廠區(qū)照明系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化分析

摘 要：廠區(qū)照明為大型工廠的基礎(chǔ)設(shè)施，較易被忽視。在工廠現(xiàn)代化集團(tuán)化發(fā)展及照明技術(shù)不斷進(jìn)步背景下，廠區(qū)照明逐漸受到重視，其工程設(shè)計不斷優(yōu)化，逐漸向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。文章對廠區(qū)照明系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化做出分析。

關(guān)鍵詞：廠區(qū)；照明系統(tǒng)；設(shè)計

當(dāng)前，工廠發(fā)展迅速，廠區(qū)照明得到大范圍改造及新裝，但在照明、節(jié)能和環(huán)保等方面仍有弊端，不利于系統(tǒng)優(yōu)化及企業(yè)建設(shè)，應(yīng)依照設(shè)計原則，對布燈方式、照明計算及照明供電等進(jìn)行優(yōu)化，期望滿足廠區(qū)照明高效、節(jié)能和環(huán)保的要求。

1 廠區(qū)照明設(shè)計原則

在廠區(qū)照明方面，國家尚未專門建立設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，考慮廠區(qū)照明有一定特殊性，設(shè)計時可遵照三點(diǎn)原則，即一個為主、一個參照及適當(dāng)兼顧。

1.1 一個為主

將功能性作為設(shè)計主要原則，所有設(shè)計均要圍繞照明功能性進(jìn)行[1]。廠區(qū)照明目的是給夜間治安、行人及汽車運(yùn)輸?shù)忍峁┝己靡暱喘h(huán)境，減少夜間危險事件的發(fā)生。照明設(shè)計時應(yīng)將視功能評價作為重點(diǎn)，側(cè)重考慮照度或平均亮度。

1.2 一個參照

參照對象為城市道路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)可反映大多數(shù)道路的照明要求，加上工廠建設(shè)與城市密切有關(guān)。從歷史來看，城市是在數(shù)個或單個大型企業(yè)工廠基礎(chǔ)上建設(shè)發(fā)展而來；從現(xiàn)實角度，大型工廠也是該城市特別重要的組成。要求廠區(qū)設(shè)計僅參照城市標(biāo)準(zhǔn)的原因在于，廠區(qū)道路多為行人、機(jī)動車混用，較之城市的行人流量、車輛流量、車輛速度小，若完全執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，則設(shè)計毫無功能性與經(jīng)濟(jì)性。

1.3 適當(dāng)兼顧

此原則要求設(shè)計時在合理經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)，對工程設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，同時兼顧視舒適及視功能各種指標(biāo)，并兼顧裝飾性。具體來說，即在指標(biāo)評價的基礎(chǔ)上，兼顧誘導(dǎo)性、亮度均勻度及眩光限制等；結(jié)合夜間景觀效果，在標(biāo)志性路段達(dá)到照明亮化作用；選擇燈桿燈具時，除功能性及經(jīng)濟(jì)性外，兼顧美觀性。

2 燈具類型和照明光源

早期廠區(qū)照明多使用普通水泥燈桿、普通白熾燈；后期使用高壓汞燈，燈具壽命及照度明顯提高；現(xiàn)階段多使用高壓鈉燈，照明質(zhì)量和效果有很大提升，燈具壽命、光效及顯色性顯著提高。

2.1 燈具類型

選擇燈具時，需在滿足照明效果和質(zhì)量、使用功能的基礎(chǔ)上，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、光學(xué)特性、環(huán)境條件等。經(jīng)濟(jì)性包括初始投資、后期維護(hù)、燈具效率等；光學(xué)特性包括眩光控制、配光曲線等；燈具外形需符合環(huán)境特點(diǎn)，若環(huán)境空氣有較高含量腐蝕性氣體，酸、堿等，需注重?zé)艟叩哪透g性。燈具性能是決定是否節(jié)能的關(guān)鍵，光輸出比為主要衡量參數(shù)。光輸出比<1，越與1接近，則表示燈具光源利用率較高[2]。選擇時，需滿足眩光限制及光強(qiáng)分布要求，并優(yōu)先選擇效率較高的燈具，效率應(yīng)>70%。使用期間，需做好燈具維護(hù)及清潔工作，每隔一年或半年徹底清洗燈具，使其維護(hù)系數(shù)>0.65；滿足平均均勻度及亮度前提下，適當(dāng)增大燈具間距，增加配光等間距30%。以高壓鈉燈為例，傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器為電感式，功率耗損系數(shù)達(dá)0.12-0.2，損耗較大，目前多采用電子式鎮(zhèn)流器，功率耗損系數(shù)約0.06，損耗小。250W高壓鈉燈，每個電子式鎮(zhèn)流器節(jié)省約15-30W，按每日照明10h計算，每年可節(jié)電約54-110kWh。

