得5年以上的每年几倍的节能净收益期。
分析LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯比较,结果显示:
普通白炽灯的光效为12LM/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60LM/W,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96LM/W,寿命大约为1000小时,而直径为5毫米的白光LED光效目前已超过120lm/W,寿命可大于100000小时。
2.利环保:
LED光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染,不含汞元素,可以安全触摸,也不需要充气,不需要玻璃外壳,抗冲击性好,抗震性好,不易破碎,便于运输,非常环保,被称为“绿色能源”。
3.长寿命:
LED二极管平均寿命5万小时以上,高标准的可以达到10万小时以上,因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关,也不会影响到使用寿命。
按每天使用12小时计算,可以用50000/12/365=11.4年。
更高一点的说每天使用3-5小时,它的寿命会更长。
从而大大减少了维修烦恼和更换次数,节省材料成本和人工费用,并能确保长期正常使用。
4.高安全:
LED使用低压直流电即可驱动,具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。
体积小:
更加便于各种设备的布置和设计,而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。
5.响应快:
在微秒级别,只要开关一开,马上就会亮,不会出现延迟的和闪烁的现象。
显色性高:
光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度;光源的显色性是由显色指数Ra来表明,正常情况下把太阳的显色指数定为100,各类光源的显色指数各不相同,如:
高压钠灯显色指数Ra=23,荧光灯管显色指数Ra=60~90,而LED的发出的光线能量集中度很高,集中在较小的波长窗口内,纯度高,LED显色性≥80。
6.款式新:
LED按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
LED元件的体积可以做的非常小,更加便于各种设备的布置和设计。
因此可以根据需要设计成各种各样的样式,满足多样化的需求。
7.色彩丰富:
LED光源可利用红、绿、篮三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
这样的话,它就可以满足不同客户对个性光环境的需求。
(五)LED的驱动
如果把LED产品比如整个人,那么LED是整个LED产品的灵魂,驱动电路就是整个LED产品的身体,在LED产品的质量上面起着至关重要的任用.
LED驱动简单的来讲就是给LED提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED。
LED驱动通常分为三种
1.阻限流驱动:
就是简单的的在LED的回路中串接电阻,通过调节电阻的阻值,可以改变LED的驱动电流。
电阻的阻值R=(电源电压-LED电压)/要设定的LED电流
2.恒流驱动:
顾名思异就是保持LED的电流一直不变,让LED在恒定电流的条件下工作,要想提高LED的发光的效率和稳下度,减少LED的光衷度,恒流驱动是最好的选择,大功率LED都是采用恒流驱动方式。
3.恒压驱动:
就是保持LED两端的电压不变,因为每一种颜色的LED的电压都不一样,所以很少用恒压的方式来驱动LED。
目前普遍采用恒流驱动形式。
二、LED绿色照明在杭州低碳科技馆的应用效果分析
(一)节能设计理念
杭州低碳科技馆位于滨江区闻涛路以南,秋水路以北,江汉路以东,腊梅路以西地块。
杭州低碳科技馆是传播科学知识、开展科技活动和学术交流的综合性多功能科技馆;是展示科技、经济、文化发展和最新成就的重要窗口;是提高公众科学素质,培养青少年科学兴趣,激励创新,建设学习型的社会基地;是杭州市开展科普,科技活动和特色旅游的重要设施和标志性建筑,建筑的照明全部采用LED,突出建筑自身的曲线美感,凸显出北面中间圆球的亮点,从而达到自然与和谐,融入整体并衬托出建筑物的自身特点,以动态的灯光效果宣传低碳节能,以金黄色为点缀,以“科技之光,生态之光”的设计理念。
