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【摘 要】 当前，节能设计已经贯穿于社会建设的各个方面。在建筑节能设计中，工业洁净厂房照明节能设计是一个重要的内容。由于工厂的照明节能设计具有非常大的提升空间，因此，做好节能设计能够大幅度降低能源消耗，效缓解电力供应紧张局面。基于此，文章对工业洁净厂房照明节能设计进行分析，以期能够提供一个借鉴。
【关键词】 工业洁净厂房；照明节能设计；措施
1、照明节能设计特点
照明节能是一项系统工程，要从提高整个照明系统的效率来考虑。从照明光源发出光，到进入人的眼睛引起光的感觉，这是复杂的物理、生理和心理过程。照明系统的效率，是物理过程的各个客观因素的效率累加最后通过人主观的生理心理表现形式来反映，在工业领域照明目的为提高生产效率、提高安全度和增加工作环境的舒适度，而要实现照明的节能目的，必须从组成物理过程的各个因素加以着手提出具体的节能技术措施以满足心理效率的最优化。
照明节能的实施，实际上是通过高效照明装置节能产品选用与建筑电气优化设计两个重要环节来完成。
2、厂房照明简介
厂房照明设计是工厂配电设计中的一项，也是节能指标体现尤为突出的一项。工厂配电设计大致可分为工厂照明设计、动力配电设计及电气外网设计。
2.1工厂照明设計
厂房室内照明、户外装置照明、地下照明、障碍照明及厂区照明设计。
2.2动力配电
工厂设备供电及变配电站系统设计。
2.3电气外网设计
由变电站向各车间的供电线路设计。
3、工业洁净厂房照明节能设计原则
由于工业类厂房内的设备一般都比较大，因此多数厂房的外部结构及内部举架相对较高。设计人员在对其进行照明设计的过程中，对所需照明空间的大小、灯具的悬挂高度、灯具的类型及数量多少等诸多因素都需要统筹合理的考虑。
3.1合理选择照明方式
照明方式的选择，首先要保证照明质量，通常的照明质量是指光源的显色指数及光效；另外在室内照度的计算上要均匀合理、眩光小。因此在工业厂房照明设计中，应考虑视觉工作的要求，采用高光效的光源、高效灯具以及照明节能器材，并考虑最初投资与长期运行的综合经济效益，做出正确的照明方案；同时也要根据环境条件及使用特点，合理选择照明的控制方式。总之，要使照明的设计既要满足工艺需求，又要经济适用。
3.2合理的选择照明光源和灯具
选择照明光源应符合以下原则：发光效率高、节能、环保效果好；显色指数要满足要求，寿命长。在电厂及锅炉房间照明设计中，主厂房等高大房间和室外场所照明，宜采用金属卤化物灯及高压钠灯等高光效的气体放电光源。金属卤化物灯有高光效、显色性好、光通量大、寿命长等特点，适用于厂房等大面积场所照明。办公室等功能性场所宜采用三基色荧光灯。三基色荧光灯由于其光效高，显色好、寿命长的优势，不仅降低了运行成本，还由于使用灯具数量减小，既节省了灯具及镇流器的费用，又使总的初建费用降低。
3.3合理的选择照明控制方式及布置照明回路
照明配电网络的设计要既合理又经济，这样才能确保光源的正常工作。同时照明供电也能得到保障，满足照明用电光源对电压质量的要求。
在布置照明回路时，要充分的利用天然光，不仅要根据天然光照度的变化来控制照明分区，还应分区控制灯具回路以及增加照明的开关，达到照明节能的要求。
选择合理方便的照明控制方式，既有利于节能还有利于照明系统的管理及维护。
4、工业洁净厂房照明节能设计具体措施
4.1选用高效节能光源
光效即光源每瓦电功率产生发出的光能量（俗称光通量），单位：流明/瓦特（lm/W）。光源每瓦电功率产生的光通量越多，光效与亮度越高，节约电能越多。光效与光通量是两个不同的物理概念，但是，往往产生混淆。电光源产生发出的光能量，称为光通量，单位为流明（lm）。在某固定的空间内，电光源产生的光通量越充足，人对周围环境的视觉感觉越明亮。光效与光通量区别：光效：是表征电光源，将电能转化成光能量效率高低的一个物理量。光通量：是表征电光源，按照既定的光效和电功率，产生发出的光能量的总和。
在实际照明应用设计中，鉴别比较电光源技术性能优劣时，具有现实直观物理意义的概念应该是光效。
