工業(yè)建筑照明節(jié)能設(shè)計探討

摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源過度消耗已經(jīng)成為制約發(fā)展的重要問題。工業(yè)廠房，大空間，高照度要求下的照明系統(tǒng)，由于管理使用粗礦，燈具效能，控制方式等原因，造成很大的能源浪費(fèi)，本文從照明系統(tǒng)設(shè)計，光源選擇，控制管理、自然利用等方面總結(jié)總結(jié)工業(yè)建筑照明節(jié)能設(shè)計措施，降低照明能耗，優(yōu)化工業(yè)建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計。關(guān)鍵詞

工業(yè)建筑、照明節(jié)能、光源、控制前言工業(yè)廠房，特別是一些精密加工廠房、裝配廠房、維修廠房、噴涂廠房等對照度有較高要求，照度標(biāo)準(zhǔn)要求500lx或更高，功率密度可達(dá)到10~17W/m2。隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)計中數(shù)萬平方米的廠房司空見慣，照明能耗在總能耗中的占比十分可觀。在建筑節(jié)能與低碳發(fā)展戰(zhàn)略下，工業(yè)建筑照明節(jié)能的方法與技術(shù)研究越來越受到從業(yè)者的重視。本文從照明系統(tǒng)設(shè)計，光源選擇，控制管理、自然光利用等方面總結(jié)工業(yè)建筑照明節(jié)能設(shè)計措施，降低照明能耗，優(yōu)化工業(yè)建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計。廠房照明設(shè)計中的常見問題1采用傳統(tǒng)照明光源，例如大功率金屬鹵化物燈，初期投資較少但發(fā)光效率較低、光通量衰減快、壽命較短，不適合頻繁開關(guān)或調(diào)光控制。2控制功能單一，比較常見的通過開關(guān)進(jìn)行人工控制開燈或關(guān)燈，管理粗獷，常常開燈后全天處于點亮狀態(tài)，造成嚴(yán)重能源浪費(fèi)。3照明燈具均勻布置，燈具呈線（條）狀配線。布線設(shè)計固然簡單，但無法按照生產(chǎn)分區(qū)進(jìn)行控制。4照明支線按照工作電流及保護(hù)器動作電流選擇，導(dǎo)線截面偏小，線路損耗大。5設(shè)計考慮不周全，沒有結(jié)合使用工況。如值班照明、清掃照明、監(jiān)控照明對照度要求較低，用工作照明取代造成浪費(fèi)。6高大廠房照明管理維護(hù)難度大，燈具長期積灰污染，發(fā)光效率降低；光源長時間使用光衰嚴(yán)重以及鎮(zhèn)流器老化能耗增加、光效降低。廠房照明節(jié)能設(shè)計措施不同于民用建筑，工業(yè)廠房照明主要服務(wù)于工藝生產(chǎn)活動。廠房照明設(shè)計應(yīng)遵照《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021、《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013、《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB51245-2017等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，在照明配電、燈具與光源的選擇、燈具布置、照明控制等方面采取必要的措施，在滿足工藝生產(chǎn)需要的同時，降低照明能耗水平。照明配電系統(tǒng)設(shè)計大型廠房照明系統(tǒng)配電箱應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)工藝區(qū)劃，分區(qū)設(shè)計照明配電箱，方便按生產(chǎn)需求實現(xiàn)照明分區(qū)控制。照明配電干線及末端支線截面選擇應(yīng)進(jìn)行電壓降計算，末端電壓降不宜超過5%，減小線路損耗。燈具的選擇照明工程中常用的熒光燈、金屬鹵化物燈、LED燈等產(chǎn)品，均可在工業(yè)廠房照明設(shè)計中采用。各種燈具（光源）結(jié)構(gòu)及工作原理不同，各有優(yōu)缺點及適用場所。照明設(shè)計應(yīng)在滿足廠房生產(chǎn)工藝要求、造價要求的前提下，選擇符合國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的燈具。隨著LED照明技術(shù)的不斷成熟和市場價格逐漸降低，市場占有率不斷提高。LED照明燈具以其突出的節(jié)能優(yōu)勢，在越來越多的項目中被采用。現(xiàn)以某廠房照明設(shè)計為例，分別采用傳統(tǒng)的金屬鹵化物工廠燈及LED燈，利用DIALux軟件仿真計算進(jìn)行節(jié)能對比分析：

