日本照明系统节能的基本思路和方法

      电力供应不足是国家经济发展中的薄弱环节。按照开发和节约并重的原则，搞好节电工作是十分必要的。因为节电可较快缓解电力紧张的局面，同时还可能从根本上减少CO2等污染的排放，改善地球生态环境。照明用电一般占电力总消耗量的10%左右，我国大城市要高一些，故应把照明节电作为城市节电的主要工作抓好。
    日本开展节能工作较早、较普通，有丰富的经验和教训，可供我们学习和借鉴。
    一、照明的重要性和课题
    1. 照明所使用的能源
    照明在经济发达国家基本上用电，所耗电力占总耗电量的12%-15%，约占一次能源总消费量的4%-5%，自石油危机后各国都发展了节能型灯具以提高发光率和节电，其中日本住宅照明方面的高效荧光灯普用率较高，综合发光率提高到55%。加上照明系统的改进，耗电量亦逐年下降。以办公用荧光灯（FLR40WX2）为例，其耗电量逐年下降情况如下：
1984年通过电灯回路的改善，由原来的105W降到100W；
1988年通过提高镇流器的材料品质，由100W下降到90W；
1995年采用节能型灯具（40Wà36W）和节能型镇流器，由90W下降到76W；
2003年开发成功（HF）变频镇流器后，由76W下降到62W。
总之20年节电30%。
    从总体上看照明耗能比例并不算高，但在住宅、办公室和商店等场所所占比例较大。2000年日本住宅用电中照明用电占16.7%，排在电冰箱的21%和空调器的18.4%之后居第3。办公室大楼则占33%，故应充分重视照明节电。
    2. 对传统节电措施的反思
    世界第一次石油危机后，作为紧急节电措施曾大幅度减少了照明灯。据1985年的调查，旅馆和道路照明用灯平均少了35%，走廊、楼梯等部减少了50%；办公大楼则减少了17%，欧、美亦有类似现象，但很快发现效果并不好，因为简单的减少照明，既导致了夜间交通事故和犯罪的增加，又影响夜间作业效率，并给人们带来不快感，所以很快改变了这一做法，转为采取综合节电措施。为此，照明学会提出了节能照明的概念。
    二、节能型照明的基本思路
    1. 四个空间的光环境
人们生活所需的空间有以下4个，对光环境地的要求各有侧重：
工作空间：如办公室和工场、车间，着重要求能见度；
宽松空间：如住宅、医院和幼儿园等，着重要求舒适性；
娱乐空间：如商店、剧场和旅游景点等，着重要求信号效果；
移动空间：如公路、大街、铁路和航空港等，着重要求安全性。
    2. 工作空间的照明
（1）办公室的照明——以效率和舒适为主
    创造舒适而安全的视环境，以提高工作效率。通过光质和配光及抑制眩光，做到以少量能量的能耗实现舒适的容易看见的物品的视环境。故它的照明节电应重点考虑以下各点：
    a 采用高效光源
    目前办公室照明90%以上采用荧光灯，一般以直管形荧光灯（白色、昼白色、昼光色）为主，应更多采用节电型设计的灯具和高效的高频专用荧光灯（Hf）(附有专用镇流器)、这样可节电16%。普通镇流器的电耗占整个荧光灯电耗的15%-20%，而使用电子回路的高频起弧齐后电耗可减少1/2。
    b 使用照明率高、眩光少的照明器具
    照明率指灯光光束到达工作面部门的比例，它取决于照明器具的配光、室内空间大小和装饰材料的反射率等因素。作为抑制眩光的照明器具，建议采用相当于办公室照明标准眩光分类中的G2级（限制眩光）或G1级（充分限制眩光）灯具中的灯头插入深而遮光角大的开放型灯，或者是附有挡光罩及扩散板的照明灯具、相当G3级的照明灯具适合于宽大的办公室且效率高达90%，但由于灯管外露致眩光太强而不理想。相反的G1-G2级虽效率仅50%-80%，但眩光良好。为此，应根据办公室的具体条件统筹考虑后选定。
    c 采用符合需要的照明方式
    不同的工作内容有各自的照度标准，一般办公室应采用平均500—1000H，对长时间从事精密工作或老龄工作者应提高到1.5倍以上。从事特殊工作的还可以采取适当的方式。
