淺談電子廠房照明的設(shè)計與應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：本文基于節(jié)能視角對工業(yè)廠房的照明設(shè)計特點(diǎn)、高效照明裝置節(jié)能產(chǎn)品選用及電氣優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析探討，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性和價值性，供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；工業(yè)廠房；照明設(shè)計；特點(diǎn)；優(yōu)化設(shè)計

0引 言

在工業(yè)領(lǐng)域，照明對企業(yè)的發(fā)展間接起到十分重要的作用。合理的照明設(shè)計與提高工廠生產(chǎn)率息息相關(guān)，提高照明質(zhì)量可以降低潛在的生產(chǎn)過程中出錯率。目前，我國照明耗電量約占電力總消耗的1/6，而工業(yè)照明在其中又占相當(dāng)大的比重。提高工業(yè)照明能效，不僅將較大幅度降低能源消耗，為有效緩解電力供應(yīng)緊張局面出一份力，同時也會大幅度降低企業(yè)用電的支出成本。因此，工業(yè)照明設(shè)計不僅要滿足工業(yè)照明質(zhì)量的需求，同時還要能夠有效的實(shí)施節(jié)能措施。

1照明節(jié)能設(shè)計特點(diǎn)

照明節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要從提高整個照明系統(tǒng)的效率來考慮。從照明光源發(fā)出光，到進(jìn)入人的眼睛引起光的感覺，這是復(fù)雜的物理、生理和心理過程。照明系統(tǒng)的效率，是物理過程的各個客觀因素的效率累加*后通過人主觀的生理心理表現(xiàn)形式來反映，在工業(yè)領(lǐng)域照明目的為提高生產(chǎn)效率、提高安全度和增加工作環(huán)境的舒適度，而要實(shí)現(xiàn)照明的節(jié)能目的，從組成物理過程的各個因素加以著手提出具體的節(jié)能技術(shù)措施以滿足心理效率的*優(yōu)化。照明節(jié)能的實(shí)施，實(shí)際上是通過高效照明裝置節(jié)能產(chǎn)品選用與建筑電氣優(yōu)化設(shè)計兩個重要環(huán)節(jié)來完成。

2高效照明裝置節(jié)能產(chǎn)品選用

我國《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB50073-2001中明確規(guī)定了無采光窗潔凈區(qū)工作面的照度值*低要求值。無采光窗潔凈區(qū)混合照明中的一般照明，其照度值應(yīng)該按各視覺等級相應(yīng)混合照度值的10%~15%確定，并不得低于200lx。作業(yè)區(qū)內(nèi)一般照明的均勻度不應(yīng)小于0.7，作業(yè)區(qū)域近臨近周圍的照明均勻度不應(yīng)小于0.5。

然而高照度值并不等同于高能耗，照明功率密度值(LPD)引入即為衡量各功能區(qū)域照明節(jié)能評價的指標(biāo)，不同區(qū)域根據(jù)功能需求設(shè)計的照明功率密度值應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004中第6章表6.1.7規(guī)定的工業(yè)建筑照明功率密度(LPD)*高限定指標(biāo)值，并且為強(qiáng)制性條文。而行之有效的措施首先就是選用高效照明裝置節(jié)能產(chǎn)品。熟悉高效照明產(chǎn)品要結(jié)合廠房照明質(zhì)量要求從以下方面出發(fā)：

2．1高效光源選擇

熒光燈是工業(yè)電子廠房用量*大的氣體放電光源，是節(jié)能光源。T5和T8作光源的燈具在工業(yè)電子廠房里使用量*大，合理的區(qū)分和選用對節(jié)能和照明質(zhì)量控制尤為重要。

稀土三基色熒光燈各方面技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的鹵粉熒光燈，并滿足我國照明標(biāo)準(zhǔn)對室內(nèi)長時間工作場所Ra≥80的要求。光通量衰減及頻閃也較低頻啟動的直管鹵粉熒光燈有顯著提高。光通量衰減比較很好的體現(xiàn)了稀土三基色熒光燈的高能源效益。在合理選用T5和T8做節(jié)能光源時，應(yīng)首先明確T5和T8光源的*佳工作溫度，其差別會影響在不同燈具中的發(fā)光能力。在溫度為25℃和35℃時，T5和T8的表現(xiàn)差別在于10%光通量輸出比率。因此，在設(shè)計當(dāng)中要考慮到燈具的熱輻射及所設(shè)置的場所的環(huán)境溫度對光源的影響。在封閉燈具里的光源的溫度較高，T5光源的效率可能會高于T8光源；在開放式的燈具或恒定的室內(nèi)環(huán)境溫度下會使T8光源的效率高于T5光源。例如潔凈車間，空調(diào)系統(tǒng)保持室內(nèi)溫度恒定于23±2℃左右，在這個溫度下，T8光源的光效接近*佳光效。另外T5光源系列表明亮度要高于T8光源，在選擇使用T5光源作為直接照明，需更加注意燈具形式及懸掛高度，不然會更容易引起眩光。如敞開式直接型的T5燈具，懸掛高度*好不要低于3m。色溫與照度也有一定關(guān)系，低色溫的暖光在低照度下容易被人接受，高色溫下的冷光在較高的照度水平更受人歡迎。目前市場的光源基本分為三檔＜3300K、3300~5300K、＞5300K。其中，4000K~5000K為晴朗天氣上午9點(diǎn)至10點(diǎn)、下午3時至4時的自然光色，給人一種清爽愉悅、自然亮麗的光環(huán)境。采4000K~5000K色溫的三基色熒光燈更適宜人們長期在燈光下工作，有益于提高工作效率。顯色指數(shù)與光源性能有著密切的關(guān)系，顯色性好的光源相比于顯色性差的，在同樣的條件下，可以有較低的照度。這并非是說顯色性可以替代一部分照度，而是人在感覺上要清晰一些，因而也可以達(dá)到節(jié)能效果?！督ㄖ彰髟O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004中4.4.2條中規(guī)定長期工作的場所光源顯色指數(shù)(Ra)不宜小于80。

