Введение

Как специалист по освещению, концепция плотности мощности освещения (LPD) не должна быть незнакома. Во многих проектах, особенно направленных на участие в зеленом строительстве или отборе на премию LEED общественных зданий, а также на достижение сверхнизкого энергопотребления строительных проектов, к плотности мощности освещения часто предъявляются более строгие требования. Однако из-за характера светотехнической отрасли относительная значимость производственного сегмента привела к тенденции, когда отрасль больше сосредотачивается на самом продукте, например, на оптических свойствах материалов или стандартах спецификаций, связанных с продуктом, в то время как спецификация конечного продукта, особенно концепция плотности мощности, связанной с электричеством, может быть недостаточно подчеркнута. Эта тенденция может привести к отсутствию понимания или знакомства с плотностью мощности освещения в отрасли. Целью данной статьи является предоставление подробного объяснения определения, расчета и важности плотности мощности освещения, а также обсуждение того, как обеспечить соответствие LPD соответствующим требованиям в конкретных сценариях применения, таких как уличное освещение, промышленное освещение и освещение стадионов (проверьте, чтобы увидеть решения ZGSM по спортивному освещению).

Понятие и формула расчета LPD

Плотность мощности освещения — это номинальная мощность общего освещения на единицу площади. Она представляет собой нагрузку любого осветительного прибора в любой определенной области или мощность на квадратный метр/фут осветительного прибора. Эти ватты включают потребление источников света, балластов, источников питания светодиодов (Что такое источники питания светодиодов?) или трансформаторов и т. д. Однако в светотехнической отрасли она обычно связана с допустимой мощностью освещения (LPA), разрешенной соответствующими энергетическими нормами здания. Если требования к освещению соблюдены и LPD ниже допустимой мощности освещения, чем меньше значение, тем лучше. LPD = P/S в ваттах на квадратный метр (Вт/м). Предположим, что площадь комнаты составляет 10 квадратных метров, а общая мощность осветительного оборудования составляет 100 Вт, тогда LPD = 100 Вт/10 м2 = 10 Вт/м2.

Почему LPD важен в освещении?

Соответствие стандартам энергоэффективности: Во многих странах и регионах мира установлены строгие стандарты энергоэффективности, такие как стандарт ASHRAE 90.1 в США и Стандарт проектирования архитектурного освещения в Китае. Они имеют четкие требования к LPD. Поскольку LPD напрямую отражает мощность освещения на единицу площади, строгий контроль этого показателя может эффективно снизить мощность, потребляемую освещением, тем самым снижая общее потребление энергии зданием для сокращения выбросов углерода.

Содействие развитию отрасли: ограничения LPD побудили производителей осветительной продукции активно искать технологические прорывы, постоянно улучшать световую эффективность светодиодной продукции и оптимизировать спектры продукции, чтобы обеспечить лучшие световые эффекты при соблюдении требований LPD. В то же время светодизайнеры также могут выбирать продукцию и оптимизировать моделирование освещения (ZGSM предлагает моделирование освещения для большинства случаев) в соответствии с требованиями. Все это способствует добросовестному развитию отрасли и позволяет потребителям пользоваться лучшими продуктами и услугами.

Сертификация зданий и контроль затрат: В сертификации зеленых зданий (например, LEED, BREEAM) LPD является важным показателем для оценки энергоэффективности здания. Оптимизация LPD может помочь проектам достичь более высоких уровней сертификации. Кроме того, более низкий LPD схемы освещения, используемой в здании, часто означает, что зданию требуется меньше светильников (хотя стоимость отдельных светильников иногда может быть высокой) и меньшая система распределения, что снижает первоначальные инвестиционные затраты проекта, снижает стоимость потребления электроэнергии на более позднем этапе и максимизирует контроль затрат и эффективность в долгосрочной перспективе.

Требования LPD для различных применений

LPA в уличном освещении

ASHRAE 90.1-2019, «Стандарт энергопотребления для участков и зданий, за исключением малоэтажных жилых зданий», имеет много требований к LPD. Однако после проверки этого стандарта не было обнаружено никаких требований LPD для дорожного освещения, только требования LPD для парковок и подъездных путей на парковках (Подробнее об освещении парковок). В китайском стандарте CJJ 45-2015 «Стандарт проектирования городского дорожного освещения» есть требования LPD для дорожного освещения. Он устанавливает следующие положения для LPD на основе количества полос и требований к освещению (освещенности). Конечно, в практических приложениях, чем ниже значение LPD, тем лучше, чтобы продукт был более конкурентоспособным.

Ниже мы приводим два моделирования освещения. Результаты показывают, что для достижения яркости 1 кд/м2 при расстоянии между столбами 33 метра в первом случае требуется 1800 Вт/КМ для уличного фонаря мощностью 60 Вт, в то время как во втором случае требуется всего 1200 Вт/КМ для уличного фонаря мощностью 40 Вт (уличные фонари серии ZGSM Rifle 40 Вт). Хотя обе линзы являются линзами T2M, в их распределении света все еще есть некоторые различия. У последнего больший вертикальный угол распределения света и меньший боковой угол распределения света (Что такое боковое распределение света?), поэтому он больше подходит для дорог с шириной дороги меньше высоты установки и меньшим расстоянием между столбами (ширина дороги в моделировании составляет 7,0 метров, с тротуарами шириной 2 метра с обеих сторон, а высота установки фонаря составляет 9 метров).

