灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用

第一篇：灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用

灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用

摘 要：本文主要根据照明应用场合的具体情况分析，在灯具光学设计时充分考虑CIE关于绿色照明的理念和要求，首先选择短弧，高光通或高显色性和高流明维持率的光源，其次采用模块化设计全方位组合不同反射功能的反光罩和遮光罩，控制光的投射方向和光束形状，同时改善照明灯具控光材料的光学性能，提高灯具的光输出效率，降低灯具溢出光及偏射光，减小人工照明形成的天空杂散光，提高照明场合的照明水平和视觉舒适度，控制光污染，节省能源，降低照明成本。

关键词：光学设计（optics design）；照明灯具(luminaire)；绿色照明(green lighting)； 溅射光(spill light)；

一、引 言

灯具作为照明单位器件，从功能方面可划分为机械结构及安装系统、电器及照明控制系统和光学照明系统，这三者相互作用，相互依赖，相互交融组成一个完整的灯具。其中灯具光学照明系统是实现灯具照明功能的终端执行部件，该系统主要包括光源和控光系统，它的工作最终体现灯具的使用性能。“绿色照明”是一个针对照明场合的要求，它的科学定义为：通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。“绿色照明”是20 世纪９０年代初期照明行业提出的一个全新方针，它的出发点是节约能源、保护环境。实施绿色照明的宗旨是发展和推广高效照明器具，节约照明用电，建立优质、高效、经济、舒适、安全、有益的环境，绿色照明不仅要求节能，还要在满足对照明质量和视觉环境条件的要求下实现节能，因此不能单纯依靠降低照明标准来实现上述目的，而是要提高整个照明系统的节能能力，在同样的照明标准和照明质量下用通过更少的灯具和更低的功率消耗来实现。

二、基于绿色照明理念的灯具光学设计

照明系统的节能主要从两方面进行：一是研制和推广应用高效优质的照明灯具；二是提供合理的照明控制系统和工程应用。研究高效的照明灯具主要是从灯具光学系统的设计出发，合理选择灯具光源，科学设计灯具光学系统形状，采用性价比合理的反射材料和折射控光材料。

（一）光源的选择

电光源的发光原理不同、制作工艺不同、材料不同，则发光效率就不同。单位功率发出的光通量称为发光效率（以下简称光效），更确切地说就是电光源的发光能力。照明要节电，首先尽量提高电光源的发光能力，让尽量少的电能产生尽量多的光。金属卤化物灯的光效已接近甚至超过了1001m/W，有专家预计2010 年光效可达1201m/W，是泛光照明、道路照明和高大厂房照明的主要光源；高压钠灯光效已达1501m/W，是目前光效最高的照明光源，多用于道路照明和泛光照明。

在实际的照明应用中，片面追求光源的高显色性和高色温，能造成极大的能源浪费。在一些体育场馆的泛光照明中，一般都采用１０００～２０００Ｗ的大功率金属卤化物灯，按显色指数通常分为６５（或８０）、９０两种；按相应的色温分为３７００Ｋ（或４０００Ｋ）、５６００Ｋ两种。后者通常应用于国际性的彩电转播、奥林匹克运动会、“世界杯”比赛以及高清电视转播中；前者用于日常的训练、比赛、彩电转播中。在全球不同地区如北美和欧洲，其执行的标准也有较大的差别，现行的体育照明标准对此要求也有所不同。不同显色指数和色温的光源其光通量有明显差别，以１０００Ｗ的金卤灯光源为例。显色指数为６５的金卤灯光源光输出为１１００００Lm，而显色指数为９０的金卤灯光源光输出仅为９００００Lm。前者的光通量高出后者约２０％，意味着在同样的照度水平和照度均匀度要求下，后者可节能２０％左右。

现有金卤灯结构分为单端金卤灯和双端金卤灯2 种（图1），每种金卤灯又可分为长弧发光管和短弧发光管两种(图1)，应用于不同的灯具中。比较这些产品特性可以发现，短弧双端金卤灯具有以下特点：允许灯具系统的设计更加简洁，并使精确的光学系统具有较高的效率、良好的光束控制能力和最低限度的溢出光；燃点位置位于水平方向±5°以内，有助于金卤灯性能的稳定；但是在工作时，灯的封装部位将暴露在空气中，因此必须控制灯具温度，灯与灯之间颜色差异较难控制。单端短弧金卤灯同样具有自己的优势，特别是在对眩光、外溢光的控制以及灯具的精确配光方面：也可以精确地控制光线，提供更多的配光选择、良好的外溢光及眩光控制、透明管状外玻壳、高光效等；如果保持水平方向±5°以内的燃点位置，可以最大程度地降低金属卤化物灯固有的色差，初始及燃点寿命期间均具有很高的光效，灯具寿命比双端金卤灯长，灯与灯之间的颜色差异容易控制。根据金属卤化物灯具的特性，当灯管处于水平和垂直状态时被点燃，灯具的燃点效率最高。一般灯具安装在灯杆或者马道上时，灯具的瞄准角度与水平方向会有一个２５°～４０°左右的夹角，此时，灯具的倾斜系数较低，总的光失系数降低，灯具的利用效率下降，必须使用更多的灯具才能达到这一照明效果。使用Ｚ形光源。

