淺談LED燈在水泥工廠綠色照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

叢嘉慶，張煜，金志民

1 前言

目前綠色建筑逐步成為建筑行業(yè)發(fā)展的主流，國家標(biāo)準(zhǔn)《綠色工廠評價通則》的正式發(fā)布引導(dǎo)企業(yè)創(chuàng)建綠色工廠，推動企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

完整的綠色照明衡量指標(biāo)包含高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等4項(xiàng)指標(biāo)。綠色照明是綠色建筑的重要組成部分，是綠色工廠建設(shè)的重要一環(huán)。住建部頒布的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》明確了綠色建筑的評價細(xì)則，按照申報(bào)的綠色建筑星級進(jìn)行評審。

2 光源選擇

要實(shí)現(xiàn)綠色照明，關(guān)鍵是要合理地選擇照度標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)行照明設(shè)計(jì)和控制，核心是光源的選擇。在水泥工廠的照明設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品（包括光源、電器附件、燈具、配線器材、調(diào)光控制設(shè)備及光控器材），構(gòu)建一個安全、明亮、環(huán)保、舒適的綠色照明環(huán)境。

目前，光源已經(jīng)發(fā)展到第四代，光源的發(fā)展歷程如下：

第一代光源：熱輻射光源，如白熾燈、鹵鎢燈。

第二代光源：弧光放電燈，如熒光燈、緊湊型熒光燈。

第三代光源：氣體放電燈，如高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈。

第四代光源：發(fā)光二極管（LED燈），電磁感應(yīng)燈（無極燈LVD）。

目前水泥廠常用照明用光源及性能參數(shù)見表1。

3 LED燈具的特點(diǎn)

LED即半導(dǎo)體發(fā)光二極管，LED燈具采用超高亮度發(fā)光二極管作為發(fā)光源。LED燈具以其高效、節(jié)能、壽命長、安全、抗震性強(qiáng)、響應(yīng)速度快、冷光源、無污染等特點(diǎn)，正在成為新一代主力照明產(chǎn)品，促進(jìn)了環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

LED燈具與傳統(tǒng)燈具相比較，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)能。LED燈為直流驅(qū)動，電能轉(zhuǎn)換效率達(dá)95%以上，耗電量為白熾燈的1/10，比高壓鈉燈節(jié)電60%，比金鹵燈節(jié)電55%。

（2）使用壽命長。LED燈體積小、重量輕，外殼采用高可靠性且先進(jìn)的環(huán)氧樹脂封裝工藝，確保LED燈使用壽命可達(dá)到5～10萬小時。

表1 水泥廠常用照明用光源及性能參數(shù)

（3）安全。電源采用高頻變壓器隔離設(shè)計(jì)，安全，超低電壓輸出。

（4）免維護(hù)。不積灰，易清理。

（5）綠色環(huán)保。光源中沒有鉛、汞等污染元素，光線健康，LED燈的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，不含紫外線和紅外線（高壓鈉燈光線中含有紫外線和紅外線，僅有23%在可見光區(qū)域，金鹵燈則有50%以上在可見光區(qū)域內(nèi)），對環(huán)境沒有任何污染，從生產(chǎn)過程到使用過程直至報(bào)廢幾乎全無污染，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的綠色環(huán)保節(jié)能；沒有電磁干擾（高壓鈉燈及金鹵燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾）；對電網(wǎng)無污染，功率因數(shù)≥0.9，諧波失真≤20%，EMI符合全球指標(biāo)。

4 LED燈與傳統(tǒng)燈具替換方案

在傳統(tǒng)的照明設(shè)計(jì)方案中，一般在辦公區(qū)域設(shè)置熒光燈，在生產(chǎn)車間設(shè)置高壓鈉燈或金鹵燈，隨著LED燈應(yīng)用越來越廣泛，我們也開始嘗試在水泥廠的照明設(shè)計(jì)中使用LED燈。

以200WLED泛光燈燈具和400W鈉燈燈具發(fā)出的總光通量為衡量指標(biāo)，比較如下：

200WLED泛光燈燈具總光通量為：

200（功率）×100（發(fā)光效率）×85%（燈具效率）=17 000lm

400W鈉燈燈具總光通量為：

400（功率）×70（發(fā)光效率）×55%（燈具效率）=15 400lm

由此可見，200WLED泛光燈燈具發(fā)出的總光通量略大于400W鈉燈燈具發(fā)出的總光通量。

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了LED燈替換傳統(tǒng)照明燈具方案如下：一般辦公室、電力室常用的T8型36W熒光燈可以用T8型的18W或20WLED燈替代；車間用的CXTG64-NGF-70W/100W/150W高壓鈉燈可以用車間LED燈30W/50W/80W替換；路燈用的250W/400W高壓鈉燈可以用150W或200WLED路燈替換。

已經(jīng)執(zhí)行的國外某2 500t/d水泥熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目主要生產(chǎn)用LED燈具和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的燈具規(guī)格、數(shù)量對比見表2。

根據(jù)表2，按照每天工作8h、電單價0.8元/kWh計(jì)算，LED燈一年電費(fèi)約為12.8萬元，傳統(tǒng)高壓鈉燈一年電費(fèi)約為26.8萬元。LED燈具采購成本與一年電費(fèi)合計(jì)61.3萬元，傳統(tǒng)高壓鈉燈采購成本與一年電費(fèi)合計(jì)70.4萬元（未考慮后續(xù)維護(hù)成本的情況）。高壓鈉燈一般每年都需要維護(hù)，而LED燈理論上6年免維護(hù)。相比較而言，在綠色工廠建設(shè)的要求下，LED燈的采用可以為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境價值。從節(jié)能減排角度來看，使用LED燈一年能夠節(jié)電17×104kWh，相當(dāng)于減少煤炭燃燒量63.75t，減少氣體排放總量136t，有利于節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。

表2 某項(xiàng)目LED燈具和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)燈具對比表

圖1 LED燈照明效果

在已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的幾個國內(nèi)外項(xiàng)目中均采用了LED燈，現(xiàn)場實(shí)際的照明效果見圖1。從項(xiàng)目的實(shí)施照明效果可以看到，LED燈有很好的照明效果。

5 結(jié)語

在環(huán)境問題日益受到公眾關(guān)注的今天，在水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩及國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)不斷深化改革的大背景下，建設(shè)綠色工廠是今后水泥工程建筑建設(shè)的必然選擇，而綠色照明是水泥廠實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的重要組成部分。在照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用新型的LED燈，可實(shí)現(xiàn)水泥工程的綠色設(shè)計(jì)、綠色施工和水泥行業(yè)的綠色發(fā)展。