張紹剛 （中國建筑科學(xué)研究院， 北京 100044 ）

1 前言

當(dāng)今全球氣候變化正在深刻影響著人類生存和可持續(xù)發(fā)展，是全球面臨的重大挑戰(zhàn)，已成為世界各國普遍關(guān)注的重大問題。為應(yīng)對氣候變化，一些發(fā)達(dá)國家相繼制定節(jié)能減排的政策、措施和法規(guī)。我國為應(yīng)對氣候變化制定了到2020年控制溫室氣體排放的行動目標(biāo)，提出要發(fā)展綠色經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟，這是促進我國節(jié)能減排，解決我國能源和環(huán)境問題的內(nèi)在要求，也是應(yīng)對氣候變化的重要舉措。而照明節(jié)能減排應(yīng)對氣候變化和建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會具有重要的影響作用。為此我國從2004年頒布實施了照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了照明功率密度的限制要求，這對于我國實施綠色照明，實現(xiàn)我國的節(jié)能減排目標(biāo)具有巨大的促進作用。本文在介紹一些國家照明用電量的基礎(chǔ)上，主要簡要地介紹美國和日本的最新照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并與我國的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進行比較和分析，這對今后進一步提高和完善我國的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是有所裨益的。

2 一些國家的照明用電量

根據(jù)國際能源協(xié)會（IEA）公布的結(jié)果，2005年全世界的照明用電量為2650TWh，世界各國平均照明用電量約占全球總發(fā)電量的19%。其中全世界約28%的電能用于居住生活，48%用于公共設(shè)施，10%用于工業(yè)生產(chǎn)，8%用于道路和其他照明。

在發(fā)達(dá)國家中照明用電量占總電能的5%～15%。而在有些發(fā)展中國家中的照明用電量甚至約占總發(fā)電量的85%。

歐盟的建筑用電能月占總電能的40%，其中在照明用電中，50%用于辦公室，20%～30%用于醫(yī)院，15%用于工業(yè)企業(yè)，10%～15%用于學(xué)校，10%用于住宅。

日本建筑和住宅用電約占總電能的33%，照明電能約占總用電量的15%，其中家庭占16%，辦公室占33%，其余為其他照明用電。

美國照明用電量占總用電量的比例高達(dá)30%，而加州照明用電量為25%，低于美國平均水平。

俄羅斯的照明用電量約占總用電量的14%。

中國2009年的發(fā)電量為35965億kWh，如照明用電量按12%～14%的總發(fā)電量比例計算，則照明用電量為4315億～5035億kWh。

由上可見照明用電量之大，照明節(jié)能減排之重要。

3 美國的《建筑物用能量標(biāo)準(zhǔn)》(ANSI/ASHRAE Standard 90.1-2007）

美國的標(biāo)準(zhǔn)除規(guī)定了照明用能標(biāo)準(zhǔn)外，還規(guī)定了建筑外外圍護結(jié)構(gòu)、供暖、通風(fēng)和空調(diào)、熱水、動力以及其他設(shè)備的用能標(biāo)準(zhǔn)。在照明用能量標(biāo)準(zhǔn)中，以照明功率密度（LPD，本文以后以此稱謂）作為照明用電能的限制指標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)過多次修訂，本文介紹的是最新標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)用整棟面積法（見表1）和逐個場所面積法（見表2）規(guī)定了LPD值。此外，還根據(jù)不同室外建筑場地類型和場所規(guī)定了LPD值（本文略）。

美國照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的特點：

（1）規(guī)定LPD值的場所比較多，幾乎包括了所有建筑和場所，如有32種建筑類型，91個不同場所，15個建筑室外場地，但工業(yè)建筑方面的場所很少。

（2）可以選用兩種方法評定照明標(biāo)準(zhǔn)：一是整棟建筑面積法；二是用逐個場所面積法。

（3）關(guān)于整棟面積法的LPD值，2007年標(biāo)準(zhǔn)比1999年標(biāo)準(zhǔn)平均降4W/m2以上，即平均降低照明用電量在20%以上，降低用電量幅度很大。

（4）關(guān)于逐個場所面積法的LPD值，2007年標(biāo)準(zhǔn)比1999年的標(biāo)準(zhǔn)也有相當(dāng)程度的降低。如以學(xué)校教室為例，1999年標(biāo)準(zhǔn)為17 W/m2，而2007年標(biāo)準(zhǔn)為15 W/m2；開放式辦公室1999年標(biāo)準(zhǔn)為14 W/m2，而2007年標(biāo)準(zhǔn)為12 W/m2，二者均降低2W，平均降低為10%以上。

（5）除一般照明外，為裝飾目的，裝有枝形吊燈、墻上裝蠟燭燈以及高亮度要求的藝術(shù)品和展品等場所的照明，其LPD值可增加到不超過10.8 W/m2。在商業(yè)建筑零售區(qū)裝設(shè)的特殊設(shè)計和指向商品的高亮度照明，其可增加的LPD值可按下式計算：

