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                  數據中心及其相關環境的綠色照明(一)

                  來源:中國綠色數據中心 作者:王其英 更新時間:2009-9-10 14:15:35

                  摘要:所謂的數據中心綠色照明就是在保證或提高照明質量的前提下節約用電,減少對不可再生資源的消耗和大氣污染,以達到保護生態環境的目的 。

                     1 照明問題的提出
                      1.1 數據中心與照明的關系
                      凡是以數據的產生、傳輸、保存等為基礎的控制中心都是數據中心。比如計算機托管中心是數據中心,銀行結算中心是數據中心,鐵路的DMIS(調度系統)和TMIS(運輸系統)是數據中心,數字圖書館是數據中心,校校通聯網、各地的黨員教育網中心、小學教育網中心也是數據中心,編程自動控制各種流程的計算機房、公路收費系統等等也是數據中心。換言之,一切以數據為基礎的中心點都是數據中心,所不同的是規模大小而已。有的計算機中心就是專門控制燈光的,比如現在各城市倡導的所謂燈光工程,就是利用計算機遙控臺和市內電腦照明系統,根據自然照明程度、晝夜時間和用戶要求,自動改變照明光源的狀態,將整個照明系統的參數設置,通過屏幕實現的修改和監控,把城市裝點的五顏六色。當然數據中心本身就是一個照明對象,而且幾乎所有的數據中心都是一天24小時照明,長此下去也是一筆不小的開支。這當中存在著兩個問題,一個是能源的損耗,一個是燈光的污染。這兩種因素都會形成對環境的污染,因此綠色照明將是一個舉足輕重的措施。
                      所謂綠色照明就是在保證或提高照明質量的前提下節約用電,減少對不可再生資源的消耗和大氣污染,以達到保護生態環境的目的。
                      由于照明用電現在已占到了全球總用電量的10%-20%。據有關資料統計,我國的照明用電大約占總發電量的10%-12%,低于發達國家的水平。盡管如此,該項照明耗電量已超過三峽水利1程全年發電量(847億度)2倍,換言之,就是接近2000億度。而且我國的照明市場還正在以15%的高速度增長,這就意味著用電量的進一步增加。因此節約用電不僅可以減少對能源的消耗,還可以減少因發電而產生的污染,而且還可以節約大量的電力建設資金,比如假設在照明上節約40%,就等于又建了一個三峽水利工程。因此,各國政府都紛紛制定了本國的綠色照明計劃。我國的綠色照明計劃在上個世紀就已制定,并要求到2000年形成終端節電220億kW.h的能力,可削減電網高峰負荷720萬kW。但隨著城市形象觀念的建立和燈光照明工程的實施,用電量急劇增長,己遠遠超過了以前國際上10%-20%平均值。而且好多地方都沒有認真考慮節能的綠色照明問題。盡管如此,我國現階段的照度水平與國外仍有相當大的差距,不過在一些較發達的城市的商場和辦公樓等場所的照度水平己達到或接近歐洲水平,并在逐步地發展著。但由于發電量的速度滯后,對照明的迅速發展己形成障礙。因此節能也將直接關系看照明工程的全面實施的發展。 綠色照明工程的節能,不只是提高光源的效率,同時還要對照明系統中的每一個環節進行節能處理,如采用節能高效燈具和節能設計等,以提高對能源的利用率。值得注意的是,由于白熾燈的光效低、耗能多,將隨著各種新型節能光源的出現而被逐步代替或限制其適用范圍。
                      1.2 我國燈光照明的現狀
                      1.2.1口燈光照明已成為電力行業的用電大戶
                      隨著國民經濟的發展、人民生活的提高,城市形象地梳理,燈光照明己發展成為一種文化,大到一個城市,小到一個家庭,都對照明進行了精心的設計。
                      大部分城市已成為"不夜城",當夜幕降臨時,城市的街道、廣場、公園、商店、賓館、高爾夫球場等等,都會亮起一片燈光:高壓鈉燈構成了紅色的大街、金屬鹵素燈照出了白色的廣場和鹵化物燈裝飾的綠色的樹林等等,把城市裝點的五顏六色,而且大有徹夜不息之勢。 
                      公路、橋梁、隧道、碼頭、車站、體育場館,甚至農業的塑料大棚都把燈光照明作為不可缺少的必要條件。
                      這些燈光的用電功率甚至遠遠超過了白天的工業用電量。
                      1.2.2主要燈具的品種
                      為了實現燈光節能的目標,有必要了解一下各種燈具的分類與特點。發光燈的分類是根據電光源的產生機理來進行的,表1示出了發光燈的分類情況。