（图2）时，通过灯管Ｚ形的校正，可使灯管基本处于水平状态，提高灯具的倾斜系数，提高了灯具的利用效率，减少灯具的使用数量，有效节约了电能。同时，采用Ｚ形光源后，结合灯具的设计，部分本来投射到空中的外溢光通过反射器的反射被重新投射到场地中，从而提高了灯具的效率，使场地内可供利用的光能提高了２５％左右，并且减少了对周边环境的外溢光污染和场地内眩光。在没有配置外置眩光控制器的情况下，可减少外溢光达５０％左右；选用外置眩光控制器后，外溢光可减少９０％～９５％。

（二）灯具控光器件的设计原理

1．灯具光学设计与照明节能的关系

灯具是光源、灯罩和相应附件组成的总体。灯具的光照主要特性，一是配光性能；二是灯具效率；三是防止眩光特性。灯具的主要作用是让光依人们需要按一定的规律分配。光源在灯具内发光后总会损失一部分光，灯具发出的光通量与光源光通量之比称为灯具效率，灯具效率高意味着光在灯具内的损失少，发出光多，意味着节能。各种灯具的效率差异很大，大致在30%～95%之间，如窄光束的投光灯一般在30%～50%左右，为了提高灯具效率，灯具光学系统设计就显得非常重要。

不同分类的灯具，照明要求不同，光学系统设计所要关注的内容不同，灯具的分类方法很多，若从光分布图看，可分为三种形式。１、双向非对称式，2、单向对称式，3、双向对称式，4、轴对称式 3。按照照明设计要求对灯具分类，可分为：１、室内照明灯具，２、泛光及投光照明灯具，３、道路及庭园照明灯具。按照使用场合分类就更多。

就灯具使用而言，泛光照明用投光灯功率大，亮度高，又布置在建筑物附近，极易对路人造成眩光，对周围建筑物内的居民造成光干扰。因此，在进行照明设计时，对灯具的选型及灯具安装位置的选择都要充分考虑，应尽量减少溢散光，灯具的位置和投射角度要合理，要提高泛光照明利用系数（被照表面所得到的光通量与光源发出的光通量之比值）。国际照明协会规定了７种最基本的灯具配光曲线（图4），也有部分灯具提供更多类型配光曲线，以满足市场的不同需求。

道路照明的范围十分广阔，覆盖了城市乡村的大小街道。其最重要的功能是为驾驶员提供安全的照明，尤其是高峰期间在市中心交通混乱的区域，对照明的要求是非常高的,表一是常见道路照明功率密度限值。道路照明能源消耗占整个照明能源消耗的比重很高，依照2002 年数据，全国道路照明灯光盏总数将超过1200 万只，以市场用量最大的 250W 高压钠灯做计算基础，每只钠灯的年耗电量为： 250×1.15(电感镇流器的电耗)×11.5h÷1000×365 天h=1200 度。所以灯具光学性能对节能至关重要。当前的灯具相关标准已经对灯具光强分布、灯具效率和眩光限制提出要求。对于灯具效率，常规道路照明灯具效率由60%提高到70%，泛光灯效率由55%提高到65%，分别提高了10%。因此灯具性能要高于标准要求实现配光分布，效率及眩光控制，必须进行科学合理的灯具光学系统设计，传统道路照明的配光特征曲线如图5 所示。

室内照明灯具光学设计对节能减排也起到重要作用，比如办公室照明多采用格栅灯，如果格栅和反射器能够科学设计，提高格栅灯的效率，那么节能效果就相当明显。当前格栅灯满足CAT II 眩光控要求的效率大多50%～60%，而且光分布也不是很好，要保证办公室照明的基本要求，就需要更多数量的灯具，会造成能源浪费。现在一些著名企业都推出灯具效率在70%以上的优良眩光控制格栅灯，照明质量得以改善，而且立刻节能10%以上。还有就是厂房和仓库的照明，目前大多使用HID 光源的工矿灯，HID 工矿灯的效率大概在60%~80%之间，如果采用荧光灯管的高挂灯，科学设计其光学系统，则眩光控制要求比HID 工矿灯好，灯具效率可达90%以上。比如采用6X54W 高效荧光灯管的高挂灯照明效果与采用400W 金卤灯的工矿灯相当,但可节能20%以上。图6 是一些室内照明用典型灯具的配光特征曲线。