常用光源性能比较见下表1：
1）一般情况下，室内外照明不应采用普通白炽灯，白炽灯属第一代光源，光效低，寿命短，在特殊情况下采用时，其额定功率不超过100W。在频繁开关或避免频闪效应的场所、需要调光、防止电磁干扰的场所，可以考虑采用白炽灯，对于局部照明、事故照明、透光照明、信号指示是可以利用的光源。
2）推荐采用三基色T8，T5直管荧光灯及紧凑型荧光灯，用T8，T5直管荧光灯取代白炽灯，直管荧光灯的光效和寿命均为普通白炽灯的5倍以上，无论从能效考虑，还是从显色性能考虑，三基色荧光灯都更符合GB50034-2004建筑照明设计标准的要求。三基色荧光灯和紧凑型荧光灯光效高、寿命长、显色性好，适用于高度较低的房间，在设计中应优先采用。
3）推荐采用钠灯和金属卤化物灯。高压钠灯和金属卤化物灯，同属高强气体放电灯，各种规格的高压钠灯和金属卤化物灯由于具有高效和长寿命的特点，但金属卤化物灯具有显色性好的优点，特别适用于有显色性要求高的高大（高于6m）厂房、展览展示大厅、地铁等场所。而高压钠灯光效更高、寿命更长、价格较低，但显色性差，可用于显色要求不高的场所。
4）采用高效节能的灯具及灯用附件。目前，普通应用的照明灯具的传递光能的光学系统，多采用反射式结构，灯具的光输出效率，一是取决于反射器的光学设计，二是取决于反射器的表面自理技术。美国绿色照明计划推荐采用抛物面型荧光灯具，据其实践，普通标准型荧光灯灯具光输出效率为65%，而抛物面型荧光灯具其光输出效率可达84%。反射式灯具以及其他类型的折射式、折反组合式灯具，除正确选用材料、工艺外，精心进行光学设计，在考虑提高光能利用率的同时，尚需结合考虑其他方面的问题，如眩光及其他对环境的光污染等。 4.2照度及照度均匀度
根据视觉功能的研究可知，对比敏感度的变化时的照度函数，在达到某一对比敏感度值以前，增加照度对于提高对比敏感度是很有效的。医药工业洁净厂房为密闭车间，内部多为无窗室（区），国际照明委员会（CIE）《室内照明指南》规定，无窗厂房的照度最低不能小于500lx。根据我国现有的电力水平，应以满足对照明的基本要求为依据，最低照度为150lx时基本上能满足工人生理、心理上的要求。为提高生产效率，我国GMP（1998）第14条规定"主要工作室的照度宜为300lx；对照度有特殊要求的生产部位可设置局部照明"。至于辅助工作室、走廊、气闸室、人员净化和物料净化室，考虑到与生产车间的明暗适应问题，规定其照度不宜低于150lx。
照度均匀度指规定表面上的最小照度与平均照度之比，照度比合适时可以减少疲劳，集中注意力，使得环顾室内也不会有阴暗的感觉。医药洁净室（区）主要工作室，照明的照度均匀度规定不应小于0.7，此值在工程设计中一般都能满足。
4.3推廣使用节能的电子镇流器
通常的电感式镇流器虽然可起到镇流作用，但是消耗的电能相当于匹配的荧光灯功率的20%，且功率因数低（λ=0.4～0.6）、噪音大、频闪污染严重、寿命短。电子镇流器可使系数光效提高15%，节电20%以上，功率因数可达0.9以上，线路损耗会相应减少。由于利用高频点火，使其兼有启动速度快、无噪音、无频闪的优点。每个电子式镇流器功率约2.5W。
（1）1000支普通型40W荧光灯使用电子镇流器全年至少可节电
ΔP=1000×（40×20%-2.5）×365×6×10-3=12045（kWh）
（2）若使用电子镇流器与32mm管径荧光灯配套，那么全年至少可节电
ΔP=1000×（40-36）×6×365×10-3+12045=20805（kWh）
（3）由于电子镇流器使光源的效率提高，还可节省部分灯具。
4.4采用照明自动控制系统
（1）超声波开关系统
日本松下公司推出适于节能控制的超声波开关系统，其基本原理是：利用超声波检测顾客的来去而自动开、关照明灯具，产生特殊的照明和节电效果，这种系统适于某些重点照明和陈列柜台照明。
（2）微机自动控制系统
