浅析工厂照明的节能设计

浅析工厂照明的节能设计　高逸峰张九根（南京工业大学，南京市２１０００９）　Ｅｎｅｒｇｙ－－ｓａｖｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｆａｃｔｏｒｙ　Ｇａｏ　Ｙｌｆｅｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｊｌｕｇｅｎ（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｄｅｔｍｌ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｉｎ　和劳动卫生都有直接关系。近几年来随着我国经济的　发展，电能作为使用最广泛的一种能源越发显得重　要。而在这其中工厂企业用电往往又占有很大的比　ｆａｃｔｏｒｙ　ｆｒｏｍ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｒｏａｃｈｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　例。提倡节能高效已成为近几十年照明科技发展的　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ａｄｏｐｔ　ｈｉｇｈ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　主线。评价一套照明设计方法是否合理实用，不仅　要满足设计对象对照明的要求，同时还要实施广泛　ｌｉｈｔｇｉｎｇ￥ｏｕｒａｅ（ｔｈｅ　ｐｆｉｏｆｉ￣ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｒｅ　ｇｉａｖｅｎ）ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｃｃｅｓｓａｒｉｅｓ（ｂａｌｌａｓｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ）；ｓｅｌｅｃｔ　ｈｉｇｈ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｌｉｇｈｔ　有效的照明节能措施，真正体现节能的意义。　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌｕｍｉｎｎａｉｒｅ（１ｉｈｔｇ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｓｅｌｅ—　ｃｔｉｏｎ）；ｓｅｔ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｌｕｍｉｎａｎｃｅ，ｆｕｌｌｙ　ｕｓｅ　ｎａｔｕｒｅ　ｌｉｇｈｔ，ａｄｏｐｔ　ｅａｓｒｏｎａｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｎｓ　ｎｄ　ｐｏｗｅｒａ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗａｙ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｍａｉｎｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｄａｉｌｙ．　２工厂照明的基本要求　工业厂房是生产重地，由于其结构高大、灯具　悬挂高、照明空间大、灯具数量多等诸多特点决定　了其照明的基本要求：　ａ．由于识别对象的特殊性。所以照明方式要合　理。照明质嚣要高，包括显色指数高、光效高；照　度分布均．匀合理、眩光小等。同时合理选择照明方　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｌｉｈｔｇｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｓｏｕｒｃｅ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｌｕｍｉｎｎａｉｒｅ　Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　摘要从工业厂房时照明效果的具体要求出　式，使照明设计做到既经济又适用，能满足各种不　同场合的照明需要。　发，结合其照明设计的具体内容。时车间照明的节　能问题进行了探讨．并提出了具体的节能措施与途　径，包括：大力采用高效节能电光源（给出工厂照　明的首选光源）及其照明电器配件（各类荧光灯镇　ｂ．选用使用寿命长、安全可靠、维护简单方便　的电光源和照明灯具；．光源品种尽可能少，以减少　维护工作量、节约运行费；照明灯具要合理布置，　有效地发挥灯具的应有作用。　Ｃ．选择合理的照明配电网络设计。保证各种光　源的正常工作。同时提供必要的供电保障，以满足　电光源对电压质量的要求；选择合理、方便的控制　方式，以便于照明系统的管理和维护。　流器性能比较）；选用高效率、配光合理的照明灯具　（灯具配光曲线选择）；合理设定照度值，充分利用　自然光。采用合理的照明控制手段和供电方式；良　好的日常维护管理。　关键词　照明　光源　照明灯具节能　３工厂照明的节能设计　ｌ　引言　。　目前照明节能评价指标采用照明功率密度　照明用电是工厂企业最为基本的电力需求，照　明质量的好坏对生产安全、劳动生产率、产品质量　（ＬＰＤ）来衡量，实际计算的照明功率密度值应该符　合《建筑照明设计标准》（ＧＢ５００３４—２００４）的要　遑堑三　塑　堇鲤选　ｆ查垒兰　垒垄苎！—＿２３　　７ｌ　维普资讯 http://www.cqvip.com