2．灯具光学系统设计原理

灯具光学系统就是灯具使用光源，遮光罩（灯罩）和反射器（灯杯）组成的具有相互位置关系的整体，是灯具结构一个子系统，是实现灯具照明功能最直接的、也是最终的执行系统。灯具光学设计就是利用几何光学原理设计由复杂非自由曲面组成的反射器和遮光罩，使光线射向所要求照明方向的一种办法。在灯具光学设计中，评价灯具光学性能的主要因素是被照平面的照度及照度均匀度、灯具输出的光通量、灯具眩光等。有许多因素影响灯具光学功能的评价，诸如使用场合照明的要求，照明空间的布局与结构，被照面的表面特性、背景光强、墙面的反射甚至人眼的特性，眩光及溢散光控制和亮度比控制等。

目前反射器和遮光罩工作面形状都是由很多自由微曲面组成，反射曲面的形成采用多曲面反射配光设计法（图7），灯具的反射器由许多片不同的反射片嵌在反射罩内组成（图8），采用３６０°角布置，反射器可以组合成不同形状，不同功能的小反射曲面组合成特定光反射功能的子模块，以实现特定的光反射功能,采用这种布置方式对光线的控制更加精准，进一步减少了外溢光，提高灯具的效率。反射片的不同组合搭配，能够形成多种配光曲线。在新开发照明灯具时只需按照配光要求组合反射器模块，就可以实现特殊要求的配光设计，从而在应用中选择合适的配光，做到合理投射和利用光线，以达到最佳的照明效果。这样做一则减少灯具开发进度，二则便于通过改变局部反射器模块形成新的配光，灯具结构不需要太大改动。采用模块化设计全方位组合不同反射功能的反光罩和遮光罩，减少内部反射次数，控制投射方向和光束形状，原本投射到非照明区域的散射眩光、溢出及偏射光和人工照明形成的天空杂散光得以减少。可以提供一个舒适、清晰自然的照明环境，同时节省成本，降低能源消耗。

3．照明灯具控光器件材料的选用

灯具的反射面应尽量选用高反射比的材料，灯具上的透光罩应尽量选用透射比高的材料，以提高灯具的效率。目前多数投光灯的反射器材料大多采用铝型材厂提供的用于照明的铝板，如安铝，美铝、意铝、法铝等品牌的铝板，国产铝主要是甘铝、贵铝等。在设计反射器时为了保证工作平面上照度的均匀性，一般多采用锤纹或是雾面材料(图9)，但缺点是光线漫射会造成灯具出光率降低，而且不易形成窄光束配光，造成照明眩光，与绿色照明的宗旨相背离，根据笔者灯具设计的经验，可以考虑反射器多采用高反射率的镜面铝板（图9），整个反射器采用多自由反射曲面的组合，而不是当前一大块曲面的反射形式，便于实现灯具光束的控制。虽然反射器加工成型成本会增加，但从长远考虑，考虑节能的费用，加工成本增加的费用完全可以补偿，利用镜面反射材料代替一般的雾面材料，灯具出光率提高10%以上，利用镜面材料代替锤纹铝材，提高出光率5%以上。另一个方面是有关折射罩材料的选用，由于光线以大入射角入射透镜，则在入射表面形成较强的反射，真正进入透镜的光线就会减少，降低灯具出光率。比如非对称配光的投光灯具为了在工作平面形成均匀照度，希望在垂直平面内灯具的最大光强角度较大，比如60º，一般的设计也在40º以上，但是出现的问题是当光线以较大入射角照射到玻璃表面时，玻璃表面反射率将增加，穿透玻璃射出的光线将减少，从而影响灯具的出光率，所以在选择泛光灯具折射器时，考虑在玻璃内表面涂镀增透膜或采用防反射玻璃，以提高灯具的出光率。只有根据要求合理选择灯具的反射器材料和折射器材料，再结合多曲面反射的配光设计，全面提高灯具的出光率，降低照明能耗，减少眩光，真正实现绿色照明。

三、典型灯具光学设计示例

GE 在灯具新产品研发过程中，特别注意灯具的光学系统设计，考虑如何提高灯具的光输出效率、灯具溢出光控制和良好的灯具配光分布，以期实现最佳的照明功能。这里就不同类型的灯具光学设计作一个简要的概述。

图10 是一款新型HID 隧道灯的光学系统和反射器的制作模型，为了节省成本,该反射器使用隧道灯常用反射器材料,只是在反射器形状上设计采用自由曲面,利用该反射器获得的灯具配光分布特征曲线如图11 所示，该灯具相对传统的隧道灯具不但光输出效率高达75%以上，而且是全截光灯具，灯具照射面积大，可使用相对较少数量的灯具实现隧道照明所要求的均匀度和平均照度。目前市场上HID 隧道灯具的平均效率大概65%～70%之间,可以节能5%～10%,由于照射面积大,可以采用较少灯具,参照150W 高压钠灯能耗,也可节省5%～10%左右。

