王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

 

摘要：文章從電子行業(yè)建筑布局及生產(chǎn)特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合筆者多年對(duì)大型電子廠房照明設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，從高效節(jié)能產(chǎn)品和優(yōu)化照明系統(tǒng)兩方面探討工業(yè)電子廠房照明節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞： 照明節(jié)能裝置 光源 萸光燈 鎮(zhèn)流器 燈具 照明方式 配電

       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)量可以降低潛在生產(chǎn)過程中的出錯(cuò)禮目前,我國(guó)照明耗電量約占電力總消耗的1/6,而工業(yè)照明又占了相當(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,有效緩解電力供應(yīng)緊張局面，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)屋的需求洞時(shí)還要能夠有效地實(shí)施節(jié)能措施。

       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，該照明過程與效率如圖1何所示。由圖1可知,照明系統(tǒng)的效率是物理過程的各個(gè)客觀因素的效率累加最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)域以照明提高生產(chǎn)效率、提高安全度和増加工作環(huán)境的舒適度為目的,而要實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的目的,必須從組成物理過程的各個(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。

圖1照明過程與效率

表1無釆光窗潔凈區(qū)工作面上的低照度值

       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(jì)兩個(gè)重要環(huán)節(jié)來完成的。

       大型的電子廠房多為多層廠房，其主要建筑分隔為具有大柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)、大跨度空間、無自然釆光的密閉生產(chǎn)區(qū)，多有不同等級(jí)的潔凈要求。在這種工作區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間工作,較低的照度容易使人情緒沮喪,降低勞動(dòng)生產(chǎn)率。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50073-2001中明確規(guī)定了無采光窗潔凈區(qū)工作面的照度值高于或等于表『要求值。無釆光窗潔凈區(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,并高于或等于2001x。作業(yè)區(qū)內(nèi)一般照明的均勻度應(yīng)大于或等于0.7,作業(yè)區(qū)域近臨近周圍的照明均勻度應(yīng)大于或小于0.5。

       在筆者設(shè)計(jì)的一些廣東沿海的外資背景的電子廠房，由于生產(chǎn)線需連續(xù)24h運(yùn)轉(zhuǎn)，且工人每班運(yùn)轉(zhuǎn)超過8h以上，均會(huì)建議業(yè)主提高照度標(biāo)準(zhǔn),潔凈區(qū)一般照度都達(dá)到或高于5001x,而一般的非潔凈生產(chǎn)區(qū)，照度也達(dá)到或高于3001X。因?yàn)楦哒斩戎凳翘岣呱a(chǎn)效率和產(chǎn)品成品率的必要條件，其經(jīng)濟(jì)意義十分顯著.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)》GB 50034-2004中第6章表6丄7規(guī)定的工業(yè)建筑照明功率密度(LPD)最高限定指標(biāo)值，該條文為強(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)量要求從以下幾個(gè)方面考慮。

2.1高效光源選擇

       熒光燈是工業(yè)電子廠房用量最大的氣體放電光源,是節(jié)能光源。T5和T8作光源的燈具在工業(yè)電子廠房里使用量最大，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RaN80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。圖2為兩者光通量衰減的比較，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光源的最佳工作溫度，其差別會(huì)影響在不同燈具中的發(fā)光能力。在溫度為25Y和35Y時(shí),T5和T8的表現(xiàn)差別在于10%光通量輸出比率，如圖3由所示。

圖2英光燈光通■衰減比較

(配鎮(zhèn)流器，毎3h啟動(dòng)一次）

圖3不同溫度下T8和TS的光通■(%)

       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)溫度恒定約為23±2弋,在這個(gè)溫度下,T8 光源的光效接近最佳光效。另外,T5光源系列表面亮 度要高于T8光源，在選擇使用T5光源作為宜接照明，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,懸掛高度最好 高于或等于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 <33OOK、33OO~53OOK、>53OOK.其中。4000-5000K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。釆用 4000-5000K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。這并非表示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(jì)標(biāo)準(zhǔn)>GB 50034-2004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)應(yīng)大于或等于80,筆者査閱過一些燈具廠家的技術(shù)樣 本,RaN80的光源中，有部分產(chǎn)品系列有80.83,85 的區(qū)分，如TL-D 58W,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意區(qū)分。室內(nèi)照明 光源的顯色性可按表2的的規(guī)定選取

