摘要：本文所述的高层住宅公共区照明主要是指各住宅层的电梯前室、公共过道和楼梯间的照明。目前我国在建筑照明中的电能浪费现象十分严重，照明的耗电量占到一个建筑耗电总量的30%以上，不采用集中空调的建筑中，照明的耗电量所占的比例会更高。所以，建筑照明节能是整个建筑节能中非常重要的一个方面，也是做好整个节能工作必不可少的一部分。它和每一位业主的生活息息相关，安全、舒适、节能、环保的照明设计的重要性不言而喻。然而在以往几个项目的安装及运行中，有些问题一直困扰着我们，既有技术问题，也有工程成本及运营成本的问题。本文根据以前遇到的问题，就如何更好地完善公共区照明系统，从设计规范到行业技术,从光源选择到系统控制提出自己的论述。

关键词：规范 照明 光源 控制 节能

一、有关规范

1、对公共区照明的一般要求

根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第9.2.1条规定：高层建筑的楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用前室和避难层（间）等部位应设置应急照明。根据《住宅设计规范》GB 50096—2011（2012年8月1日起实施）第 8.7.5 条规定：共用部位应设置人工照明，应采用高效节能的照明装置和节能控制措施。当应急照明采用节能自熄开关时，必须采取消防时应急点亮的措施。

综上，住宅工程楼梯间、电梯前室、公共走道等部位应设置疏散指示系统、消防应急照明系统（兼做平常照明）。而且，应急照明系统采用声光控或触摸延时等节能控制时必须有强起措施。

2、关于白炽灯的使用限制

发改委2011年发布了“中国逐步淘汰白炽灯路线图”，要求：2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期，2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯，2014年10月1日起禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯，2015年10月1日至2016年9月30日为中期评估期，2016年10月1日起禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整。通过实施路线图，将有力促进中国照明电器行业健康发展，取得良好的节能减排效果。但在特殊情况下，其他光源无法满足要求需时，应采用60W以下的白炽灯。

综上，在今后的设计施工过程中，我们首先要考虑的是以往惯用的白炽灯的替代品以及相应的控制方式。

二、常用光源

1、常用光源的发光原理及优缺点分析。

白炽灯:白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备。其工作原理是：电首先被转化成了热，将灯丝加热至极高的温度（钨丝，熔点达3000℃多），这时候组成灯丝的元素的原子核外电子会被激发，从而使得其向较高能量的外层跃迁，当电子再次向低能量的电子层跃迁时，多余的能量便以光的形式放出来了。同时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就像烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯，其属于纯电阻元件，功率因数接近于1。一般公共区每个灯泡的功率为40W，适合声光控开关控制。

白炽灯的缺点：

1）高耗能：发光效率低，不利于节能；产生的热为80%，光仅为20%。

2）寿命相对地较短一般在1000小时左右

3）颜色单一，容易损坏。

节能灯:节能灯是由汞蒸汽电离产生紫外线，紫外线使荧光粉发光的。刚开灯时汞没有完全变成汞蒸汽，所以刚开灯时光线比较暗，过一会汞完全变成汞蒸汽才会亮起来。较白炽灯发光效率高，但其发光原理决定了其不适合声光控开关的频繁启动。

节能灯的缺点：

1）有闪烁现象。

2）生产过程中和使用废弃后有汞污染。

3）由于是玻璃制品易损。

荧光灯:荧光灯又叫做日光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放电管。管內主要气体为氩气(另包含氖或氪)，另外包含几滴水銀——形成微量的水银蒸汽。水银原子约占所有气体原子的千分之一的比例。日光灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光。所消耗的电能约60%可以转换为紫外光,其他的能量則转换为热能。日光灯由灯管内表面的荧光物质吸收紫外光后释放出可見光。不同的荧光物质会发出不同的可見光。一般紫外光转换为可見光的效率约为40%。因此日光灯的效率约为60%×40%＝24%，大约为相同功率钨丝电灯的两倍。荧光灯需要镇流器辅助启动，属于电感性负载，功率因数低，占据了电网的无功功率，有省电不省功之说。对于日光灯有一种说法是：日光灯开关一次消耗的寿命相当于正常点亮6个小时。所以日光灯不适合频繁启动。荧光灯的缺点类似节能灯。

LED灯 ：发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

LED优点：

节能：白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。

长寿:寿命可达10万小时以上

环保、便于运输和安装。

LED缺点：目前开发成本高，价格相对较高。品种不是太全。

常用光源主要参数比较：

使用光源	光源光效	电源效率	光照效率	灯具效率	寿 命
LED	80流明/瓦	95%	85%	90%	100000小时
荧光灯	80流明/瓦	65%	60%	60%	1800小时
普通灯泡	20流明/瓦	/	60%	60%	1800小时