图12 是一款新型格栅灯的光学系统以及配光曲线特征，反射器形状设计采用自由曲面,利用该反射器获得的灯具配光分布特征曲线如图12 所示，该灯具光输出效率实测高达75%以上，眩光控制等级满足CIBSE LG3 CATII 的要求，灯具配光曲线为典型的∆配光,灯具照射面积大，可使用相对较少数量的灯具实现隧道照明所要求的均匀度和平均照度。相比传统灯具，由于照射面积大,光输出率高,可以采用较少灯具满足办公室照明要求，参照3X28W 荧光灯能耗,也可节省10%左右。

图13 是一款新型荧光灯光源高挂灯及其光学系统，这款灯具主要替代400W HID 光源高挂灯，反射器形状设计采用自由曲面，利用该反射器获得的灯具配光分布特征曲线如图14 所示，该灯具光输出效率实测高达91%以上，灯具在γ角75°方向最大亮度不超过3000cd/m2（6X54W）,所以眩光控制很好，而且灯具照射面积大，可使用较少数量灯具实现工厂仓库所要求的均匀度和平均照度。相比传统灯具（400W 金卤灯高挂灯）,考虑能源消耗和灯泡更换成本，一年可节省费用16%，具有显著的经济效益。

图15 是一款传统道路灯反射器，采用高纯铝深拉延成型，表面进行氧化处理，由于反射器形状不规则，表面抛光困难，所以反射器镜面反射率很难提高，灯具光效和配光形状很难改善，反射器成型废品率高，目前使用传统反射器结构的全截光路灯出光效率大概在70%～80%之间.灯具配光分布特征曲线如图15 所示。依据光学原理设计新型的道路灯反射器，该反射器采用传统成型技术，也可以提高灯具效率到85%左右，即可节能5%～10%，而且道路侧光输出高，灯具有效效率高，节能就更加显著,如图16 所示。

投光灯光学系统设计也相当重要，良好的设计不但可以控制灯具的光束形状，而且完全能够按照明场合所要求的光束角及配光形状设计反射器，不但可以提高灯具的有效效率，而且可以控制灯具的溢出光和溅射光，造成不必要的光污染和眩光。图18 是一款2000W 投光灯的光学系统模型，设计50%光束角是6 度，灯具效率可达80%。一般窄光束大型投光灯光输出效率大概50%左右, 较好的设计也在60%～70%之间，所以灯具光学系统设计在泛光照明中的节能更加显著.这种窄光束的投光灯在因其在反映面上亮度一致，在垂直面上光分布过渡自然，与夜特空成明显的对比，显示了光的力度；灯具向上仰角大，光强峰值与地面的夹角在抑制眩光的范围内，并且尽可能扩大了被照面和周围环境的亮度，所以不会出现失能眩光。

图19 自由曲面拼接投光灯反射器样品

总之，对于照明灯具，特别是泛光照明、道路照明、室内照明灯具，今后的发展方向是进一步改善灯具使用的光源，比如新型LED 光源，同时要结合新型光源科学设计灯具控光器件，提高灯具的光输出率，实现照明节能的最终目的。基于上面的分析，我们可以看到，灯具光学系统在照明节能减排中占据相当重要的位置，所以我们的设计人员要不断学习，不断创新，设计出更多更好的照明灯具，为环境照明服务。

第二篇：论LED新型灯具在高校节能减排中的作用

论LED新型灯具在高校节能减排中的作用

北京语言大学后勤管理处孙伟

2008北京奥运会上LED产品的应用规模空前

第29届北京奥运会的开幕式以其宏大的气魄展示了中国5000年的璀璨文明，在这台大气恢宏的开幕式演出中，LED产品得到了大量应用，无数颗LED将体育场打造成数字时代的多媒体空间。开场的巨大卷轴打开了一个4564平方米的巨大LED屏幕，这是迄今为止世界上最大的单体全彩色大屏幕，构成历届开幕式面积最大的一个舞台，上面铺了４万４千颗LED，是科技含量非常高的一个巨大平台。LED制造的光影效果和表演密切结合，幻化出各种图案，将观众引入梦幻般的世界中。在开幕式表演中升入空中的“梦幻五环”，也是由４万５千颗LED在一张大网上描绘而成。连演员身上的演出服也缀满了一颗颗LED，随着演员阵形变化，让星空降临人间、“鸟巢”幻影重现„„

在2008年北京奥运会上，秉承着举办出一届绿色奥运、人文奥运和科技奥运的理念，LED产品作为一种具体的产品形态和新技术的应用将以上理念进行了完美诠释。LED产品不仅为开幕式增光添彩，而且在奥运会各个环节都发挥了重要作用，全面助力北京奥运会。