允許室內(nèi)照明的

增加電量=1000W+（零售區(qū)1×11W/m2）

=1000W+（零售區(qū)2×18W/m2）

=1000W+（零售區(qū)3×28W/m2）

=1000W+（零售區(qū)4×45W/m2）（1）

表1 用整棟建筑面積法的照明功率密度值（ANSI/ASHRAE/90.1-2007）

式中：零售區(qū)1——2、3和4區(qū)以外的商品樓層區(qū)；

零售區(qū)2——銷售自行車、運動物品和小電子產(chǎn)品的樓層區(qū)；

表2 用逐個場所面積法的照明功率密度值（ANSI/ASHRAE 90.1－2007）

零售區(qū)3——銷售家具、服裝、化妝品和工藝品的樓層區(qū)；

零售區(qū)4——銷售珠寶、晶體、和陶瓷制品的樓層區(qū)。

（6）此外，還規(guī)定了不計算LPD值的場所照明項目。

4 日本的《建筑物合理用能評價標(biāo)準(zhǔn)》（2003）

該標(biāo)準(zhǔn)最早于1979年制訂，中間經(jīng)過多次修訂，于2003年由日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省和國土交通省發(fā)布實施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于2000m2以上的建筑，前版標(biāo)準(zhǔn)只對辦公、旅館、學(xué)校、醫(yī)院、商店、餐飲六種建筑的房間規(guī)定了照明功率密度值，而在2003年后，標(biāo)準(zhǔn)范圍擴大到了其他建筑。新版標(biāo)準(zhǔn)2000 m2以上建筑面積用照明能耗系數(shù)（CEC/L）來評價（見表3），而對于2000 m2～5000 m2的建筑還可用計點法（point法）來評價（本文略）。

日本照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的特點：

（1）規(guī)定評價照明能耗系數(shù)的建筑物種類范圍廣，幾乎包括所有建筑（見表3）。

（2）給出各種一般房間和特殊房間標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量（見表4、表5），包括了所有常用和特殊的房間，但缺少各種車間的標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量。

（3）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對某一種建筑物所有房間和通道的耗電量進行相加后取平均值，作為整棟建筑的能耗評價。其中可能有某些房間超出了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量，只要平均值不超，即為滿足要求。

（4）對建筑物能耗量的統(tǒng)計比較全面且較為準(zhǔn)確，考慮到影響能耗量的各種因素，由對不同的點燈時間、控制方式、種類和用途的照明設(shè)備的照度均給出修正系數(shù)。

表3 CEC/L評價標(biāo)準(zhǔn)（建筑物合理用能評價標(biāo)準(zhǔn)-2003）

4.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

用照明能耗系數(shù)（CEC/L）作為評價照明設(shè)備能效利用程度，即用年實際能耗量或計劃能耗量作為照明能耗量與假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)能耗量之比來判斷，可用（2）式表示：

年照明能耗系數(shù)單位：kWh/年；一次能耗換算值單位：kJ/kWh；假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)能耗量單位：kWh/年。

CEC/L值評價如表1所示，其值不應(yīng)大于1.0，且其值越小，越節(jié)能，說明能源利用效率好。

如果需換算成一次能源能耗量，需乘換算值9760 kJ/kWh。

4.2 CEC/L的計算方法

4.2.1 年照明能耗量（∑ET）

式（2）分子中的年照明能耗量實際上是在建筑物照明計劃中表示該建筑物計劃的年能耗量，具體將包括各室和通道等的照明能耗量相加的總和（∑ET），∑ET用式（3）表示如下：

式中WT——各室及通道等單位面積照明計劃耗電量（W/ m2）;

A——各室及通道等的面積（m2）；

T——各室及通道等的年照明點燈時間（h）；

F——由照明設(shè)備控制方法決定的修正系數(shù)。

4.2.2 年假定照明耗電量（∑Es）

式（2）中分母的年假定照明耗電量表示，標(biāo)準(zhǔn)照明設(shè)備車間保持一定照明質(zhì)量條件下所需要的照明耗電量，即各室及通道等預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量的相加總和（∑ES），用式（4）表示如下：

式中 WS——各室及通道等單位面積照明計劃耗電量（W/ m2）；

A——各室及通道等的面積（m2）；

T——各室及通道等的年照明點燈時間（h）；

Q1——由照明設(shè)備種類所決定的系數(shù)；

Q2——由照明用途的照度所決定的修正系數(shù)。

4.2.3 單位面積照明計劃耗電量（WT）

在實際計算中，WT是各室及通道等所使用1臺燈具的功率（包括鎮(zhèn)流器功耗）乘以室內(nèi)所用臺數(shù)再除以室的面積。

4.2.4 單位面積假定的標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量（WS）

單位面積假定的標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量如表4和表5所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)照明耗電量（一般空間）Ws