建藐电乞　＿＿＿———・—一一＇ＢＵ　Ｉ　ＬＤＩ　ＮＧ　２口口７年赫２期ｌ　ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ　求，节能途径主要包括：一是大力采用高效节能电光源及其　照明电器附件；二是选用高效率、配光合理的照明灯具；　三是科学、合理的照明节能设计；四是良好的日常维护管　理。　寝２各类荧光灯镶流器性能对比　Ｔａｂ．２　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌａｍｐ　ｂａｌｌａｓｔｓ　３．１采用高效节能电光源及其照明电器附件　簟　一　一　３．１．１电光源　自身功率（　９　４￣５．５　≤３．５　≤３．５　电光源种类繁多，用途各异，但均要求三高，即：高发　重量比　１　１．５　０．３４—０．４　０．２￣０．４　光效率、高寿命、高显色性。主要光源技术特性如表１所示。　光效比　Ｏ．９５＿Ｏ．９８　１．０２￣１．０５　１．１Ｏ　１．１Ｏ　失真率（％）　１５％　１５％　１Ｏ％　１Ｏ％　寝１几种光源的发光效率和其他参数　开机浪涌　Ｔａｂ．１　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　ｅｆｉｆｃａｃｙ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅｓ　电流比　１．５倍　１．５倍　１０倍一１５倍　　ｌ２Ｏ倍　５倍　漆　灯电流波　峰比　１．５８～１．６２　１，５０～１．５５　１．４Ｏ一１．６ｏ　１．９Ｏ一２．１Ｏ　普通白炽　成本回收　灯　１５—１　ｏｏ０　７～ｌ９　９５－９９　１　ｏ０Ｏ　１　年限　２．１６　９．２２　３．８Ｏ　卤钨灯　５ｏ０—２ｏｏ０　１９．５￣２１　９５－９９　１　５０ｏ　１　连续使用寿　命（年）　１０　１０￣２０　２—４　１—３　荧光灯　６￣２Ｏ０　２７￣６７　７０￣８０　２ｏｏ０—３　ｏ０Ｏ　Ｏ＿３３～Ｏ．７　荧光高压　中宜优先采用。灯具外型要求：第一，配光曲线　汞灯　５０－１　ｏｏ０　３Ｏ一５Ｏ　３０　４０　２　５０ｏ一５０ｏＯ　Ｏ．４４一Ｏ．６７　适中。一般选用介于深照和广照之间的宽口灯　管型氙灯　１　５ｏ０—１ｏ０ｏｏ０　２０—３７　９０￣９４　５Ｏ０—１ｏｏ０　０．４￣０．９　具最为合适；第＝，灯具的外形不应是单抛物　高压钠灯　２５０—４Ｏ０　９Ｏ一１０ｏ　２０—２５　３　ｏｏ０　Ｏ．４４　面反射型，因为这样会将大部分的光能发射回　金属卤化　物灯　４ｏ０—１　ｏｏ０　６ｏ　８Ｏ’　６５—８５　２ｏ０Ｏ　０．４—０．６１　灯泡，引起电压上升和功率增加，缩短灯的寿　命。在工厂照明设计中，灯具的选用应根据使　从表１中可以看出，按发光效率的数据比较，高强度气体放　用方法和使用环境的不同，在满足眩光和配光　电灯最高，普通白炽灯和卤钨灯相对较低。在工厂照明中，应　要求条件下。选用高效且安装维护方便的灯具。　优先选用高强度气体放电灯（高压钠灯和金属卤化物灯），尤其　同时还应达到与建筑相协调一致的目的。　是金属卤化物灯是第３代光源中的佼佼者，是光色和显色指数要　求较高的仪表装配车间、机加车间、汽机房运转层等工业厂房　的首选光源。当一种光源不能满足色温或显色性要求时，也可　采用两种光源的混光光源，混光光源能充分发挥高强气体放电　灯的优点，达到节约能耗、提高照度，改善光色的照明效果。　３．１．２照明电器附件　推广使用低损耗、性能优的光源电子附件（包括电子镇　流器、电子变压器、电子触发器等）。　气体放电光源功率因数低，应实行单灯电容补偿，将功　率因数提高到０．８５以上。而荧光灯所采用的镇流器都需要消耗　一部分能量，目前所采用的镇流器种类主要有两种：电感型　镇流器和电子型镇流器。表２所示是各类荧光灯镇流器性能参　反射材料的光谱反射率　数的比较。从表中可看出电子镇流器具有比电感镇流器更明　Ｆｉｇ．Ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　显的提高功效，减少能耗的效果，虽然目前还存在使用寿命　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　短，经济性不高的缺点，但随着电力电子等相关技术的发　３－３科学的节能照明设计　展，大范围推广采用电子镇流器是大势所趋。　３．３．１合理设定照度值　３．２选用高效率、配光合理的照明灯具　按《建筑照明设计标准》的规定，依据　评价灯具的关键指标是灯具效率，灯具的效率及配光曲线取　各个工作场所对视觉工作的要求，确定各个场　决于灯具反射面的材质、加工精度及外形。由下图所示的反射材料　所的照度标准值（即平均照度值），在实际设　光谱反射率。可看出抛光铝对可见光的反射率最高，在工厂照明设计　计当中，允许设计照度值与标准值有士１０％偏　ｍ２４　Ｆｅｂ．２００７　Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．２．．—　７２　维普资讯 http://www.cqvip.com