水立方留给人们的印象是蓝色的外观，这实际上是由气枕里面安置的LED灯所控制的。投资5100万元的水立方LED景观照明系统面积达5万平方米，整个水立方的气枕中安装了49.6万颗大功率的LED，通过自动化系统的控制，三种基色可以自由组合，能呈现出你所能想象的任何一种颜色。

在北京奥运会36个比赛场馆和众多训练场馆中使用的LED全彩高分辨率显示屏，其产品总值已接近5亿元，开创了奥运会历史上大规模使用LED照明技术的先河。

北京市严重拥堵的交通曾经被视为2008年北京奥运会成功举办所面临的重要挑战性问题，因此交通信息服务被作为奥运交通保障体系的重要环节。通过LED显示产品为公众提供动态交通信息服务，成为京城一道亮丽的风景线。到目前为止，北京全市范围内LED交通可变情报板总数量已经接近300面，遍布北京市快速路系统和城市主要道路，形成了覆盖范围大、受众群体广、智能化水平高、居于国际领先水平的先进的交通诱导系统。

可以说，2008年北京奥运会所采用的LED产品从数量到技术水准以及应用方面都达到了一个新的里程碑，以节能、环保、寿命长、色彩丰富等优点著称的新型高效固体光源——LED成为支撑北京绿色奥运、人文奥运、科技奥运的重要力量，为2008北京奥运会增添了绚烂异彩。

LED产品在照明工程中的应用

LED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，过去10年来在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。LED以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。LED寿命理论上长达10万小时，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。由于采用低压运行，几乎可达到100％的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色。经过

二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。

传统的ＬＥＤ主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛，而本文要强调的是白光LED技术在通用照明领域的应用问题。随着亮度增加和价格降低，白光LED在通用照明领域的市场潜力越来越大。白光LED在通用照明产业的使用，将对国家或地区的能源策略和环保策略产生积极的影响。

白光LED魅力四射，优点多多。除了寿命长、耗能低之外，白光LED更大的长处有四点：一是应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；二是环保效益更佳，由于光谱中没有紫外线和红外线，没有辐射，属于典型的绿色照明光源，而且废弃物可回收，没有污染；三是控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光；四是响应速度快。市场上已有销售的大功率白光LED光效已能达到100lm/W，美国加州大学固态发光及显示中心已开发出发光效率为200lm/W的白光LED，这意味着一只1W的白光LED和一只20W白炽灯发出的光是等效的，而白光LED能量消耗只有白炽灯的1/20。

白光LED的市场，是被LED业界看好的具有强大市场潜力的照明光源市场。根据美国一家公司的预估显示，全球照明光源市场平均每年以5%的成长率稳定爬升；其中，白光LED较易进入的是白炽灯泡及荧光灯市场，此两项产品是民用照明最普及的光源，未来白光LED的市场潜力可说是相当的巨大。

白光LED照明产业的发展将影响到一个国家和地区的能源战略和环保战略，因此，各个国家纷纷进行将LED半导体照明产业列为国家重大发展进行支持，我国台湾地区也投入巨资进行研究和开发。国际性大公司如通用电气、西门子、飞利浦、惠普等都已积极投入白光LED 的研发工作。

在全球能源价格高涨的情况下，节能降耗比过去任何时候都更为重要，全球通过国家政策导向或强制执行的节能目标比过去更为明确和急迫。日本、美国、欧盟、韩国等相继推出国家半导体照明计划，全球照明巨头之一飞利浦更是宣布2016 年前分阶段完成关闭所有的白炽灯生产体系。我国台湾地区也计划全面淘汰白炽灯泡，改用LED照明，预计2010年起陆续停产白炽灯，2012年底将全面停止使用白炽灯泡。该计划第一步将首先从公共部门开始禁用白炽灯，更换照明设备时不再使用白炽灯，全面改用省电灯泡或LED灯。预计公共部门将在2009年第一季全面淘汰白炽灯，改用LED灯，而到2012年底，全台湾地区将全面停止使用白炽灯泡。台湾地区能源局长表示，“未来若全面淘汰白炽灯泡，改为LED照明，每年将可节能达41%。”

我国政府也非常重视LED照明产业的发展，早在国家863计划中就将“半导体照明工程”作为新材料领域的重大项目进行研究，2003年我国半导体照明工程全面启动，于2003年6月17日宣告成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”，同时把上海、大连、厦门、南昌和深圳等五个城市设立为国家半导体照明产业示范基地，半导体灯替代传统灯已是大势所趋，LED照明产业获得了前所未有的发展机遇。

LED产品在高校节能减排中的作用

（1）节能减排对维持我国经济可持续高速发展具有重要战略意义

加快建设资源节约型、环境友好型社会，是党中央、国务院在新形势下做出的重大战略决策，建设节约型校园是教育系统落实这一战略决策的重要举措。高等学校是培养人才和促进科技进步的主要阵地，深入开展高等学校节约型校园建设工作，不仅可以促进学校本身的能源资源节约，降低办学成本，在社会起到示范和带动作用，还有利于促使广大学生树立节能环保意识，掌握节能环保技能，对我国经济和社会发展产生深远影响。根据教育部和建设部联合下发的“建科