6 中國與美國和日本的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的比較和分析

中國與美國和日本的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的比較和分析見表6。

從以上三國的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的比較和分析可得出如下結(jié)果：

（1） 從節(jié)能的評價標(biāo)準(zhǔn)上來比較和分析

三國的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)均以LPD作為基本的評價指標(biāo)。但美國標(biāo)準(zhǔn)除逐個房間規(guī)定LPD值外，還對整棟建筑LPD值做了規(guī)定，這就更加可以整體評價照明節(jié)能狀況。而日本的標(biāo)準(zhǔn)用照明能耗系數(shù)（CEC/L）作為整棟建筑是否達(dá)到1.0的評價指標(biāo)來判斷,并規(guī)定了房間的LPD值。中國的標(biāo)準(zhǔn)只能對房間的照明節(jié)能作評價，而對整棟建筑的照明節(jié)能狀況無判斷標(biāo)準(zhǔn)。

（2）從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑類型和房間類型上來比較和分析

美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了32種建筑類型和91種房間類型的LPD值，規(guī)定建筑和房間類型比較全面，幾乎覆蓋所有的公共建筑類型和房間，但工業(yè)建筑很少。日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8種建筑類型、74種普通房間類型和60種特殊房間類型，比較全面，但不足的也是工業(yè)類型極少。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了38種居住和公共建筑的房間類型和69種工業(yè)建筑車間類型的LPD值，不足的是尚有許多公共建筑房間的LPD值未有規(guī)定，但是工業(yè)建筑的LPD值比美、日兩國均多。

表6 中國與美國和日本照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)比較表

（3）從節(jié)能計算上來比較和分析

美國的計算由各房間的LPD值算出整棟的LPD值，計算簡單。日本標(biāo)準(zhǔn)的計算方法是按前面給出的式（3）和式（4）計算后，再按照式（2）計算是否滿足表3的評價標(biāo)準(zhǔn)，計算方法準(zhǔn)確和科學(xué)，并在計算式中考慮了照明場所的點燈時間、照明控制方法以及照明設(shè)備種類等因素。而中國標(biāo)準(zhǔn)只能按房間來評價是否滿足規(guī)定的LPD值，方法簡單，不能準(zhǔn)確評價整棟建筑的能耗。

（4）從相同類型房間的LPD值來比較和分析

中國和美國的辦公室LPD值大體一致，而中、美的LPD值均低于日本標(biāo)準(zhǔn)的LPD值，這是因為日本辦公室照度標(biāo)準(zhǔn)高，一般在500lx～750lx之間之故。

中國商店營業(yè)廳規(guī)定了一般和高檔兩類標(biāo)準(zhǔn)的LPD值，而美、日兩國營業(yè)廳均相當(dāng)于中國的高檔營業(yè)廳，但因日本營業(yè)廳照度標(biāo)準(zhǔn)比中、美兩國的標(biāo)準(zhǔn)高，所以其LPD值均高于中、美兩國的LPD值。

中、美兩國的旅館建筑房間的LPD值大體接近，而日本的LPD值比中、美LPD值高了一倍，這是因為日本的照度標(biāo)準(zhǔn)高于中美兩國的照度標(biāo)準(zhǔn)一倍以上所致。

中國學(xué)校教室等房間的LPD值低于美、日兩國的標(biāo)準(zhǔn)，而美國的教室LPD值介于中、日之間，這是因為美國的照度標(biāo)準(zhǔn)介于中、日之間之故。

中國工業(yè)建筑眾多的通用車間均規(guī)定了LPD值，而美、日兩國標(biāo)準(zhǔn)對工業(yè)建筑車間規(guī)定的很少，美國僅對高、低廠房、精細(xì)加工、設(shè)備室和控制室規(guī)定了LPD值；而日本只對一般制造和修理工廠以及自動化制造工廠規(guī)定了LPD值。

7 結(jié)束語

通過上述節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的介紹及與我國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的比較和分析，可以得到重要的啟發(fā)和借鑒。我國的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)實施已近六年，雖已取得明顯的節(jié)能效果，但照度節(jié)能的工作任重道遠(yuǎn)，還有許多的工作要做：一是擴大公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)范圍；二是盡可能制訂出整棟建筑的照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；三是制訂統(tǒng)一的照明節(jié)能統(tǒng)計計算方法；四是經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的實踐和調(diào)查研究，可否由標(biāo)準(zhǔn)的主管部門宣布實施節(jié)能的目標(biāo)值；六是加大監(jiān)督審查和管理力度，提高各類人員的節(jié)能意識。為我國的節(jié)能和環(huán)保，為實施綠色照明的目標(biāo)做出新的貢獻(xiàn)。

[1] International Energy Agency(IEA). Light's Lost[J].IEA Publication, 2006. 360.

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[4] 井上 隆，吉澤 望.為實現(xiàn)京都議定書照明領(lǐng)域的實施手法[A].見：照明學(xué)會志[C]. 2009,93(86):497.

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