Требования LPA к спортивному освещению

Согласно стандарту ASHRAE 90.1-2019, требуется только плотность мощности освещения (LPD) спортивных арен (LPD < 0,73 Вт/фут²). Однако, ссылаясь на стандарт освещения FIFA C (Eh > 1250 люкс), мы можем обнаружить, что трудно соответствовать этому стандарту в соответствии с требованиями ASHRAE LPD. Упростив расчет, Eh = световая эффективность × LPD = 160 лм/Вт × 0,73 Вт/фут² = 1280 люкс. Однако в реальных приложениях коэффициент обслуживания (обычно 0,7–0,8) и рассеянный свет значительно уменьшат эффективную освещенность. Поэтому даже при использовании более эффективных ламп или выполнении более разумного моделирования освещения фактическая освещенность может не достигать 1250 люкс. В JGJ153-2016 «Стандарты проектирования и испытаний спортивного освещения» подробно изложены пределы плотности мощности освещения для освещения стадионов. Стандарт определяет LPD в зависимости от типа места проведения, высоты и уровня соревнований (уровень соревнований против цены спортивного освещения) и устанавливает требования LPD для открытых тренировочных площадок (как показано в таблице ниже). Стандарт считает, что значение плотности мощности освещения должно определяться в соответствии с отношением общей установленной мощности ламп к площади места проведения соревнований при уровне освещения, соответствующем различным видам спорта. Значение должно соответствовать положениям в таблице, но предел плотности мощности освещения не должен использоваться в качестве основы для проектирования освещения. В практических приложениях следует использовать такие методы расчета, как средняя освещенность и точечная освещенность. Сначала рассчитайте освещенность, а затем рассчитайте количество используемых ламп и нагрузку освещения (включая источники света, светодиодные драйверы и другое вспомогательное электрооборудование ламп) на основе предпосылки соответствия стандартному значению освещенности, а затем используйте значение LPD для проверки и оценки.

Lighting class as per JGJ153-2016	Lighting class as per EN12193 – Tennis as example	Horizontal illuminatio (Eh, lux)	Height (m)	Lighting power density (W/m2)
I	III	200	12≤h<20	4
			20≤h<30	7
II	II	300	15≤h<20	7
			20≤h<30	11
			30≤h<50	14
III	I	500	20≤h<25	18
			25≤h<35	21
			35≤h<40	23

LPD в освещении высоких помещений

Для внутреннего освещения стандарт ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2022 содержит много места, описывающего требования LPD для различных зданий, включая тренажерные залы, автомобильные заводы, пожарные станции, больницы и производственные предприятия. Требование LPD составляет от 0,17 до 0,92, поэтому можно рассчитать общий предел мощности освещения для различных зданий, то есть общий предел мощности освещения = площадь здания × предел LPD. Однако этот метод расчета является относительно общим, поскольку разные здания включают разные типы и количество помещений, таких как офисы, гостиные, коридоры, склады, сборочные цеха (Узнайте больше о промышленном освещении - цех), столовые и парковки на заводах. Стандарт также устанавливает разные требования LPD для разных функциональных зон (типов помещений). Стандарт рекомендует использовать метод «пространство за пространством» для определения предела LPD, то есть общий предел мощности освещения завода = ∑ (площадь каждого помещения × предел LPD помещения).

Lighting Power Density Allowances Using the Building Area Method		Space-by-Space Lighting Power Density Allowances
Building Area Type	LPD (W/ft2)	Building-Specific Space Types	LPD (W/ft2)	RCR
Gymnasium	0.75	Office ≤150 ft2	0.73	8
Hospital	0.92	150 ft2 < Office ≤ 300 ft2	0.66	8
Office	0.62	Office > 300 ft2	0.56	4
Warehouse	0.45	Manufacture falicity(High bay area)	1.24	6
Workshop	0.86	Manufacture falicity(Low bay area)	0.85	3

Кроме того, в этом стандарте также упоминается коэффициент пустотности помещения (RCR). При использовании метода «пространство за пространством» допускается корректировка пространственного допуска LPD для отдельных помещений на основе коэффициента пустотности помещения (RCR). RCR — это значение, характеризующее геометрию помещения. При расчете светотехнического проектирования он тесно связан с коэффициентом использования света, излучаемого лампой. Чем меньше коэффициент пустотности помещения, тем выше коэффициент использования света и тем меньше значение LPD (плотность мощности на единицу площади), соответствующее стандартному освещению; и наоборот, чем больше коэффициент пустотности помещения, тем меньше его коэффициент использования и тем больше значение LPD. Формула расчета коэффициента пустотности помещения: RCR = 2,5 x Высота полости помещения x Длина периметра помещения/Площадь помещения. Согласно стандарту ASHRAE 90.1, необходимо учитывать влияние коэффициента пустотности помещения на требования LPD. Вообще говоря, когда коэффициент пустотности помещения больше предела, допускается увеличение плотности мощности на 20%. При увеличении или уменьшении уровня освещенности необходимо пересчитать предельную плотность мощности в соответствующей пропорции.