[2008]90号”文件精神，要求各学校在“十一五”期间总体节能目标是：实现已有用能项目人均用能在2005年所耗能量的基础上降低15%。因此各学校要完成此项工作的任务非常艰巨。

（2）高校能源使用成本惊人

我校在教育部直属高校中算是比较小的学校之一，但我校每年所用电费都达到上千万，2006年所用电费为1209万元，2007年所用电费为1140万元。如果照明用电占总电量按22%估算，那么我校仅仅用于照明，2006年为266万元，2007年为251万元，能源使用成本惊人。

（3）传统日光灯维修成本惊人

据我校水电维修中心统计，从2007年8月~2008年8月一年时间内，我校教学区共维修和更换日光灯9968条，学生宿舍区共维修和更换日光灯15030条。如果把由此产生的设备故障成本、人工维护成本、产品产出成本、时间效率成本、设备更新成本、系统增容成本等诸多间接的成本支出都算在内，可以看出传统日光灯的使用成本非常惊人。

（4）国家设计标准与现实使用的矛盾

国家《建筑照明设计标准》GB500034—2004中已经明确指出，在新设计建筑中必须使用节能灯具，否则节能审查不予通过。但各学校节约能源的措施之一就是在公共走廊照明位置设置声控开关，通过声音控制灯具的开关。由于普通荧光节能灯不适合这种高频率的开关，因此通常声控照明都是使用不节能的普通白炽灯。于是这里就出现了一个悖论，建筑物设计时指定用节能灯，但安装后各学校为适应声控开关又改造为普通白炽灯。

从以上几点可以看出，无论是从国家战略高度，还是从实际使用中的问题来看，都需要有一种新型的灯具来代替广泛使用的普通白炽灯和日光灯，而LED灯具正好是这样一个替代品。

（5）白光LED日光灯代替荧光日光灯节能分析

北京市节能环保中心曾经作过一个检测，将同样数量的普通荧光日光灯和LED日光灯进行对比试验，结论是：在同等条件下LED日光灯比荧光日光灯，电功率下降62.8%；北京交通大学也作过相类似的试验，在两个不同的教室分别安装LED日光灯和荧光日光灯，在照度和使用时间相同的条件下，用电表纪录这两个教室在一段时间内的用电量，结果发现每支LED日光灯比普通荧光日光灯每天可以节约0.4度电。

虽然0.4度电并不大，但如果按照一所学校有10000支日光灯计算，若用LED日光灯替换荧光日光灯，则对比数据经济分析如下：

① 普通荧光日光灯管一次性购置费为：20万元

20元/套×10000套=20万元（含灯管、镇流器、起辉器费用）

② LED日光管一次性购置费用为：248万元

248元/支×10000支=248万元

③ 普通荧光日光灯管年维修费用：28万元

其中：年损耗率的更换量费用为：20元/支×10000支×20%=4万元，年人工维修费用为：2元/月×10000支×12个月=24万元 ④ LED日光管年维修费用：7.44万元

年人工维修费用约：248万（按购置费）×3%=7.44万元

⑤ LED日光管年节约电费约为：72万元

10000支×0.4度×30天×12个月×0.5元/度=72万元

⑥ LED日光管比普通荧光日光灯管每年节约电费、人工维护费、更换费用为：72万+（28万-7.44万）=92万

通过以上数据对比可以看出，如将普通荧光灯管更换为LED日光灯管。按产品保守估计6年的使用寿命、目前电费的市场价0.5元/度为基数来计算，约2.5年即可收回产品购置成本，后续3.5年可节省综合费用约322万元（92×

3.5=322）。如果电价提高，经济效益更为可观。

结论

光电子技术是21世纪的尖端科技。21世纪具有代表性的主导产业排序，第一是光电子产业，其后是信息通信产业及健康和福利产业。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率非常高，节能、环保和长寿命。理论上可以达到白炽灯10%的能耗，相比荧光灯，LED也可以达到50%的节能效果，寿命则是白炽灯的100倍，具有高效、节能、寿命长、免维护、环保等优点。我国照明用电每年在3000亿度以上，用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，节省的照明用电，就意味着节约1000亿度，相当于一个总投资超过2000亿三峡工程全年的发电量。虽然目前价格较贵，暂时难以普及，但是可以预期，在LED形成一定市场规模后，LED技术将飞速发展，LED价格的大幅度下降将指日可待，因此，LED在照明领域的应用前景不可估量。

第三篇：财政在节能减排中的作用论文

摘 要：本文从节能减排的外部性入手,从优缺两方面分析了我国节能减排的现状。存在的主要问题在于节能减排相关法律法规不完善、激励与约束机制不健全、市场主体缺乏动力和压力、科技进步对节能减排支撑能力的不足，而本质上还是财政的缺位造成了节能减排不能到位。