工厂照明一般是按照整体时间使用设计的，实际上白天也要经常开灯以补偿天然光的不足。当天色较亮时经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积开灯，致使大量电能浪费，解决这一问题较好的办法是采用照明自动控制系统。日本的日立公司开发出一种适于商场使用的由微机控制的自动控制系统，该系统采用以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理节电。在我国也有类似的系统被开发出来，比如DZJ系列节电器，经过测试效果良好。
4.5工业洁净厂房应急照明系统的设计
（1）采用双电源供电方式，主电源与应急电源均引自市电，且相互独立
此方案供电可靠，持续时间长，所以一般建议当电源条件可以满足要求时应优先采用此供电方式。当然，当洁净区面积较小时，应急照明容量较小，或第二电源难以取得时，市电引入第二电源，无疑会过多的增加成本。所以本供电方案适用于面积较大，第二电源易取得的洁净厂房。本方案的系统示意图如图1所示，由消防模块通过断路器分励模块实现火灾时的延时“切非”。当疏散照明与备用照明分别设置配电箱时，分励模块应设于备用照明配电箱电源端开关处。
另外，需要一提的是，有些地方消防部门要求为了保证疏散照明的供电可靠性，对疏散照明灯具要求必须自带蓄电池，当采用本方案时，疏散照明供电可靠性相对则更高，此时的供电系统实际为一种组合供电方案，后文会介绍到。
（2）采用双电源供电方式，应急电源引自应急发电机组
这种方法适用于因考虑到消防负荷或重要负荷而已设有应急发电机组的建筑，缺点是柴油发电机启动时需要约15秒左右的时间，即应急照明的启动需要15s左右的等待时间。此方案在医药工业洁净厂房的设计中较为少见。其供电系统同上。
5、结束语
通过上述的分析，可以发现，在洁净工业厂房的节能照明设计，需要对设备以及光源等进行选择。所以，在实际的设计过程中，更加要求设计人员需紧跟科技的步伐，正确地掌握节能技术，采用节能设备等，以及借助不断完善的辅助设计软件，不但完善洁净工业厂房的节能设计。
参考文献：
[1]孙蓉琳，孙雪苹.高大型厂房照明节能设计[J].冶金动力，2008，03：13-15.
[2]黄雅萍.钢结构厂房照明节能设计的研究[J].科协论坛（下半月），2008，08：13-14.
[3]张从丽.高大空间洁净厂房空调设计与节能性分析[D].北京建筑大学，2014.
【关键词】 工业洁净厂房；照明节能设计；措施
1、照明节能设计特点
照明节能是一项系统工程，要从提高整个照明系统的效率来考虑。从照明光源发出光，到进入人的眼睛引起光的感觉，这是复杂的物理、生理和心理过程。照明系统的效率，是物理过程的各个客观因素的效率累加最后通过人主观的生理心理表现形式来反映，在工业领域照明目的为提高生产效率、提高安全度和增加工作环境的舒适度，而要实现照明的节能目的，必须从组成物理过程的各个因素加以着手提出具体的节能技术措施以满足心理效率的最优化。
照明节能的实施，实际上是通过高效照明装置节能产品选用与建筑电气优化设计两个重要环节来完成。
2、厂房照明简介
厂房照明设计是工厂配电设计中的一项，也是节能指标体现尤为突出的一项。工厂配电设计大致可分为工厂照明设计、动力配电设计及电气外网设计。
2.1工厂照明设計
厂房室内照明、户外装置照明、地下照明、障碍照明及厂区照明设计。
2.2动力配电
工厂设备供电及变配电站系统设计。
2.3电气外网设计
由变电站向各车间的供电线路设计。
3、工业洁净厂房照明节能设计原则
由于工业类厂房内的设备一般都比较大，因此多数厂房的外部结构及内部举架相对较高。设计人员在对其进行照明设计的过程中，对所需照明空间的大小、灯具的悬挂高度、灯具的类型及数量多少等诸多因素都需要统筹合理的考虑。
3.1合理选择照明方式
照明方式的选择，首先要保证照明质量，通常的照明质量是指光源的显色指数及光效；另外在室内照度的计算上要均匀合理、眩光小。因此在工业厂房照明设计中，应考虑视觉工作的要求，采用高光效的光源、高效灯具以及照明节能器材，并考虑最初投资与长期运行的综合经济效益，做出正确的照明方案；同时也要根据环境条件及使用特点，合理选择照明的控制方式。总之，要使照明的设计既要满足工艺需求，又要经济适用。