                  表1 發光燈的分類

                      目前常用的發光燈有:白熾燈、熒光燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、高壓納燈和低壓納燈。
                  以上這些燈除去白熾燈外,都是氣體放電燈。氣體放電燈的特點就是一定要和鎮流器一起工作。盡管如此,在一些大的場合,比如街道、廣場、道路、車站、碼頭,高爾夫球場燈燈用的幾乎都是氣體放電燈。而和氣體放電燈配套的鎮流器在工作中會消耗大量的功率,而且功率因數很低。表2給出了常用照明光源的特性比較,表3示出了各種氣體放電燈鎮流器的損耗占燈管功率的百分數。
                  起輝后的鎬燈電壓尚為130-220V,所以必須工作在380V的市電線電壓下。

                  表2 常用照明光源的特性比較

                  光源參數
                  白熾燈
                  管型鹵鎢燈
                  冷光色鹵鎢燈
                  直管熒水燈
                  緊湊熒光燈
                  熒光高壓水銀燈
                  自鎮流高壓水銀燈
                  高壓納燈
                  中顯色高壓納燈
                  金屬鹵化物燈
                  氙燈
                  單燈混光燈
                  功率范圍/W
                  15~1000
                  100~2000
                  10~75
                  4~125
                  5~28
                  10~1000
                  125~750
                  35~1000
                  100~400
                  125~3500
                  1500~5000
                  100~1000
                  燈電壓V
                  220
                  220
                  220
                  50~113
                  95~130
                  95~130
                  95~130
                  95~130
                  95~130
                  95~130
                   
                  95~160
                  平均壽命②h
                  1
                  1~1.5
                  2~3.5
                  3~7
                  3
                  5~10
                  3
                  12~24
                  12
                  0.5~10
                  1
                  10
                  顯色指數
                  95~99
                  95~99
                  95~99
                  70~80
                  80
                  34
                  38~40
                  20~25
                  60
                  65~90
                  90~94
                  70~80
                  啟動時間min
                  瞬時
                  瞬時
                  瞬時
                  1~3s
                  1~3s
                  4~8s
                  4~8s
                  4~8s
                   
                  4~8s
                  瞬時
                  4~8s
                  再啟動時間min
                  瞬時
                  瞬時
                  瞬時
                  <1s
                  <1s
                  5~10
                  3~6
                  10~20(1~2)②
                  10~20(1~2)②
                  10~15
                  瞬時
                  5~10
                  功率因數
                  1
                  1
                  1
                  0.33~0.52
                  0.33~0.52
                  0.44~0.67
                  0.9
                  0.44
                   
                  0.41~0.61
                   
                  0.41~0.61
                  頻閃效應
                  不明顯
                  不明顯
                  不明顯
                  明顯③
                  明顯③
                  明顯
                  明顯
                  明顯
                  明顯
                  明顯
                   
                  明顯
                  電壓變化影響
                  較大
                  較大
                  較大
                  較大
                  較大
                   
                  較大
                  附件
                  有④
                   
                   

                  注:①有觸發器時,再調動時間是1~2min;②熒光燈采取電子鎮流器時的功率因數大于0.9;③熒光燈采取電子鎮流器時不明顯;④鎮流器內藏時,無附件

                  表3各種氣體放電燈鎮流器的損耗占燈管功率的百分數

                   

                  光源各類
                  額定功
                  功率因數
                  鎮流器功率因數損耗系數a
                  熒光燈
                  40
                  0.53
                  0.2
                  30
                  0.42
                  0.26
                   
                   
                  高壓水銀燈
                  1000
                  0.65
                  0.10
                  400
                  0.60
                  0.10
                  250
                  0.56
                  0.15
                  125以下
                  0.45
                  0.20
                   
                  金屬鹵化物燈
                  1000
                  0.45
                  0.07
                  400
                   
                  0.11
                  250
                   
                  0.14
                  高壓納燈
                  250~400
                  0.40
                  0.15
                  低壓納燈
                  18~180
                  0.06
                  0.2~0.8
                   

                      由表3可以看出,氣體放電燈的功率因數很低,也就是無功功率相當大。上面的啟動器損耗只計入了有功功率,實際上這個損耗要比表中嚴重一些。

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