关键词：财税政策 节能减排 资源有偿使用制度

一 中国节能减排现状分析

1相关法律法规不完善 我国现行的环境保护法律、法规中，只有水污染防治法、大气污染防治法的有关条款涉及污染排放总量控制，而《能源法》、《环境保护法》和《循环经济法》等相关法律法规还都处于修订和制定的过程中，当前现有的法律依据不足以全面、具体地支持污染物排放总量控制工作，执法依据还不充足。另外，国家还未出台能源计量相关的法规标准，在实施污染物排放总量控制过程中，没有健全和完善的制度和标准，直接影响着污染物排放总量控制的实施效果。由于监测体系不健全，监测手段不健全，全社会的能耗并没有完全准确的统计。另一方面，节能执法主体不明确，环保部门缺乏强制执行权，管理体制方面还存在薄弱环节，造成环境保护执法困难的局面。市场主体缺乏动力与压力 到目前为止，“节能减排者得益，污染浪费者受罚”的体制机制尚未形成。矿业权无偿取得仍普遍存在，矿业企业的安全投入成本、生态修复成本没有得到补偿;我国石油资源匮乏，成品油价格改革新政策虽已出台，但油价仍然过低;煤电比价关系不合理。排污费征收标准过低，排污费尚达不到治污投入的20%。根据要素替代效应，由于环境资源等要素成本不完全，大量成本外部化、社会化或由政府承担，使企业更多地依赖增加投入、扩大规模达到利润最大化，从而缺乏技术进步与节能治污的压力和动力，客观上造成了“高污染、高排放划算”的局面，不利于节能减排工作的推进。科技进步的支撑能力不足 科技进步对节能减排至关重要，是实现节能减排目标任务的重要保障。正是节能环保技术的突飞猛进，才使得新型工业化成为可能。

从总体上看，我国节能环保技术仍远远落后于发达国家，难以满足节能减排的要求，重点企业单位产品能耗平均比国际先进水平高20%～40%，重大节能技术应用非常有限。实际上，我国科技人力资源已稳居世界第一位，研究开发人员总量居世界第二位，接受高等教育人口总数远远超过了日本劳动力总人口，但科技进步对经济增长的贡献率只有39%，远低于创新型国家70%的水平[7]。这造成我国科技进步的成本过高，根据要素替代效应，企业就更倾向通过利用资源来增大产出，不利于节能减排。

二 有效利用财政政策，做好节能减排工作抓紧推进资源有偿使用制度改革 资源有偿使用制度，一方面是在资源取得时有偿，如排污权的有偿取得和转让;另一方面就是资源使用中造成环境及生态修复的费用，这里主要是以环境税的形式来征收。通过市场的调节作用，转变我国环境资源成本过低的局面，使企业转变过度依赖物质资源的生产模式，发展集约型经济。开征环保税等绿色税收：由于我国绿色税收制度供给严重不足，导致节能减排的外部性内部化机制的缺失。针对于此，应该尽快开征有关绿色税收，建立起覆盖所有污染物排放的产业领域的税收体系。其主要内容包括完善促进资源节约的税收政策、建立控制污染物排放的税收制度、建立鼓励资源再利用的税收制度等。从我国现在的税收政策看，从2008年下半年开始，已经开始了一系列的调整和改革，应加快改革的步伐，一方面尽快开征环保税，增加资源利用的成本;另一方面，加大对可再生能源、能源综合利用、高科技设备的税收优惠力度，降低节能减排的投资成本，最终建立有效的绿色税制体系。建立排污权交易制度： 财政应借鉴美国及国际上建立排污权交易的经验，建立排污权交易制度。在满足环境要求的条件下，建立合法的污染物排放权利即排污权，并利用市场机制允许这种权利像商品一样被买入和卖出，以此来实现污染物的排放控制。排污权交易制度不仅能体现“总量控制”的污染物控制策略，而且能依靠市场手段使企业主动实现“总量控制”目标。政府核定区域内污染物总量后，排污权进入市场进行交易，减少排污节约的排污权可以在二级市场上买卖获利，这样，排污者就有了节能减排的积极性。排污权交易有利于政府利用市场机制对节能减排进行宏观调控，有利于先进的新企业的进入和老企业的技术改造以及企业清洁生产与环境保护的大力推行。完善激励与约束机制 制定和完善相关法律法规和行业标准：财政应加大对节能减排立法度投入，加快法律法规制定和修订的步伐。加快完善节能减排法律法规体系，提高处罚标准，切实解决“违法成本低、守法成本高”的问题。积极推动节约能源法、循环经济法、水污染防治法、大气污染防治法等法律的制定及修订工作。