2.2 照明光源

光效是照明光源主要參數(shù)，但選擇光源時不應(yīng)單純考慮光效，需綜合性考慮啟動特性、顯色指數(shù)及使用壽命等，做到合理使用。照明光源直接影響著照明LPD及照度，想要同時滿足LPD及照度標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)給予正確詳細(xì)的計算。光源類型有節(jié)能燈、金屬鹵化物燈、白熾燈和高壓鈉燈等，目前以高壓鈉燈使用最廣，其透霧性好，節(jié)能，發(fā)光效率高，色溫適中。

3 照明計算

按照標(biāo)準(zhǔn)，合理確定參數(shù)，包括光源功率、燈桿高度和間距等。廠區(qū)內(nèi)廣場照度10Lx，主干道10Lx，次干道5Lx；在照明均勻度方面，主干道0.35，次干道0.3[3]。

結(jié)合城市場所及道路特點(diǎn)要求確定，廠區(qū)照明燈具布置時可采取橫向懸索式、雙側(cè)對稱式、單側(cè)布置、中心對稱式、雙側(cè)交錯式。在照明方式上，需按廠區(qū)道路的照明要求、橫斷面寬度及形式等選擇，并注意：（1）燈具仰角<15°，懸挑長度應(yīng)<安裝高度1/4；（2）單側(cè)布置時，半截光型安裝高度宜≥1.2Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥1.4Weff，間距≤4H；雙側(cè)交錯式布置，半截光型安裝高度宜≥0.8Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥0.7Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥0.9Weff，間距≤4H；雙側(cè)對稱式布置，半截光型安裝高度宜≥0.6Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥0.5Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥0.7Weff，間距≤4H。

主干道路宜選擇雙側(cè)布燈，可選擇雙側(cè)交錯或雙側(cè)對稱式布置。交錯布置照度均勻，但與對稱布燈相比缺乏美觀性；對稱布置較為美觀，但照度較不均勻。按照燈具形式對照度進(jìn)行詳細(xì)的計算，以滿足各項綜合性指標(biāo)，如照度分布、顯色性、眩光等，并結(jié)合環(huán)境選擇布燈形式。廠區(qū)停車場選擇高桿燈，起到照明、防雷、避雷作用。

4 照明控制和配電形式

4.1 照明控制

廠區(qū)面積大，應(yīng)將廠區(qū)劃分各個區(qū)域，將各個落地路燈控制箱設(shè)置于道路邊，用于控制每個區(qū)域路燈，而非使用一個控制箱對全廠區(qū)進(jìn)行控制?？刂葡潆娫磻?yīng)就近取自低壓供電系統(tǒng)。在控制方式上，選擇統(tǒng)一控制方式，即全熄滅及全開啟?？刂葡渑溆姓{(diào)控裝置，為智能型調(diào)控，運(yùn)行前參考廠區(qū)所在地的經(jīng)緯度設(shè)置，使其天亮前自動關(guān)燈，天黑自動開燈。0時為大多數(shù)工廠倒班作業(yè)交接點(diǎn)，0時之后人少車稀，此時設(shè)置自動調(diào)低電壓，達(dá)到節(jié)能目的，并延長燈具壽命。針對中心對稱式及雙側(cè)對稱式布燈，按照交錯位置將半數(shù)燈具關(guān)掉，達(dá)到交錯照明效果；針對單側(cè)式布燈，每隔一個關(guān)掉燈具；針對雙光源燈具，可于0時之后關(guān)掉一盞燈。

4.2 配電形式

對配電回路進(jìn)行合理劃分，推廣半夜燈，在廠區(qū)主干道開展雙回路供電，包括半夜燈回路及全夜燈回路。供電選擇三相方式或單相方式。為方便控制，設(shè)計每相220V各自使用一根電纜（三芯），包含保護(hù)接地線、相線及零線，達(dá)到單獨(dú)開斷效果。

廠區(qū)路燈的配電線路長，電流不大，易存在電阻[4]。為減少電能耗損，有效節(jié)能，可適當(dāng)加大截面。加大截面不僅能使線路輸送電能力大大增強(qiáng)，還能有效提高電壓合格率及供電可靠性。

5 結(jié)束語

廠區(qū)照明屬于能源工程，需從實際角度考慮，遵循設(shè)計原則，合理選擇布燈方式及光源，提高廠區(qū)照明的利用率，達(dá)到節(jié)能高效目的。筆者查閱有關(guān)資料，對廠區(qū)照明系統(tǒng)設(shè)計原則、燈具類型和照明光源、照明計算、照明控制和配電形式等進(jìn)行探討，供學(xué)者參考。

參考文獻(xiàn)

[1]羅曉霞.LED照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[D].中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所），2011.

[2]陳澤，吳建，張郭艷.城市道路的照明系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[J].照明工程學(xué)報，2015，3：72-75+82.

[3]曾國川.探討太陽能LED路燈照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].城市建筑，2013，6：281+283.

[4]戰(zhàn)崇玉.太陽能照明系統(tǒng)LED驅(qū)動器的優(yōu)化研究與設(shè)計[J].通信電源技術(shù)，2012，4：66-67+80.

作者簡介：高瑜（1987-），男，河北保定人，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：電氣工程及其自動化。