2、公共区光源的选择

设计方、开发商、承包商、供货方、运营商、甚至制造商基于不同的利益需求对照明光源都有自己的偏好，然而通过以上分析，很明显，只要LED灯的成本随着其技术的不断提高而降低，节能灯及白炽灯必然会被LED灯所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大推广使用LED灯了。当然，普通声光控开关控制LED光源也可能存闪烁的情况或其它异常，这就需要选择参数适配的产品。

三、控制系统

提起建筑照明节能，很多人立即联想到了节能灯，认为只要用上了节能灯，就实现了建筑照明节能，这是一种片面的想法，虽然节能灯比白炽灯的光效要高，但任何光源点亮的时候都是要耗电的，也需要合理的控制系统。

1、声光控开关

声光控开关电路大体都由控制电路和输出元件两部分组成，控制电路是用来感应声/光信号的，就是光线够暗了(一般小于10LX)，声音够大了(一般大于50DB)两个条件同时具备时，向输出元件送出一个触发信号，并经过一定时间的延时后，关闭这个触发信号并等待下次触发。输出元件就是接到控制电路的触发信号后，打开光源的电源主回路，通电使灯具点亮。根据不同的输出元件，声光控开关有可控硅输出和继电器输出两种。这种开关在设计安装位置时，应注意开关距离不可太近， 因为2个开关的参数总有少许差异，如果很近，即一个开关完全处于另一个开关的光照区下，就会形成一个点亮后，对另一个形成光闭锁，任何时候只能一个开关起作用。此外，要注意不可超负载，一般可控硅类的元件额定电流为0.3A，继电器不超过1A，市面上的声光控开关要求控制负荷一般不超过60瓦（就白炽灯而言）。使用可控硅输出的声光控开关比例最多，因为其电路简单、造价低。但是由于可控硅元件本身的电器特性，控制功率因数为1的白炽灯没问题，如果用来控制功率因数小于1的感性负载，如节能灯、日光灯，则因为它的电压、电流不同相位。轻则会形成开关失控，重则会损坏开关。

常见声光控开关原理图：

   

2、触摸式开关

触摸式开关也在被广泛使用，就目前来看一般用在地下室人员流动较少的地方。

常见触摸延时开关电路图：

   

SCR 组成开关的主回路，BG1，BG2 等组成开关的控制回路。平时，BG1，BG2 均处于截止状态，SCR 阻断，电灯 H 不亮。此时220V交流电经 D1--D4 整流、R3 和DW 使 LED 发光，用作夜间指示开关位置。这时流过H的电流仅 2mA 左右，不足使电灯 H 发光。需要开灯时，只有用手指摸一下电极片 M，因人体泄露电流经 R5，R6 注入 BG2 的基极，BG2 迅速导通。BG2 集电极为低电平，BG1 也随之导通，因此有触发电流经 BG1 注入 SCR 的控制极使 SCR 开通，电灯 H 就通电发光。在 BG2 导通瞬间，C1 通过 BG2 的 c-e 极间被并联在 DW 的两端，因此被迅速充上约 12V 左右的电压。电灯点亮后，人手离开 M，虽然 BG2 恢复截止状态但由于 C1 所存储的电荷通过 R1 向 BG1 发射结放电，使 BG1 依然保持导通状态，所以电灯继续发亮。当 C1 电荷基本放完后，BG1 恢复截止态，SCR失去触发电流，当交流电过零时，SCR 关断，电灯熄灭。

此外，目前市场上常见到的自熄开关除声光控开关、触摸式延时开关外，还有红外延时开关、感应延时开关等。都属于延时自熄开关类只不过后两种的档次定位更高些。为适应消防专业要求，几种开关都要求有强启功能。

经过多年的使用，就对以上各种开关的特点，性能、价格等作了比较，如表所示:

名称	价格	性能	市场品牌	使用效果	安装	寿命
声光控	低	一般	多而乱	逐渐变差	方便	短
触摸式	中	好	较稳定	不变操作	方便	短
红外式	高	好	不多	好	不很方便	较长
感应式	中	好	较少	好	较方便	较长

四、案列分析

1、普通声光控开关不适应控制节能灯和荧光灯

普通声光控灯头的接线没有零线、火线区分，之所以不宜使用节能灯，首先，是因为声光控开关的电路将市电桥式整流后用单向可控硅控制，实际上它是将交流市电变为半波电，即当可控硅关断时仍然有小电流通过，这个电流不足以点亮白炽灯，但节能灯就不同了，节能灯电路经桥式整流之后电解滤波，当这个电流流入节能灯后，经过桥式整流，电能存储在滤波电解上，当电解的电流有足够大时使节能灯发光，所以声光控开关控制节能灯就会有一闪一闪的现象，有时甚至使得节能灯不能熄灭。影响节能灯的寿命甚至使用功能。