第四篇：行业行政管理部门在水运节能减排中的作用

行业行政管理部门在水运节能减排中的作用

摘要：节能减排是促进水运发展的重要途径和手段，本文分析认为交通运输主管部门在促进水运节能减排的过程中可从改进管理方式、制定政策法规、完善标准规范、开展示范推广、建立长效机制等方面发挥作用。

关键词：水运；节能减排；港口；航运

收稿日期：2010-12-20

作者简介：彭传圣（1966-），男，硕士，研究员，主要从事大型港口机械的研究、开发和设计及计算机动画模拟技术等方面工作。

尽管水运具有运能大、占地少、能耗小、污染轻、成本低的比较优势，是最能体现资源节约和环境友好的运输方式，在建设资源节约型、环境友好型社会的大背景下，为进一步推动水运行业进一步朝着低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益的方向发展，依然需要把节能减排作为促进水运发展的重要途径和手段，在发展中促转变，在转变中谋发展。节约资源是我国的基本国策，水运节能减排涉及面广，需要多个政府部门相互协同，才能有效开展，交通运输主管部门尤其有责任在促进水运节能减排的过程中积极发挥作用，本文根据相关资料，分析交通运输主管部门在开展水运节能减排工作方面可以利用的抓手。改进行政管理方式，实现管理过程的节能减排虽然“政府引导、市场调节、企业主体与公众参与”是开展节能减排工作的主要原则，但是实际上交通运输主管部门在履行行政管理职责的过程中，可主动发挥作用，促进管理过程的节能减排。以船舶报港为例。

船舶报港是港航部门有效的管理手段，具有海事安全管理、规费稽征、船舶指泊调度等各项职能。采用传统管理方式时，船舶每经过一个报港点，都必须停靠报港，接受检查。但是，随着经济社会的高速发展，水运量和运输船舶数量大量增加；以及船舶管理力度的加大，航区报港点逐年增加，船舶停靠报港既费时也增加能耗。图1所示为杭州市港航管理局管辖的杭州航区航道上布置的管理站所；采用传统管理方式，船舶在各报港点停靠、排队、等候，每个航次停靠报港次数较多，每次停靠所需时间约20~30 min，多消耗柴油10 kg以上。此外，还增加了不安全因素和人员工作量。杭州市港航管理局创新管理理念，以船舶GPS终端和港航船舶综合数据平台为基础，以信息化技术为手段，解决了船舶免停靠报港中船舶实时识别、航迹跟踪、免停靠稽查、规费自动稽征及指泊调度等技术难题，开发并应用了内河船舶免停靠报港信息服务系统。系统的应用实现了船舶报港管理方式转变，在保证报港检查质量的同时，有效减少了船舶停靠报检的次数，从而达到了节能减排的目的。系统在海月桥所、北星桥所试点应用结果如表1所示，表中船舶航行途中仅经过1或2个报港点，航次节能效果均超过图1杭州航区航道上管理站所分布水运科学研究

第五篇：生活中如何节能减排

生活中如何节能减排

节能减排有广义和狭义定义之分，广义而言，节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物（包括三废和噪声等）排放；狭义而言，节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放。毫无疑问，狭义的节能减排正是我们所理解的节能减排，也是我们在生活中力所能及的节能减排。因此，我们想在生活中做到节能减排只是举手之劳的事情，关键就在于坚持、在于创新、在于言行一致！

高科技的节能减排技术离我们普通人有一定的距离，但并不是说节能减排是高科技的呈现，我们的日常生活中处处可以发掘出小事来完成节能减排，以下我举出一些例子。

第一、穿着方面。我们完全可以不选择动物的皮毛，而选择人工材料代替；我们也完全可以不选择衣服量上的多，因为服装生产的过程本身就是消耗能源的过程。

第二、饮食方面。我们可以放弃野生动物出现在餐桌上，以保持生态平衡；我们可以把一些食物废除的部分利用起来，比如玉米杆可以做燃料。

第三、居住方面。我们可以打造“绿色建筑”，在新建筑上采用最新的环保理念和环保材料，充分利用太阳能、雨水等自然资源；也可以改造我们的老建筑，比如安装雨水循环系统、使用节能灯、修建垃圾分类回收站等。

第四、交通方面。我们提倡近距离步行，中、远距离公共交通工具的原则，尽量减少化石燃料的消耗；同时也提倡环保交通工具的使用，比如自行车、太阳能动力车等。

第五、我自己的生活节能小贴士。站着淋浴的时候可以在脚下放置一个盆，盆中盛的水可以用来冲厕所；洗菜、淘米的水可以用来浇灌植物；长期不用或者外出较长时可以把电器插头拔掉，既保护电器又环保节约；购物前自备购物袋，尽量减少塑料袋的使用频率，像这要的生活小细节在我们的生活中不胜枚举。

全球变暖给我们敲响了警钟，地球，正面临巨大的挑战。保护地球，就是保护我们的家。