(二)LED选型与施工实际结合
本工程着重考虑“低碳科技馆”建筑亮化及景观照明与钱塘江景观照明既和谐统一又不乏个性,体现“低碳科技馆”的绿色节能特色。
避免光污染,不对观赏者造成眩光,充分采用高节能、高光效、长寿命、无辐射的LED灯具和节能光源的投光灯相结合的照明形式,既达到一定的亮度又降低能耗、严格执行“以人为本、可持续”的照明体系,以“精致、和谐、人文、创意、生态”为特色。
色温3000k暖白色为本案主基调,以科技馆建筑外立面及建筑顶部为主要照明载体,以建筑周边沿湖绿化带为辅助载体,通过面、线、点的照明投射方法将“低碳科技馆”的节能、减碳主题有机串联起来,做到用光来讲述低碳科技馆的故事,用光来体现低碳科技馆的委婉含蓄。
照明控制系统分为手动控制和自动控制,有效控制亮灯时间。
灯具外观采用铝型材防静电烤漆表面处理,抗UV保障灯具在正常室外紫外线条件下十年不褪色。
LED灯具高光效,超小体量,对称投光,恒流供电,性能特别稳定,暗藏于幕墙外立面和屋面结构凹槽处,灯具外观表面烤漆处理成与幕墙外立面和屋面相近的颜色,白天不影响建筑的效果。
本工程无大功率投光灯,均选用高节能、高光效、长寿命、无辐射的光源,灯具选用防护等级IP65以上。
LED产品采用低压供电,避免出现触电的危险。
(三)节能的效果分析
杭州科技馆外墙建筑LED绿色照明总功率为159.193kW,实现三种模式控制平时、假日、特殊假日。
根据施工单位(浙江雄邦节能产品有限公司)现场提供的相关数据。
同等条件下,采用LED与普通照明灯具对比分析如下表:
LED与普通照明灯具对比表
名称
数量(套)
LED
替换成普通灯具
节能量
综合节能率为54.16%
功率(W)
总功率(kW)
功率(W)
总功率(kW)
功率(kW)
食人鱼洗墙灯
1468
15
22.020
28
41.104
19.084
小功率洗墙灯
9424
12
113.088
28
263.872
150.784
大功率洗墙灯
633
21
13.293
36
22.788
9.495
LED点光源
420
0.6
0.252
5
2.100
1.848
LED庭院灯
50
24
1.200
70
3.500
2.300
LED地埋灯
103
18
1.854
35
3.605
1.751
LED射灯
8
6
0.048
35
0.280
0.232
LED水下射灯
17
9
0.153
35
0.595
0.442
LED地埋线条灯
528
12
6.336
14
7.392
1.056
合计
158.244
345.236
186.992
根据上表分析,使用LED灯具后,中国杭州低碳科技馆建筑亮化及景观照明工程综合节能率为54.16%。
按平均每天4小时计算,年节电量为186.992*4*365=273kW·H。
按每度电二氧化碳排放量是997克二氧化碳计算,则每年减少了272吨二氧化碳的排放!
!
!
按每度电消耗320克标煤计算,则每年节约87.36吨标煤!
!
!
按照每棵30年冷杉树吸收111Kg二氧化碳来计算需要种几棵树来补偿的话:
这次节能行为实质上等于每年多种了2453棵冷杉树!
!
!
结语:
LED绿色光源给人们带来的长期受益是巨大的。
中国乃至全球对节能减碳的推动力度是巨大的,一切主导减碳推进实行的,关键还是靠广大民众的共同推动,LED照明是实施这个全球政策最有效的手段之一,毕竟—照明系占全球电能消耗的15%以上;从国家、社会、企业到民众,节能意识的改变可以影响照明消费的习惯,这点尤其重要。
三、结束语
创造舒适的照明环境,不仅有利于人体的健康,而且有利于工作效率的提高。
能源危机以及节能环保意识的提高,使全球LED照明市场的前景愈发光明,LED照明作为节能环保战略性新兴产业,受到国家和各级地方政府的高度重视,是一项正在发展的新技术,其光效在不断提高、成本不断下降。
尽管目前LED灯还存在很多问题,随着技术的进步,LED照明产业必将成为未来电子信息产业新的增长点。
相信,未来几年内LED会像现在的荧光灯一样,从公共和商业场所照明应用开始,逐渐飞入寻常百姓家,实现真正的低碳生活,值得大力推广使用。
参考文献
[1]毛兴武,LED照明驱动电源与灯具设计.人民邮电出版社,2011-5-1
[2]发改委“逐步淘汰白炽灯路线图新闻发布会”2011-11-4
附录
作者:
钱震中夏培宝
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