差。当然选定照度值应该考虑人在此环境下进行工作　的感受，保证有一定的视觉满意度，５００－１　０００Ｌ￣范围是　大多数连续工作的室内作业场所的合适照度。在工业厂　裹３不同供电方式下的线路掼耗（％）　Ｔａｂ．３　Ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗａｙｓ　房中。照度的分配要保证有合理的均匀性。一般情况　下。工作区域最低照度与平均照度之比不应小于０．８。工　作区域与非工作区域的照度之比不宜大于３：ｌ。　３．３．２采用合理、综合的照明方式　应该认真调查光源的使用场所，不能一味追求均　度的要求，同时从经济性角度出发，应使照明线路电　流密度远小于经济电流密度。　３．４良好的目常维护管理　照明维护。是指照明设备在使用一段时间后其照　匀布灯方式。在充分了解被照场所的工艺布置情况、　厂房空间内各部位对照度的不同要求的情况下。一方　面综合利用一般照明加局部照明的混合照明方式。一　般照明只是满足最基本的照度要求，应该在有特殊要　求的场所多设置局部照明（比如说工厂的检验、划线、　钳工台及机床照明），既能够节省电能，又能够达到较　高的照度要求，也避免了因亮度分布不均而影响视觉　功能的弊端；另一方面，充分利用自然光，正确选择　自然采光，在建筑厂房中，如果可能，窗户的配置应　度值将会下降，需要清洁灯具和更换光源。初期设计　时，初期照度值略高于设计照度值，由于在使用过程　中出现光源的衰减、光源的污损、照明灯具的污损及光　学特性的劣化、室内主要反射面的污损等，使照明效　率大大降低。加大耗电量的同时。又不能满足场所对　照度的要求。因此，应：①定期清洁照明灯具，并依照　正常维护程序更换光源；②定期检查照明灯具的灯罩，　若其老化或变色，应予以及时更换，以提高透光效率；　使最大量的阳光。从多点而不是从一点射入厂房，而　又无强烈刺眼光，最好阳光从两侧射入，这样光线均　匀。从照度上看，还要考虑工人在空间的相对于日光　③用便于维护、清洁的新型灯具更换老式或损坏的灯　具。当然也可以分区域分别进行装表计量和考核用电，　能有效地节约电能。进行良好的日常维护管理，在节省　电能的同时。也保证了设计场所照明质量的要求。　分布的方位，以尽量避免任何不舒适的和不利的工作强　光。这样不仅能改善工作环境。使人感到舒适。同时也　有利于健康。与此同时。充分利用室内受光面的反射　工厂电气照明是一门综合性的学科，设计人员在充　分了解建筑物结构构造以及生产工艺要求的前提下，应　性，能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数　可达７（Ｆ／ｃ－８０％，也能起到很好的节约电能的作用。　３．３．３采用合理的照明控制手段　・　厂房照明设计中，除了采用高效节能的光源和照明　灯具外，在照明控制方面。厂区内应在必要情况下实行　照明分区或采用多开关控制，每个开关控制的灯数宜少　一综合考虑经济性、节能性、合理性要求。经济性上不能　仅着眼于初投资的多少，而应考虑到年度总照明费用　（设备折旧费、管理费及照明电费的总和）。在同一照度条　件下，应该优选最省电的照明光源和灯具，同时要从照　明设计、控制、利用天然光等方面加强维护管理，才能获　得好的照明与节能双重效益。不能只贪图省事省力。大量　沿用以往的设计图纸，而应该不断研究和应用新的节能产　些，像厂房大房间每开关可控４—６支灯泡。控制开关的　种类根据需要可以是一般的，可以是非电阻式调光的。　也可以是时控的等等，对于户外工厂的道路照明应实行　自动控制和半夜灯控制。目前大力推广的照明系统节电　器，自动调节无需专人维护。有效地减少有功功率的损　品和技术，最终才能够交出一份合格的照明设计图纸。　■　豳瞳蛐　１马志溪．电气工程设计［Ｍ］．北京：机械工业出版　社．２００２：１６７—１６９．　耗，降低无功功率，达到节省电能、节省人力的目的。　３．３．４合理的供电方式和线路选择　照明线路的损耗约占输入电能的畅左右，影响线路　损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明　电压为２２０Ｖ，采用的供电方式包括单相二线制、两相三　线制和三相四线制三种方式供电。表３所示是在不同供电　方式下的线路损耗比较结果（设单相两线损耗为ｌｏｏ％）。　由表可知。三相四线制方式供电比其他方式损　耗要小得多，因此照明系统应优先采用三相四线制方　式供电。选用的线路不应仅考虑满足载流量和机械强　２刘桂芳，刘莉．照明设计与节能［Ｊ］．低温建筑技　术，１９９６（２）：４４－４５．　３孙建民．电气照明技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业　出版社．１９９８：２３７—２３９．　４冯晓英．实施绿色照明工程更新工厂照明灯具　［Ｊ］．中国绿色照明工程，１９９７（７）：４１．　５王敏．照明节电的主要途径［Ｊ］．山西能源与节能，　２００１（２）：４２－４３．　６吴初瑜．节能又省钱的镇流器［Ｊ］．灯与照明，　２００２（５）：４０．