2．2高效光源附件選擇

鎮(zhèn)流器選用對于照明設(shè)計也極為重要。規(guī)范規(guī)定直管熒光燈應(yīng)采用電子鎮(zhèn)流器(相當(dāng)于歐標(biāo)的A2和A3級產(chǎn)品)或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器(相當(dāng)于歐標(biāo)的B1和B2級產(chǎn)品)，采用電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動熒光管，實(shí)際熒光管自身功率也低于額定值，如36WT8在高頻時實(shí)際功率為32W，并且電子鎮(zhèn)流器自身功耗也低。因此總體光效提升約10%。

2．3高效率節(jié)能燈具選擇

燈具的效率說明燈具對光源光通量的利用程度，其效率總是小于1。燈具的效率在滿足使用要求的前提下，越高越好。

3工業(yè)廠房電氣優(yōu)化設(shè)計

3．1合理照明方式

應(yīng)優(yōu)先采用混合照明方式，根據(jù)工藝布置及環(huán)境視覺要求用局部照明來提高作業(yè)面的照度，以節(jié)約能源。備用照明應(yīng)滿足所需場所或部位進(jìn)行各項(xiàng)活動和工作需要的*低照度值。一般場所備用照明的照度不應(yīng)低于正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)的10%，控制室、變配電室等重要場所備用照明的照度不宜低于正常照明的照度值，為減少燈具重復(fù)設(shè)置，節(jié)約投資，備用照明應(yīng)作為正常照明的一部分。檢修照明是用來維護(hù)潔凈區(qū)吊頂以上凈化設(shè)備的照明，應(yīng)根據(jù)檢修通道的形式來合理布置以節(jié)約投資，并考慮維護(hù)。

3．2照明配電

供電電源的質(zhì)量影響到照明電器的性能。照明電器的端電壓不宜過高或過低，電壓過高，會縮短光源壽命，電壓低于額定值，會使光通量下降。如采用熒光燈，端電壓為額定電壓的90%，則熒光燈的實(shí)際光通量僅為原光通量的78%；而當(dāng)燈具端電壓為額定電壓的110%時，實(shí)際壽命將縮短為原值的80%。因而，正常照明電源在設(shè)計中盡力做到不與沖擊性電力負(fù)荷及工藝負(fù)荷合用變壓器，以有效的控制照明電器的端電壓波動，并應(yīng)對照明負(fù)荷進(jìn)行專項(xiàng)計量；照明配電系統(tǒng)接地型式應(yīng)與建筑物供電系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，一般采用TN-S；三相配電干線的各項(xiàng)負(fù)荷宜分配平衡，*大相負(fù)荷不宜超過三相負(fù)荷平均值的105%，*小相不小于平均值的95%。在特殊情況下，如應(yīng)急照明和用安全特低電壓供電的照明及安裝空間高、維護(hù)麻煩的燈具，可適當(dāng)降低端電壓以延長光源壽命。照明配電分支線應(yīng)采用銅芯，分支線截面不應(yīng)小于1.5mm2以降低線路電能損耗。

4.安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨(dú)立工作的能力，適用于一些中小型的項(xiàng)目；模塊化設(shè)計，可以任意拼接擴(kuò)展，同時預(yù)留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明控制需求。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

（2）當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對單個照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應(yīng)的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

（4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

（5）對每個照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

（6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對單個照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

（7）點(diǎn)擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應(yīng)場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標(biāo)的亮滅顯示對應(yīng)的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

（8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執(zhí)行的動作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點(diǎn)亮或者滅。

（9）系統(tǒng)可以通過預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實(shí)現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

（10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

（11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨(dú)立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)功能的多樣性。

（12）預(yù)留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)束語

優(yōu)秀的照明節(jié)能設(shè)計方案，是高效節(jié)能產(chǎn)品和優(yōu)秀設(shè)計方案的結(jié)合。隨著科技的進(jìn)步，照明產(chǎn)品本身在節(jié)能性能上的日新月異，因而更加要求設(shè)計人員需緊跟科技的步伐，正確地掌握節(jié)能技術(shù)，以及借助不斷完善的輔助設(shè)計軟件，配合廠房的功能及生產(chǎn)需求設(shè)計出更經(jīng)濟(jì)合理的照明節(jié)能系統(tǒng)，不斷提高人們生產(chǎn)、生活的光環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]北京照明學(xué)會照明設(shè)計專業(yè)委員會編．照明設(shè)計手冊[K]．第 2 版． 

[2]GB50034-2004 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S]． 

[3]GB50073-2001 潔凈廠房設(shè)計規(guī)范[S]．

[4] 董洪鐘.基于節(jié)能視角的工業(yè)廠房照明設(shè)計分析.

[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介：

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司