关键词：民用建筑；照明；LED光源
引言
目前，我国开展低碳经济的目标是以相对较低的碳排放实现可持续发展和现代化建设，首要着力点在于大幅度降低单位GDP的二氧化碳排放量。在电力能耗中照明能耗占据一定的比例。依据国家发改委提供的数据，全球照明用电约占总用电量的19%，我国照明用电占全社会用电量的13%左右。可见照明节电的潜力是不可忽视的。在此背景下，LED照明产业逐渐成熟。民用建筑领域是城镇的重要基础设施，是国民经济和大众化的一个重要场所。我国正在大力扶植城镇化发展，能够说城镇化的发展给建筑领域的节能包括绿色照明提供了广阔的空间。它将LED照明引入更广阔的范畴。
1LED光源与其他光源的比较
电光源按照其发光原理可分为热辐射光源、气体放电光源和固体光源三大类。白炽灯是历史最悠久的灯，应用极为广泛。它的优点是结构简单、价格低廉、使用方便、显色性好；缺点是发热大、发光效率较低、使用寿命较短。由于白炽灯不够节能，目前已逐步被淘汰。荧光灯包括普通日光灯和紧凑型荧光灯。荧光灯的优点是发光效率要比白炽灯高得多，在使用寿命方面也优于白炽灯；缺点是荧光灯的显色性较差（光谱是不连续的）特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，应采取措施消除频闪效应。目前，紧凑型荧光灯正逐步替代白炽灯。但是标准的紧凑型荧光灯启动时间较长，如果启动次数频繁，会大大缩短其使用寿命。如果启动次数增加3倍，其寿命将会缩短50%。LED光源凭借其体积小、功效高、色彩丰富、启动快、控制方便等诸多优点迅速成为继白炽灯、气体放电灯之后的新一代照明光源。表1是照明工程中常用的几种光源比较。
2LED光源在民用建筑外立面照明中的应用
LED在建筑物室外照明中的应用主要表现在与建筑物外墙的一体化应用。根据建筑立面的不同建筑方式和材料，LED建筑照明应用将有所不同。一般来说，外墙材料包括玻璃，金属，石材，混凝土，木材，塑料，纸张和其他特殊材料。LED照明的接头通常与建筑物表面材料的外表面或支撑外表面的骨架结合在一起。
2.1玻璃材料外墙
玻璃材料对照明装置的隐藏有更高的要求，但它们也更有可能显示出光线。关于当今大量的玻璃幕墙建筑，建筑照明的要求更加凸显。对于玻璃幕墙，LED灯具不能成为影响白天室内人员观看的障碍因素。
2.2塑料外墙
对于具有透明塑料表面的建筑物，通常使用的材料是PVC，聚酯，PTFE和ETFE材料。一般结构方式包括塑料板和面板，拉伸结构，可充气结构和顶棚结构。透明塑料较高的透光率使得这种材料更适合非投影照明的内部透光照明。特别是半透明塑料材料能够携带光线，因而能够产生更均匀的光效。从塑料材料的构造方式能够看出，其支撑构件通常能够是灯的安装位置，或直接成为照明的目标，通过立面表现出来。
2.3木质外墙
木材能够通过加工制造成各种装饰材料。这些装饰材料按照一定的顺序排列一般会在立面上产生特殊的视觉效果。常用的木材和木制品包括原木和圆形构件，胶合层压木，成型板，木瓦和木板，层压木皮，结构木皮，碎石板，木纤维板和水泥纤维板等。木材比其他材料更简单加工，并且本身能够是照明元件，或者能够将其用作照明设备所附着的结构。木门面照明建筑应用更加灵活。带状木材能够开槽，能够在其中嵌入低功率LED灯，木制百叶窗式门面能够用来挡住灯具，同时能够照亮百叶窗后面的立面，并且能够传输光线通过百叶窗的间隙形成内部透明光，也能够使用小型LED功能在木材空隙之间照明。
2.4砖，石头和混凝土外墙
对于砖，石头和混凝土外墙的建筑物，通常运用两种类型的照明。一种是嵌入式LED灯，用作立面上点光源形式的景观照明，可与建筑立面良好融合。LED泛光照明是另一种用于砖石，石材和混凝土外墙的常用照明方法。如果LED灯与石材有机结合，则需要将其隐藏在立面的细节之后。如建筑挑衅，遮阳篷或其他装饰或功能突起。由于LED灯具很小，因此它们更容易隐藏在这些组件后面，比其他光源更容易实现建筑照明。值得注意的是，由于这种安装方式，灯具更靠近建筑物内部，灯具的配光需要专门设计，以保证灯光能均匀地投射到建筑物中，避免在光线附近形成强光点，并且远离光线。少于照明。
2.5金属外墙
金属建筑外墙由金属板，钻孔金属板和金属网构成。常用材料包括耐腐蚀钢，青铜，铅，铝，黄铜和钛锌合金。由于金属材料门面构件通常通过预制生产，所以能够精确地控制尺寸。与其他材料相比，更容易与照明装置结合形成车身预制构件并增加建筑照明的程度。金属面材和金属骨架（横梁，立柱等）能够作为建筑照明的连接点。