3.2合理的选择照明光源和灯具
选择照明光源应符合以下原则：发光效率高、节能、环保效果好；显色指数要满足要求，寿命长。在电厂及锅炉房间照明设计中，主厂房等高大房间和室外场所照明，宜采用金属卤化物灯及高压钠灯等高光效的气体放电光源。金属卤化物灯有高光效、显色性好、光通量大、寿命长等特点，适用于厂房等大面积场所照明。办公室等功能性场所宜采用三基色荧光灯。三基色荧光灯由于其光效高，显色好、寿命长的优势，不仅降低了运行成本，还由于使用灯具数量减小，既节省了灯具及镇流器的费用，又使总的初建费用降低。
3.3合理的选择照明控制方式及布置照明回路
照明配电网络的设计要既合理又经济，这样才能确保光源的正常工作。同时照明供电也能得到保障，满足照明用电光源对电压质量的要求。
在布置照明回路时，要充分的利用天然光，不仅要根据天然光照度的变化来控制照明分区，还应分区控制灯具回路以及增加照明的开关，达到照明节能的要求。
选择合理方便的照明控制方式，既有利于节能还有利于照明系统的管理及维护。
4、工业洁净厂房照明节能设计具体措施
4.1选用高效节能光源
光效即光源每瓦电功率产生发出的光能量（俗称光通量），单位：流明/瓦特（lm/W）。光源每瓦电功率产生的光通量越多，光效与亮度越高，节约电能越多。光效与光通量是两个不同的物理概念，但是，往往产生混淆。电光源产生发出的光能量，称为光通量，单位为流明（lm）。在某固定的空间内，电光源产生的光通量越充足，人对周围环境的视觉感觉越明亮。光效与光通量区别：光效：是表征电光源，将电能转化成光能量效率高低的一个物理量。光通量：是表征电光源，按照既定的光效和电功率，产生发出的光能量的总和。
在实际照明应用设计中，鉴别比较电光源技术性能优劣时，具有现实直观物理意义的概念应该是光效。
常用光源性能比较见下表1：
1）一般情况下，室内外照明不应采用普通白炽灯，白炽灯属第一代光源，光效低，寿命短，在特殊情况下采用时，其额定功率不超过100W。在频繁开关或避免频闪效应的场所、需要调光、防止电磁干扰的场所，可以考虑采用白炽灯，对于局部照明、事故照明、透光照明、信号指示是可以利用的光源。
2）推荐采用三基色T8，T5直管荧光灯及紧凑型荧光灯，用T8，T5直管荧光灯取代白炽灯，直管荧光灯的光效和寿命均为普通白炽灯的5倍以上，无论从能效考虑，还是从显色性能考虑，三基色荧光灯都更符合GB50034-2004建筑照明设计标准的要求。三基色荧光灯和紧凑型荧光灯光效高、寿命长、显色性好，适用于高度较低的房间，在设计中应优先采用。
3）推荐采用钠灯和金属卤化物灯。高压钠灯和金属卤化物灯，同属高强气体放电灯，各种规格的高压钠灯和金属卤化物灯由于具有高效和长寿命的特点，但金属卤化物灯具有显色性好的优点，特别适用于有显色性要求高的高大（高于6m）厂房、展览展示大厅、地铁等场所。而高压钠灯光效更高、寿命更长、价格较低，但显色性差，可用于显色要求不高的场所。
4）采用高效节能的灯具及灯用附件。目前，普通应用的照明灯具的传递光能的光学系统，多采用反射式结构，灯具的光输出效率，一是取决于反射器的光学设计，二是取决于反射器的表面自理技术。美国绿色照明计划推荐采用抛物面型荧光灯具，据其实践，普通标准型荧光灯灯具光输出效率为65%，而抛物面型荧光灯具其光输出效率可达84%。反射式灯具以及其他类型的折射式、折反组合式灯具，除正确选用材料、工艺外，精心进行光学设计，在考虑提高光能利用率的同时，尚需结合考虑其他方面的问题，如眩光及其他对环境的光污染等。 4.2照度及照度均匀度
根据视觉功能的研究可知，对比敏感度的变化时的照度函数，在达到某一对比敏感度值以前，增加照度对于提高对比敏感度是很有效的。医药工业洁净厂房为密闭车间，内部多为无窗室（区），国际照明委员会（CIE）《室内照明指南》规定，无窗厂房的照度最低不能小于500lx。根据我国现有的电力水平，应以满足对照明的基本要求为依据，最低照度为150lx时基本上能满足工人生理、心理上的要求。为提高生产效率，我国GMP（1998）第14条规定"主要工作室的照度宜为300lx；对照度有特殊要求的生产部位可设置局部照明"。至于辅助工作室、走廊、气闸室、人员净化和物料净化室，考虑到与生产车间的明暗适应问题，规定其照度不宜低于150lx。
