数据中心的绿色照明之灯光照明带来的问题

　　2 灯光照明带来的问题

　　2 .1 照明灯具的选择

　　如上所述，数据中心的含义很广，所以其应用场合也很广，为了实现好的绿色照明效果，就要根据不同的照明情况、不同用途、环境条件和光源本身的特点来选择最为合适的光源。所以照明工程是一个很复杂的问题，并不是像一个家庭那样随便选一种自己喜欢的灯具装上了事。这会带来很多问题，现分别简介如下。

　　选择光源的原则：

　　1. 有的计算机是做工业过程控制，在工业厂房中，当照明器悬挂的高度低于4m时，一般应选择荧光灯或适当的气体放电灯。

　　2.对开关频繁、需调光或瞬时启动的场合，如娱乐城所，应选用启动快并能满足调光要求的灯具。

　　3.无特殊要求的场所，如一般街道和人行道等，应选择光效较高的灯具。

　　4.有显色性要求的场所，如舞台和摄影棚等，应选择显色指数达与该厂所要求的灯具。

　　5.要求光环境舒适、温馨且照度低的场所如会议或剧场休息厅等，宜选择低色温光源，

　　6.应急照明应选择快速启动的灯具。

　　7.室外场地应选光效高的高强气体放电灯。

　　8.当一种光源不能满足要求时，可根据实际情况采用混合光源。

　　2 .2 平均照度的计算和灯具的维护

　　2.2.1 照度范围推荐值

　　当然在一些要求不高的场合一般就已选择完灯具为终点，实际效果如何一般再也无人问津。实际上在大量采用灯具的地方，问题就不这么简单了。因为需要大量的灯具投资、场地投资和施工安装投资。比如航空港、大型广场和海港码头等场合的高杆照明，灯杆高几十米，施工起来相当困难，即费人力又费物力。为了节约的目的就必须进行详细的平均照度的计算，即满足了照明要求又不浪费财力和人力。因为凡是任何事情都要有一个标准，只有这样才可以规范人们的生活和活动。同样对于照明来说，国际上CIE对不同区域或活动场所的照度也是有规定的，如表4所示。根据这个规定就规范了设计，规范了选材和规范了工程。

　　表4 CIE推荐的对不同区域和活动场所的照度范围

　　2.2.2 影响照明质量的因素

　　由上表可以看出，每一种场合所推荐的照度都是一个范围而不是一个确定值，原因是有好多因素在影响着照明质量。

　　1) 亮度分布不均

　　人眼观察物体的明暗感取决于物体对光的反射程度，物体与背景亮度的对比度。比如对于办公室和阅览室之类长时间连续工作的场所，其表面反射的光通量与入射光通量之比称为反射比;房间各表面的照度与工作面的照度之比称为照度比。房间不同的部位有着不同的反射比和照度比，如表5所列的例子。

　　表5 工作房间表面的反射比和照度比一览表

　　2)眩光限制

　　眩光是一种使人眼睛感到很不舒服的光线，通俗地说，在这种光线照射下使人有一种头晕目眩的感觉。它是一个影响照明质量的重要因素。因此，要限制灯具在眩光区内的照度值。

　　3)照度均匀度

　　照度均匀度 是指工作面上的最低照度与平均照度值比。我国规定此比值不得小于0.7。为了达到照度均匀度 的要求，在布置灯具时的距高比不应大于照明器最大允许距高比。 当均匀度要求高时，就要减小距高比。

　　4)光源颜色

　　有两个指标 衡量光源的颜色：一个是光源的色温，它决定了人对光源本身的冷暖感觉;另一个指标是光源的显色指数，它决定了使用该光源辨别颜色的能力。

　　5)照度的不稳定性

　　光源光通量的变化导致了照度的不稳定性，而光通量的变化主要是由于照明电源电压的波动引起，因此电源电压必须稳定。

　　6)频闪效应

　　由于电光源的光通量随交流电压的周期变化，使人的眼睛产生明显的闪烁感觉，通常气体放电灯的波动幅度较大。为了减小这种感觉，可将灯分相接入电源中。另外，在转动的物体旁可加装白炽灯局部照明。

