淺談電子廠房照明的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張心志

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(duì)工業(yè)廠房的照明設(shè)計(jì)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(jì)進(jìn)行了分析探討，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性和價(jià)值性，供借鑒參考。

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

0引 言

在工業(yè)領(lǐng)域，照明對(duì)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(jì)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(guò)程中出錯(cuò)率。目前，我國(guó)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(shí)也會(huì)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(jì)不僅要滿足工業(yè)照明質(zhì)量的需求，同時(shí)還要能夠有效的實(shí)施節(jié)能措施。

1照明節(jié)能設(shè)計(jì)特點(diǎn)

照明節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要從提高整個(gè)照明系統(tǒng)的效率來(lái)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(guò)程。照明系統(tǒng)的效率，是物理過(guò)程的各個(gè)客觀因素的效率累加*后通過(guò)人主觀的生理心理表現(xiàn)形式來(lái)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(guò)程的各個(gè)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(guò)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(jì)兩個(gè)重要環(huán)節(jié)來(lái)完成。

2高效照明裝置節(jié)能產(chǎn)品選用

我國(guó)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50073-2001中明確規(guī)定了無(wú)采光窗潔凈區(qū)工作面的照度值*低要求值。無(wú)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(jí)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(píng)價(jià)的指標(biāo)，不同區(qū)域根據(jù)功能需求設(shè)計(jì)的照明功率密度值應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)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(duì)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(guó)照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)室內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間工作場(chǎng)所Ra≥80的要求。光通量衰減及頻閃也較低頻啟動(dòng)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(shí)，應(yīng)首先明確T5和T8光源的*佳工作溫度，其差別會(huì)影響在不同燈具中的發(fā)光能力。在溫度為25℃和35℃時(shí)，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(jì)當(dāng)中要考慮到燈具的熱輻射及所設(shè)置的場(chǎng)所的環(huán)境溫度對(duì)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(huì)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(huì)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(gè)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(huì)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(chǎng)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(shí)至4時(shí)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(zhǎng)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(shuō)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。《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004中4.4.2條中規(guī)定長(zhǎng)期工作的場(chǎng)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(duì)于照明設(shè)計(jì)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(jí)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(jí)產(chǎn)品)，采用電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shuō)明燈具對(duì)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(jì)

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(lái)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(chǎng)所或部位進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)和工作需要的*低照度值。一般場(chǎng)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(chǎng)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(lái)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(lái)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(guò)高或過(guò)低，電壓過(guò)高，會(huì)縮短光源壽命，電壓低于額定值，會(huì)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?jī)H為原光通量的78%；而當(dāng)燈具端電壓為額定電壓的110%時(shí)，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(jì)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(dòng)，并應(yīng)對(duì)照明負(fù)荷進(jìn)行專項(xiàng)計(jì)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(guò)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(zhǎng)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(dòng)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(jì)，可以任意拼接擴(kuò)展，同時(shí)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(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、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(shí)檢測(cè)并顯示各個(gè)模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場(chǎng)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(lái)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(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警，并將故障報(bào)警信息記錄并顯示在界面中。

（3）可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制；每個(gè)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(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。

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

（5）對(duì)每個(gè)照明回路可以預(yù)設(shè)掉電狀態(tài)，當(dāng)照明電源掉電時(shí)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

（6）拖動(dòng)調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進(jìn)行調(diào)光，可以對(duì)單個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對(duì)一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對(duì)多個(gè)照明回路實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，通過(guò)圖標(biāo)的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)。

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

（8）設(shè)置定時(shí)時(shí)間，確認(rèn)時(shí)間點(diǎn)后，對(duì)該事件點(diǎn)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

（9）系統(tǒng)可以通過(guò)預(yù)設(shè)的當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，自動(dòng)計(jì)算每天的日升日落時(shí)間；根據(jù)天文時(shí)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(shí)控制計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動(dòng)模塊；當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)故障或模塊離線時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計(jì)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(guò)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(tái)接口，采用modbus、opc等方式。

4.5設(shè)備選型

5結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)秀的照明節(jié)能設(shè)計(jì)方案，是高效節(jié)能產(chǎn)品和優(yōu)秀設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)軟件，配合廠房的功能及生產(chǎn)需求設(shè)計(jì)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)

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

作者簡(jiǎn)介：

張心志，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。