其次，声光控开关最显著的节能特点---频繁开闭，而频繁启动恰恰是节能灯、日光灯这类灯丝预热冷光源的致命弱点，极大影响其寿命的不是连续点亮的时间，而是其开闭次数。如果稍加注意就可以发现，这种灯具往往是坏在开关的瞬间，而频繁开关等于雪上加霜。日光灯的寿命往往只标注点亮寿命(小时)，而这是在常规手动开关长时间开启的情况下的参数。其频繁开闭的大电流冲击，不仅对灯丝寿命影响极大，而且对镇流器内部元件会形成一次次过负荷冲击，造成温度持续上升而烧毁。而且频繁开启对开关本身来说也是一个冲击，易造成声光控开关损坏。这种想象在实际中屡见不鲜。 

2、声光控开关使用中出现的异常及原因分析

在辛庄回迁房项目，把原来40W的白炽灯泡换成了5W的LED灯泡，出现了LED灯泡不能熄灭的情况，后经更换开关后才得以正常运行。分析其主要原因是：如果声光控开关的执行部分是继电器则没有问题，如果声光控开关的执行部分是可控硅，那就要看LED灯的恒流源是否适应了，LED灯的恒流源种类很多，具体情况要具体对待。执行部分是可控硅的声光控开关属于二线制电子开关，开关只接在单火线中（执行器是继电器的声光控开关则需要火线和零线的接入），开关所需要的工作电流、电压只由负载经零线回路提供，因此二线电子开关按负载类型可分成：适用“阻性负载”和“感性负载”两种。开关控制“阻性负载”如白炽灯时，开关所需的工作电压利用灯丝经零线回路产生，由于灯丝需要流过较大电流才能发热发光，因此电子开关获取电压较容易，开关制作成本也比较低。开关控制“感性负载”如节能灯、日光灯、LED灯等，这些灯具都要经过电感/电子镇流器或相应的开关电源驱动，灯具才能正常工作，而这些电路电源输入端只要回路电流达到一定值时，电路就会自激启动，瞬时有输出，导致灯闪烁甚至一直处于点亮状态。所以普通用于白炽灯的电子开关，不适用于控制节能灯、日光灯、LED灯等。只有将电子开关设计成微电流供电方式，且电流必须低于这些灯具的自激启动电流，才能适合使用，这就增加了开关设计精度和成本。

另外带消防强启触摸开关与带消防强启声光控开关不能在同一回路使用。否则会造成回路中一部分灯具控制正常，其余部分长明。在周庄子项目中遇到了以上问题，住宅首层和地下一层的照明电源取自同一回路，首层用的是声光控开关，而地下一层用的是触摸式开关，出现了地下一层的灯不能熄灭的异常现象，其主要原因是两种开关的原理和相关技术参数的不同，这里特别提醒，由于每个厂家的制造工艺不同，同种控制方式的不同厂家的产品也可能出现类似问题。

3、住宅小区物业针对公共区照明的节能措施

就目前高层住宅的公共区照明情况看，多数采用白炽灯和节能灯作光源，带消防强启的声光控开关控制。在雷声的夜晚或过年的鞭炮声中，大家或许注意到了整栋楼房的公共区照明一起点亮的情况，更有甚者，楼里的防火门开关不当造成的咣当声也能点亮上下层及本层的照明灯。这些都造成了电能的浪费。有的物业人员就把防火门常开，避免咣当声造成的灯误点亮。27层的西局玉园小区有32个单元，每层6盏灯，32个单元共计5000多盏灯具。原来安装的是40W的白炽灯，物业接收后把光源换成了3W的LED灯，其节约的电量可见一斑。辛庄回迁房项目在物业移交后也把原来40W的白炽灯换成了5W的LED光源。

4、几点建议

其一是声光控开关的安装方式采用和灯头一体化安装，减少了灯头到墙上开关的配管配线，节省了各个环节的工序和成本。其二是国家统一规范声光控开关的制造标准，严格控制开关的各项技术参数。其三灯具制造厂家研制适用于安装LED灯泡的灯具，因为现有的吸顶灯内的灯泡大都是卧式安装，而LED灯泡不适宜卧式安装，而其它形式的LED光源价格又比较高。

五、发展趋势

随着科学的发展，社会需求多样化，公共区照明设计也向着丰富多彩的方向发展。现在智能照明系统充分地利用了计算机、单片机和通信技术等，将楼梯间的各种照明灯具有机地组合在一起，实现对灯具的有效控制和管理。智能照明系统的发展趋势是灯光能够根据外界输入的光强度信息来自适应地调整自身灯光的亮度，反复性地采集区域内的光强度和有无人进出等外界环境变化，使其作为输入信息，并且对用户控制做作相应的反应。在住宅公共区照明控制中普遍使用的触摸延时开关和声控延时开关有明显的不足之处，而采用红外感应开关控制存在明显的优势，将集中控制式红外感应开关系统应用于住宅公共区照明，既能达到良好的使用功能又可节约能源。新一代的智能照明控制器必将会走入我们的生活。。

 

 

白玉琢  杨卫军均为中建一局三公司机电经理

2015.6.