    d 采取容易开关的控制方式
    在一个办公室室内，应根据工作种类对照明要求的不同分区分段自动调节照度，并应采用时间控制、自然光利用控制等方式以达到节能条件下适合各个工作者的需求。
    e 按计划进行维修和管理
    设计时即应考虑一定的维修率，以便定期清灰和更换。办公室维修率为0.2-0.3，故初期的照度应比设计照度高出20%-30%。为了节能，初期应采用照明控制系统通过调光实现节电。
（2）工场照明——以能见度和安全性为主
    工场照明的目的是提高生产效率，确保安全和创造舒适的作业环境。照度低时易导致人疲劳引起事故增加（见表1）
表1  照度和疲劳、事故的关系
    一般工场的照明电仅占总耗电量的10%（装配工场和采矿场更低些），但有时仍看到间断关灯或在通道部分局部关灯的现象，这样是不妥的，因为视环境的恶化必将影响生产效率、安全和作业人员的健康，应予以重视并纠正。为此，工场照明应注意以下几点：
    a 采用高效光源
    低场房目前主要采用直管形荧光灯，应采用节电型设计和高效高频专用荧光灯（Hf）；对印刷和涂料工场则应采用变色荧光灯。对于高场房采用HID灯具的工场，如没有必要采用高变色灯时，应采用荧光水银灯和高效率的高质钠灯。
    b 使用照明率好，效率高的照明器具
    c 采用符合需要的照明方式
    根据不同的作业内容（如精密作业、粗放作业、检查、监督、选别作业等）采取适用的照明方式。按JIS的照度标准（Z-9110），一般组装作业照度为300lx以上，精密作业为1500lx以上。（在劳动安全卫生规则中，普通作业为150lx 以上，精密作业则为300lx以上）。由于老龄职工的近点视力（30cm）和动体视力下降，需要较高的照明，一般应为年轻人的1.5倍。
    d 采取容易开关的控制方式
    对于广阔的作业场地，应按作业种类和用途，采取分组单位控制方式，以适应不同照度的要求。
    e 按计划进行维修和管理
    应定期清灰和更换灯具。由于环境不同积灰的程度亦不同，应区别对待。
    3. 宽松空间的照明
（1）住宅照明——要求悦目感
    住宅光环境应达到生活安全舒适、高效和具有个性。应根据生活方式和家庭成员情况，采取无眩光、容易看清物体和文字的视环境及具有适当高度和光质以适于各种生活活动的色环境的柔性照明设计。如可采取一室多灯并据需要进行调节的方式。
为此，住宅照明节电应注意以下各点：
    a 采用符合需要的光色、可变光且高效的光源
    白炽灯的暖色柔光适合于宽松场所，而荧光灯则适合明亮的工作场所，一般白炽灯泡和荧光灯管均应采用节能型的。荧光灯多推广变色性和节能兼备型的波长管灯，还有为代替占地小的白炽灯的单插头荧光灯，其寿命为白炽灯的5-6倍，效率为白炽灯的3-4倍。不仅电灯节电效果好，且由于发热少，还有利于空调节电。带有电子镇流器的单口荧光灯，不仅效率高，且起孤快，散光少，正在大力推广。
    b 发挥各种照明器具的功能
    照明器具具有多种功能，如合理利用可达到节能和使用方便等多重效果。如效率高并附有快起孤的电子镇流器的荧光灯，附有调光器的照明器具，附有自动开关的照明器具，附有可上下升降回转的吊转灯器具，附有遥控开关的照明器具及停电和地震时自动开灯的照明器具等。
    c 采用一室多灯，各取所需
    d 定期清灰和更换灯具
    4. 娱乐空间的照明
（1）商业照明——以照明效果和气氛为主[Page]
    地下街和购物中心等商业空间的光环境，如对构成街景的引桥、道路和广场等空间照明，除产生激奋人心的效果外，还可使购物和散步者产生愉快感。同时还可改善整个商场的气氛及使购物者容易看清商品和判断其特征。
    作为商店照明节能的重点不是采取减灯和降低照度，而应从有利于商品推销出发合理配置光源，具体应做到以下各点：