　　2.2.3 平均照度的计算和灯具的维护

　　当灯具数量较多且布置均匀时，可采用利用系数发来计算其工作面上的照度。利用系数是：

　　式中 f ¢—直射和反射到工作面上的总光通量(lm);

　　f —光源发出的总光通量(lm)。

　　被照面上的平均照度为

　　式中 EaV—工作面上的平均照度(lx);

　　f — 每个光源发出的总光通量(lm);

　　N — 所计算空间内灯具的数量;

　　K—照明器维护稀疏，见表6;

　　A— 被罩工作面面积(m2);

　　m — 利用系数，由产品手册上查取。

　　表6 灯具 维护系数值(见GBJ133---90)

　　由上表可以看出，环境的不同，灯具需要维护的情况也不同，这又带来很多麻烦。

　　2 .3 照明灯具的能量的损失

　　2.3.1 主要能量损失的构成

　　照明用电消耗了大量的功率。白炽灯耗能大，但显色指数高。除了少数地方需要较高的显色指数而采用白炽灯以外，绝大部分都采用了功率较大的气体放电灯。而气体放电灯则必须加附件，比如启动

　　器、镇流器等。如图1所示就是一个气体放电灯的原理图。由图中可以看出，气体放电灯并不是像白

　　图1 气体放电灯的一般结构原理图

　　炽灯那样直接并联在市电电压的两端，而是要串联一支电抗器(或称启动器或镇流器)。比如海港码头有的就大量采用了功率2200~3500W的镝灯，单当启动器电感就有一百多斤重。气体放电灯一般在一定的额定电压下启动后，低压下运行，其特性如图4-2所示。由图中可以看出，当电压升到一定值时，灯被起动，这是灯两端的电压突然下降，并稳定在一个基本不变的UL值上，其余多出的那一部分电压

　　DU = Ux = Uin-UL

　　就降在了启动器的电抗X上。当输入电压升高时，所导致的电流变化使启动器上的电压UL=XI作相应升高变化，从而稳定了灯两端的工作电压。但当市电电压升高时，灯电流却仍然升高了，比如由图2中的Io增加到Ih，尽管灯两端的电压却变化非常小，但灯上的功耗P=I 2R(式中R是此时的灯内阻)是和电流

　　图2 气体放电灯的一般工作特性

　　平方成正比的。启动器上不但电压升高了，而且电流也增大了，所以功耗更大。这样一来，启动器和灯的损耗就都加大了。当然，即使在正常电压下的功耗也是很大的。

　　比如：南方某两城市之间的高速公路达150km，中间几乎都经过城镇和桥梁与隧道，设每100m一个灯杆，每个灯赶上装两只500W高压纳灯，全程需灯数N为：

　　N= (150´1000/100) ´1kW=1500 kW

　　每天以8h计，每年的耗电量

　　E=1500 kW ´8h ´365=4,380,000(度)

　　每度以0.5元计，就近200万元。如果再算上昼夜不灭、灯密度很大的隧道照明，就近300万元。这才仅仅一段高速公路。一个城市的照明费用要数倍于这个数。因此，如果在这个大数目上节约一点，就是一笔可观的财富!

　　2.3.2 灯具的损坏

　　由表2可以看出，灯是有一定寿命的，而且寿命都不长，比如即使进口高压钠灯的寿命也只有。尤其是在室外的风、霜、雨、雪、雷、电的自然条件摧残，电网电压剧烈变化冲击等条件下，都会导致灯具寿命的缩短。比如某个小隧道的150只低压纳灯，每一个月(在无雨雪的情况下)都要更换5至10只。若以5只计(3%)，上述例子的3000只灯，每月就坏90只。一个较大城市的灯数何止是它的10倍!灯具的损坏固然是一笔花销，但由此而造成的垃圾处理也不容忽视。

　　如果能够延长灯的使用寿命，也是一个不小的贡献。

　　2.3.3 人身安全

　　损坏的灯具是需要人去更换的，往往这些灯的更换是很费事、费时的，不少灯位于百尺高杆，比如飞机场、广场、车站、码头、公路、街道、体育场馆、桥梁隧道等等的照明灯、有的几小时才能更换一只灯。而这些灯的位置不但高，而且危险。工人在更换灯具中遇险的时而有之。

　　如果能够延长灯的使用寿命，就可以将这种危险减小到最低程度。