照度均匀度指规定表面上的最小照度与平均照度之比，照度比合适时可以减少疲劳，集中注意力，使得环顾室内也不会有阴暗的感觉。医药洁净室（区）主要工作室，照明的照度均匀度规定不应小于0.7，此值在工程设计中一般都能满足。
4.3推廣使用节能的电子镇流器
通常的电感式镇流器虽然可起到镇流作用，但是消耗的电能相当于匹配的荧光灯功率的20%，且功率因数低（λ=0.4～0.6）、噪音大、频闪污染严重、寿命短。电子镇流器可使系数光效提高15%，节电20%以上，功率因数可达0.9以上，线路损耗会相应减少。由于利用高频点火，使其兼有启动速度快、无噪音、无频闪的优点。每个电子式镇流器功率约2.5W。
（1）1000支普通型40W荧光灯使用电子镇流器全年至少可节电
ΔP=1000×（40×20%-2.5）×365×6×10-3=12045（kWh）
（2）若使用电子镇流器与32mm管径荧光灯配套，那么全年至少可节电
ΔP=1000×（40-36）×6×365×10-3+12045=20805（kWh）
（3）由于电子镇流器使光源的效率提高，还可节省部分灯具。
4.4采用照明自动控制系统
（1）超声波开关系统
日本松下公司推出适于节能控制的超声波开关系统，其基本原理是：利用超声波检测顾客的来去而自动开、关照明灯具，产生特殊的照明和节电效果，这种系统适于某些重点照明和陈列柜台照明。
（2）微机自动控制系统
工厂照明一般是按照整体时间使用设计的，实际上白天也要经常开灯以补偿天然光的不足。当天色较亮时经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积开灯，致使大量电能浪费，解决这一问题较好的办法是采用照明自动控制系统。日本的日立公司开发出一种适于商场使用的由微机控制的自动控制系统，该系统采用以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理节电。在我国也有类似的系统被开发出来，比如DZJ系列节电器，经过测试效果良好。
4.5工业洁净厂房应急照明系统的设计
（1）采用双电源供电方式，主电源与应急电源均引自市电，且相互独立
此方案供电可靠，持续时间长，所以一般建议当电源条件可以满足要求时应优先采用此供电方式。当然，当洁净区面积较小时，应急照明容量较小，或第二电源难以取得时，市电引入第二电源，无疑会过多的增加成本。所以本供电方案适用于面积较大，第二电源易取得的洁净厂房。本方案的系统示意图如图1所示，由消防模块通过断路器分励模块实现火灾时的延时“切非”。当疏散照明与备用照明分别设置配电箱时，分励模块应设于备用照明配电箱电源端开关处。
另外，需要一提的是，有些地方消防部门要求为了保证疏散照明的供电可靠性，对疏散照明灯具要求必须自带蓄电池，当采用本方案时，疏散照明供电可靠性相对则更高，此时的供电系统实际为一种组合供电方案，后文会介绍到。
（2）采用双电源供电方式，应急电源引自应急发电机组
这种方法适用于因考虑到消防负荷或重要负荷而已设有应急发电机组的建筑，缺点是柴油发电机启动时需要约15秒左右的时间，即应急照明的启动需要15s左右的等待时间。此方案在医药工业洁净厂房的设计中较为少见。其供电系统同上。
5、结束语
通过上述的分析，可以发现，在洁净工业厂房的节能照明设计，需要对设备以及光源等进行选择。所以，在实际的设计过程中，更加要求设计人员需紧跟科技的步伐，正确地掌握节能技术，采用节能设备等，以及借助不断完善的辅助设计软件，不但完善洁净工业厂房的节能设计。
参考文献：
[1]孙蓉琳，孙雪苹.高大型厂房照明节能设计[J].冶金动力，2008，03：13-15.
[2]黄雅萍.钢结构厂房照明节能设计的研究[J].科协论坛（下半月），2008，08：13-14.
[3]张从丽.高大空间洁净厂房空调设计与节能性分析[D].北京建筑大学，2014.