    a 因店制宜，合理配光
    从对商品的正确导购出发，合理考虑光度、照度和光色等的匹配。专业商店对基础照明可保持低调，在重点方面可针对打夯品采取适当而鲜明的点照明或照明。
    b 使用高效率光源
    以白炽灯和3波管式荧光灯为主，一部分使用可调色的小瓦数HID灯，重点照明则使用卤灯泡和反射灯泡等，特别是在鲜明的点照明方面宜采用附有热线切换的双色低压卤灯泡。
    c 选择合适的照明器具
    为适应商品陈列、季节变化和特殊情况的需要，可采用柔性好的照明器具。在点照明方面可采用沿窗帘框配线的密集小灯，在基础照明方面可采用无方向性的吊挂小聚光灯和正方形灯具等。
    d 定期清灰和更换灯具
（2）景观照明——实现夜景生辉
    由著名建筑物和公园构成的景观，通过照明可产生夜景生辉的效果，如伦敦泰晤士河畔高楼和大桥的照明所形成的景观，巴黎的埃菲尔铁塔和纽约的自由女神像的夜景，均给观光客留下深刻的印象。在日本这样的景观亦不少，如东京塔、东京都政府办公大楼、横滨的港湾桥、姬路城等处的烽火台和仙台的光之木等处。
    作为紧急节能措施，一度曾将霓虹灯全部关闭，后发现不妥方予以纠正，今后应引以为训。
    5. 移动空间的照明
（1）交通照明——引导性和安全第一。
    道路照明设施为了保证汽车司机的安全行走，必须保证在足够距离内可获知视觉信息的明亮度和必要的舒适性。其技术条件在JIS标准和建设省的道路设施标准中均有明确规定。道路照明设施以提高夜间道路的交通安全和保证顺利通行为目的。据有关报道反映，当新增或改进照明设施后交通事故即大幅下降。如英国从1987年到1995年，据在伦敦地区一般道路的64处统计，夜间的交通事故共减少了30%，日本从1991年到2004年，对东京都内和神奈川县的1’国道调查的结果，由于完善照明而减少的夜间交通事故为：一般道路14%-38%，汽车专用线为33%-54%。
    为此，对道路照明应遵循以下两点：
    ①严格遵守道路照明的技术标准
   第一次世界石油危机时，各国都曾在公路上减灯和减光，结果均给夜间交通安全带来不良影响，欧、美各国改为在保证照度下更换节能灯具。
    英国在2003年到2004年冬季，将公路照明减少50%后,城市道路的白天交通事故的死伤减少了3%-6%，而夜间却上升了12%。在此期间的死亡和重伤者达260人，由此造成了经济损失为节电金额（10万英镑）的60倍。美国亦曾将照度降低到最低水平（-6.51x），后发现不妥，2002年恢复到原照度水平，并以高压钠灯代替原来的汞灯，投资回收期为5-7年。
    在日本采取了强化事故交通安全管理的同时减光减灯，一度曾达到减灯30%-50%，直到近几年恢复到原照度，实践证明为节电而带来交通事故的上升从总体上看是不合算的。
    ②采用高效灯具
    在确保照明水平的同时并实现节电，必须采用高效灯具。1991年的道路照明设施标准中规定采用高压钠灯，它比荧光汞灯效率高1倍以上；它使用的内藏型起弧器为220W，比荧光汞镇流器的400可节电50%。
（2）街道照明——美观和治安为主
    街道照明除从安全出发需保持一定的照度外，还应从美化出发从光色和光的强度、灯具形状和合理布置等方面综合考虑。
    照明和犯罪的关系倒很明显，如1999年在神奈川县强制猥亵事件中的约40%发生在街道上；美国犯罪的75%–90%发生在夜间，据此加强街道照明后犯罪下降了50%。
据日本照明学会关西分会的实地调查，现在使用荧光灯（20W）的较多，路面的平均照度<1.11x，步行者脸面的垂直照度大多<1.11x。而作为治安照明的必要条件为：从4m距离外可辨认出对方脸面的垂直照度应为21x以上。
    为此，作为街道治安用灯的节电措施，应使用高压钠灯等高效光源和自动开关方式，以保证一般住宅区的水平照度达0.3-2.1x的水平，并在不用时自动关灯。