電子廠房中照明的設計與應用

　　摘 要：本文基于節能視角對工業廠房的照明設計特點、高效照明裝置節能產品選用及電氣優化設計進行了分析探討，具有較強的指導性和價值性，供借鑒參考。 

　　關鍵詞：節能；工業廠房；照明設計；特點；優化設計

　　0引 言

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

　　1照明節能設計特點

　　照明節能是一項系統工程，要從提高整個照明系統的效率來考慮。從照明光源發出光，到進入人的眼睛引起光的感覺，這是復雜的物理、生理和心理過程。照明系統的效率，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形式來反映，在工業領域照明目的為提高生產效率、提高安全度和增加工作環境的舒適度，而要實現照明的節能目的，從組成物理過程的各個因素加以著手提出具體的節能技術措施以滿足心理效率的*優化。照明節能的實施，實際上是通過高效照明裝置節能產品選用與建筑電氣優化設計兩個重要環節來完成。

　　2高效照明裝置節能產品選用

　　我國《潔凈廠房設計規范》GB50073-2001中明確規定了無采光窗潔凈區工作面的照度值*低要求值。無采光窗潔凈區混合照明中的一般照明，其照度值應該按各視覺等級相應混合照度值的10%~15%確定，并不得低于200lx。作業區內一般照明的均勻度不應小于0.7，作業區域近臨近周圍的照明均勻度不應小于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域照明節能評價的指標，不同區域根據功能需求設計的照明功率密度值應滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2004中第6章表6.1.7規定的工業建筑照明功率密度(LPD)*高限定指標值，并且為強制性條文。而行之有效的措施首先就是選用高效照明裝置節能產品。熟悉高效照明產品要結合廠房照明質量要求從以下方面出發：

　　2．1高效光源選擇

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

　　稀土三基色熒光燈各方面技術指標均優于傳統的鹵粉熒光燈，并滿足我國照明標準對室內長時間工作場所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做節能光源時，應首先明確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光能力。在溫度為25℃和35℃時，T5和T8的表現差別在于10%光通量輸出比率。因此，在設計當中要考慮到燈具的熱輻射及所設置的場所的環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環境溫度下會使T8光源的效率高于T5光源。例如潔凈車間，空調系統保持室內溫度恒定于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點至10點、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。顯色指數與光源性能有著密切的關系，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，因而也可以達到節能效果。《建筑照明設計標準》GB50034-2004中4.4.2條中規定長期工作的場所光源顯色指數(Ra)不宜小于80。

　　2．2高效光源附件選擇

　　鎮流器選用對于照明設計也極為重要。規范規定直管熒光燈應采用電子鎮流器(相當于歐標的A2和A3級產品)或節能型電感鎮流器(相當于歐標的B1和B2級產品)，采用電子鎮流器驅動熒光管，實際熒光管自身功率也低于額定值，如36WT8在高頻時實際功率為32W，并且電子鎮流器自身功耗也低。因此總體光效提升約10%。

　　2．3高效率節能燈具選擇

　　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工業廠房電氣優化設計

　　3．1合理照明方式

　　應優先采用混合照明方式，根據工藝布置及環境視覺要求用局部照明來提高作業面的照度，以節約能源。備用照明應滿足所需場所或部位進行各項活動和工作需要的*低照度值。一般場所備用照明的照度不應低于正常照明照度標準的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，為減少燈具重復設置，節約投資，備用照明應作為正常照明的一部分。檢修照明是用來維護潔凈區吊頂以上凈化設備的照明，應根據檢修通道的形式來合理布置以節約投資，并考慮維護。 

　　3．2照明配電

　　供電電源的質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%，則熒光燈的實際光通量僅為原光通量的78%；而當燈具端電壓為額定電壓的110%時，實際壽命將縮短為原值的80%。因而，正常照明電源在設計中盡力做到不與沖擊性電力負荷及工藝負荷合用變壓器，以有效的控制照明電器的端電壓波動，并應對照明負荷進行專項計量；照明配電系統接地型式應與建筑物供電系統統一考慮，一般采用TN-S；三相配電干線的各項負荷宜分配平衡，*大相負荷不宜超過三相負荷平均值的105%，*小相不小于平均值的95%。在特殊情況下，如應急照明和用安全特低電壓供電的照明及安裝空間高、維護麻煩的燈具，可適當降低端電壓以延長光源壽命。照明配電分支線應采用銅芯，分支線截面不應小于1.5mm2以降低線路電能損耗。

　　4.安科瑞智能照明控制系統

　　4.1概述

　　ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業微電網管理云平臺進行數據交換。

　　4.2應用場所

　　適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

　　4.3系統結構

　　4.4系統功能

　　（1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關狀態，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

　　（2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，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現開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

　　（4）開關驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

　　（5）對每個照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

　　（6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

　　（7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關閉。

　　（8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

　　（9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

　　（10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅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行，不影響日常的照明控制效果。

　　（11）系統結構是分布式總線結構；系統內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

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

　　4.5設備選型

　　5結束語

　　優秀的照明節能設計方案，是高效節能產品和優秀設計方案的結合。隨著科技的進步，照明產品本身在節能性能上的日新月異，因而更加要求設計人員需緊跟科技的步伐，正確地掌握節能技術，以及借助不斷完善的輔助設計軟件，配合廠房的功能及生產需求設計出更經濟合理的照明節能系統，不斷提高人們生產、生活的光環境。

　　參考文獻

　　[1]北京照明學會照明設計專業委員會編．照明設計手冊[K]．第 2 版．

　　[2]GB50034-2004 建筑照明設計標準[S]．

　　[3]GB50073-2001 潔凈廠房設計規范[S]．

　　[4] 董洪鐘.基于節能視角的工業廠房照明設計分析.

　　[5] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.