3LED光源在办公照明中的应用
目前，LED光源已应用在楼梯间、走廊、卫生间、地下车库等场所。但是LED应用在办公照明的研究甚少。随着LED光源技术的不断发展，其成本大幅度降低、光效在不断提高，LED室内功能性照明将会得到普及。下面以某公司三层办公楼照明改造为例，该办公楼每层建筑面积800m2，总建筑面积2400m2，比较并分析改造前后的耗电量、维护费用、配电实施费用等，见表2—表5。该办公楼工程改造安装费用的计算如下：新建工程安装及管理费用﹙不含设备及主要材料﹚经测算为40元/平米改建工程为40元/平米×0.7=28元/平米该办公楼总改造费用为28元/平米×2400平米=67200元经济效益分析计算如下：此项目用LED日光灯600只，单价130元/只，总购灯费用为7.8万元，加上办公楼改造费用6.72万元，总计14.52万元。本项目3层楼LED日光灯管前三年可节省6.37+2.97+2.97=12.31万元，则三年多一些的时间即可收回投入成本，按照平均每天灯管使用6小时、一年365天计算，LED灯管可用寿命为13年，则剩下10年节省费用为2.97万×10（年）=29.7万元。如果办公楼为10层、20层，对其进行照明节能改造，则效益更加明显。
备注：单支灯管一年节省电费34.5元，3层楼灯管数量总计600支，则3层楼灯管一年节省电费20700元。
注：表中参数的计算条件有：（1）目前传统日光灯管电子镇流器，效率在75%，LED日光灯管效率在95%以上；（2）按照每天工作6小时、一年365天、企事业用电电费0.9元/度计算。
4LED 在民用建筑照明中的应用
LED 光源具有不频闪，调光、控制方便，功率可随意选定，容易满足 LPD 值的节能要求等诸多优势。随着 LED 光源技术的不断发展，其性价比在不断提高，其在室内功能性照明的应用将会得到普及。当前，LED 灯具比较适用于楼梯间、走廊、卫生间、地下车库等场所照明应用。而楼梯间、走廊、卫生间等场所应用红外 LED 灯后，不存在散热问题，人走灯灭，灯具造价必然下降，同时也保证了LED 灯具的使用寿命，该处投资很快便可收回。白炽灯现已基本被淘汰，由节能灯所代替，但是感应灯的频繁启动会使节能灯的寿命大大缩短，并且节能灯的启动很慢，不能满足感应灯具白炽灯的替换功能，因此目前普遍用 LED 灯取代白炽灯。地下车库的大部分照明基本为长明灯，造成了能源的大量浪费。采用 LED 照明灯，可根据点亮LED 个数实现可调，将该灯具与红外移动传感器及智能控制器相结合，有人有车时，LED 照明呈满功率运行，满足照度需要，无人无车时，照明灯处于休眠状态，维持在安全所需的最低照度，从而实现地下车库的照明节能。表 6 是卫生间、楼梯间等 LED 灯红外控制技术经济对比表。
5LED光源在民用建筑照明中尚具有的问题
LED照明技术的持续发展，LED光源在民用建筑照明内的运用会持续普及。但是，当前LED在民用建筑照明应用中尚具有以下问题：（1）LED产品品质高低不齐。我国LED厂家众多，类别繁琐，有些LED产品品质尚具有一些问题，无法符合工程应用的质量需求。（2）LED室内照明灯具的性价比较低，价格过高，对LED在室内照明中的推广运用具有较大的影响。（3）LED具有电源转换乃至散热不好的问题。当前，LED光源的使用时间并不能满足100000小时，而真实使用时间大约为50000小时左右。以上问题均在某种程度中阻碍了LED光源在民用建筑照明里的运用。
结语
本文对LED在建筑领域的应用进行了一些剖析和展望。因为民用建筑涉及面广，很多具体工程还需根据实际面临的一些问题进行具体剖析。LED照明是一个新兴产业，无论是商业化，系统化还是标准化都需要完善。随着LED照明技术的不断发展，LED照明产品的性价比将不断提高，LED照明的应用范围将越来越广泛，其在民用建筑照明中的应用也将得到推广。
参考文献
[1]沈雅兰.LED光源在民用建筑照明中的应用[J].照明工程学报，2017（3）：98-100.
[2]沈雅兰.LED照明在办公建筑的应用分析[J].中国照明电器，2017（6）.
[3]孟庆超，赵树铭.探讨LED照明在民用建筑中的节能应用[J].江西建材，2015（13）：297.
论文作者:宋明彪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/27
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