Например, в обычном офисе требуется, чтобы значение освещенности составляло 500 лк, пространство имеет длину 10 метров, ширину 10 метров, а лампа установлена ​​на высоте 6 метров. Каков предел плотности мощности освещения? Давайте сначала вычислим его коэффициент полости помещения, RCR = 2,5 * (6-0,75) * (10 + 10) * 2 / 100 = 5,25. Согласно стандарту ASHRAE 90.1, предел плотности мощности для офисов> 300 футов2 составляет 0,56 Вт/м². Если индекс формы помещения больше 4, предел можно увеличить на 20%, а предел плотности мощности можно принять равным 0,672 Вт/ф², то есть плотность мощности пространства должна быть меньше 7,35 Вт/м².

Как снизить LPD в вашем проекте освещения?

ZGSM четко осознает важность LPD. В практических приложениях мы используем моделирование освещения и выбор линз, чтобы максимально снизить значение LPD. Аналогично, разработка и применение высокоэффективных ламп также является очень простым и осуществимым методом.

Разумный дизайн освещения

При моделировании освещения часто задействован параметр LPD, так как же сделать это значение в моделировании как можно ниже? Прежде всего, вам необходимо иметь определенное понимание моделирования освещения, быть знакомым с характеристиками распределения света ламп и их использованием в разных пространствах (длина, ширина и высота). Например, при освещении дорог требуемый уровень освещенности/яркости должен быть точно рассчитан в соответствии со стандартом освещения EN13201 (Стандарты уличного освещения), чтобы избежать чрезмерного освещения, тем самым уменьшая LPD. В качестве другого примера, при моделировании освещения стадиона, уменьшение высоты установки лампы может эффективно снизить мощность лампы, но это окажет определенное негативное влияние на равномерность. Из-за сложности вовлеченного контента мы не можем объяснить его подробно здесь. Если вам интересно, вы можете проверить Почему цены на спортивные светильники сильно различаются?

Разумное распределение света

Отличные светодизайнеры могут выбирать лампы с подходящими кривыми распределения света в соответствии с геометрией и назначением места применения, чтобы обеспечить равномерное распределение света, избегая при этом потерь света. В освещении внутри помещений мы можем использовать лампы с узким распределением света для узких и длинных пространств (например, полок), а лампы с широким распределением света для широких зон (например, офисов). Лампы с узким распределением света могут фокусировать свет на целевой области (например, полках или проходах), чтобы уменьшить рассеянный свет; в то время как лампы с широким распределением света могут равномерно покрывать все пространство светом и уменьшать наличие темных зон. В наружном освещении, таком как освещение стадионов и дорожное освещение, мы можем использовать асимметричное распределение света (Что такое асимметричное распределение света?), чтобы фокусировать свет на стадионе и дороге, при этом минимизируя блики и рассеянный свет. Такая конструкция может не только улучшить равномерность освещения. Что еще более важно, она также может уменьшить LPD световых решений.

Улучшите эффективность светодиодного освещения

Повышение эффективности светильников является эффективным способом снижения LPD. С момента своего основания в 2005 году компания ZGSM занимается исследованиями и разработками высокоэффективных светодиодных ламп. Эти меры включают выбор высокоэффективных светодиодных чипов, использование высокоэффективных светодиодных драйверов (обычно >0,90) для снижения энергопотребления и использование линз и стекла с высоким коэффициентом пропускания для снижения ненужных потерь света внутри лампы. Компания ZGSM достигла значительного прогресса в этом отношении. Ниже приведены светодиодные уличные фонари ZGSM с различной световой отдачей (Что такое световая отдача?) в разное время. Если вам интересно, проверьте, чтобы узнать больше подробностей.

Краткое содержание

Плотность мощности освещения (LPD) является ключевым показателем для современного проектирования освещения, который устраняет разрыв между энергоэффективностью, экологической устойчивостью и экономической эффективностью. В этой статье мы узнаем о концепции LPD, о том, как она рассчитывается, и о ее требованиях в различных сценариях, таких как уличное освещение, спортивное освещение и освещение высоких пролетов, что может помочь нам принимать обоснованные решения, соответствующие реальным потребностям и отвечающие нормативным стандартам. Благодаря правильному проектированию освещения, тщательному распределению света и использованию высокоэффективных светильников, таких как светодиодные лампы ZGSM (Подробнее о светодиодных светильниках ZGSM), мы можем добиться значительной экономии энергии, т. е. снизить энергопотребление проекта освещения без ущерба для качества освещения. Это не только позволяет проектам соответствовать нормативным требованиям и минимизировать потребление энергии, но и побуждает производителей светодиодных светильников оптимизировать производительность своих светильников (линзы и световую эффективность) и предоставлять своим клиентам оптимизированные имитации освещения.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные случаи

Люди также спрашивают