表2光源的顯色性分組

       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)，如表3所示。

       由此可知,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%。

表3歐盟CELMA組織關(guān)于T8熒光燈鎮(zhèn)流器能效等級(jí)的劃分

2.2高效光源附件選擇

       燈具的效率說明燈具對(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,并不應(yīng)低于表4何中規(guī)定的值。電子廠房應(yīng)結(jié)合電子廠房工藝布置及空間布局的合理選用燈具。在有潔凈要求的區(qū)域，應(yīng)選用光輸出率高的。

表4燈具的效率

2.3高效率節(jié)能燈具選擇

       燈具的效率說明燈具對(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,并不應(yīng)低于表4何中規(guī)定的值。電子廠房應(yīng)結(jié)合電子廠房工藝布置及空間布局的合理選用燈具。在有潔凈要求的區(qū)域，應(yīng)選用光輸出率高的透明保護(hù)罩，并采用吸頂安裝,其安裝維護(hù)方便性及發(fā)光效率均優(yōu)于嵌入式安裝。在無潔凈度及其它特殊 要求的場(chǎng)所,優(yōu)先選用敞開式燈具，并在滿足眩光限制和配光要求的條件下,會(huì)采用高燈低掛方式以使工作面在同等功耗下獲得更多照度。另外，燈體材料的選用也會(huì)影響燈具的效率，如反射率高的材質(zhì)可以相對(duì)提高燈具的整體光學(xué)特性;變質(zhì)速度慢,低污染的材質(zhì)可以相對(duì)減少光能衰減率。

       燈具的選用同時(shí)還應(yīng)達(dá)到與使用環(huán)境相協(xié)調(diào)一致的目的，如凈化等級(jí)比較高的潔凈區(qū)燈具安裝又會(huì)受到FFU(風(fēng)機(jī)過濾器單元)數(shù)量和位置等條件的限制，這就意味著達(dá)到同等照度值的條件下，安裝燈具 數(shù)量要少，這樣就應(yīng)選用單體光通量大的燈具。燈具的布置宜采用帶狀照明,其優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)光體不再是分散的點(diǎn)光源或線光源，而是擴(kuò)散的發(fā)光帶，因此照明 燈具能在保持發(fā)光表面亮度比較低的條件下使得室內(nèi)得到必要的照明，并很好地提高照明的均勻度，有利于節(jié)能。

       當(dāng)選用嵌入式燈具時(shí)，在條件允許的情況下宜采用照明與空調(diào)一體化燈具，減少空調(diào)制冷能耗并降低燈具表面的溫度,使燈具整體接近最佳工作溫度以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1合理照明方式

       應(yīng)優(yōu)先采用混合照明的方式,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(chǎng)所或局部進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)和工作需要的低照度值。一般場(chǎng)所備用照明的照度應(yīng)高于或等于正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)的10%,控制室、變配電室等重要場(chǎng)所備用照明的照度應(yīng)高于或等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，并應(yīng)考慮以后的維修與維護(hù)。

3.2照明配電

       供電電源的質(zhì)量會(huì)影響照明電器的性能。照明電器的端電壓不宜1高蛔氐測(cè)電壓H高會(huì)縮短光源壽飢電壓低于額定值^會(huì)側(cè)通量下降，其影響見表5

       如釆用熒光燈，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85%;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,以有效地控制照明電器的端電壓波珈并應(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，一般釆用TN-S；三相配電干線的各項(xiàng)負(fù)荷宜分配平衡，最大相負(fù)荷不宜超過三相負(fù)荷平均值的 105%,最小相大于或等于平均值的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，分支線截面應(yīng)大于 或等于1.5mm2,以降低線路電能損耗。

表5電壓在90%-110%額定電壓范圍內(nèi)對(duì)光通■與平均壽命的影響        

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)

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)器支持過零觸發(fā)功能，負(fù)載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時(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。

       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)能性能上的飛速發(fā)展，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，配合建筑的功能及生產(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。

[1]北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì)編，照明設(shè)計(jì) 手冊(cè)(第二版).

[2]建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)XGB50034-2004) 5《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范XGB50073-2001).

[3]王玉琻. 工業(yè)電子廠房照明節(jié)能設(shè)計(jì)措施.

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