廠房生產(chǎn)車間軸線尺寸為297.0m×102.0m，格構(gòu)式鋼柱、鋼桁架屋蓋結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為（45m+57m）×9m，桁架最低點標(biāo)高為18.0m。在照度要求500Lx的條件下，燈具維護(hù)系數(shù)選擇0.7；反射系數(shù)設(shè)定為：天花板50%，墻壁30%，地面20%；采用400W、36000Lm中配光陶瓷金鹵燈與200W、22000lmLED高懸掛燈分別建模計算。圖1400W金鹵燈照度計算仿真圖400W金屬鹵化物燈在結(jié)構(gòu)桁架之間主檁位置安裝，采用12行66列共792盞燈，平均照度505lx，考慮鎮(zhèn)流器損耗20W/盞，總安裝功率332640W，功率密度值為12.3W/m2。圖2200WLED燈照度計算仿真圖200WLED燈在結(jié)構(gòu)桁架之間主檁位置安裝，采用14行66列共792盞燈，平均照度497lx，整燈功率為210W/盞，總安裝功率194040W，功率密度值為7.2W/m2。經(jīng)簡單對比可以發(fā)現(xiàn)，采用LED燈比金屬鹵化物燈安裝功率減小約42%。假設(shè)每年工作日250天，每天工作8小時，每年可以節(jié)電約27.7萬kwh。節(jié)能控制措施隨著智能化技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用照度傳感器、紅外線傳感器、移動式傳感器、智能照明開關(guān)等設(shè)備，實現(xiàn)集中程序控制、恒照度控制、人員監(jiān)測控制等控制方式，充分利用建筑自然采光，獲得顯著的節(jié)能效果。1分區(qū)控制按照生產(chǎn)區(qū)域的劃分設(shè)計照明開關(guān)的控制范圍，方便用戶按生產(chǎn)需要開啟一定區(qū)域的照明。同一生產(chǎn)區(qū)由于進(jìn)深較大，自然光照度相差較大，針對這一情況，可在適當(dāng)位置設(shè)置照度傳感器，根據(jù)同一時間內(nèi)不同自然光照度控制相應(yīng)燈具組由內(nèi)向外逐行或逐個點亮，從而充分利用自然光源。2照度及調(diào)光控制利用照度傳感器、開關(guān)控制模塊或調(diào)光控制模塊，自然采光符合生產(chǎn)所需的照度要求時自動關(guān)閉部分或全部照明。3分時控制結(jié)合生產(chǎn)安排時間表，生產(chǎn)時間開啟照明保障生產(chǎn)所需的照度，非生產(chǎn)時間關(guān)閉照明或僅保留清掃活動、值班、安防監(jiān)控所需的低照度照明，需夜間加班時臨時申請開啟照明。4感應(yīng)控制無自然采光的通道、衛(wèi)生間、倉儲等場所安裝人員移動傳感器或紅外人體傳感器，有人經(jīng)過或停留時開啟正常照明，無人狀態(tài)經(jīng)延時轉(zhuǎn)入低照度或關(guān)閉模式。物聯(lián)網(wǎng)智能照明控制應(yīng)用⑴云端平臺：可接入多傳感器，多用戶，多設(shè)備，跨空間管理多棟建筑，并實現(xiàn)云端功能,較傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點：調(diào)光：可對任意單燈進(jìn)行亮度輸出調(diào)光控制，以匹配節(jié)能指標(biāo)；云端分區(qū)控制:可在線對燈具進(jìn)行重新分區(qū)，實現(xiàn)分區(qū)的開、關(guān)、調(diào)光等操作；云端模式管理：可在線配置燈具的工作狀態(tài)（亮度級別、調(diào)光步長、調(diào)光時長、有人亮度持續(xù)時長T1、無人進(jìn)入背景亮度時長T2、進(jìn)入安全亮度T3）；工作模式（手動控制、自動事件驅(qū)動、僅光感、僅人感、光感+人感），如午休時間，可將燈具整體調(diào)整至低亮度狀態(tài)，以匹配節(jié)能指標(biāo)；對燈具及相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行可視地圖管理，并實現(xiàn)在地圖上的控制、狀態(tài)顯示、維護(hù)預(yù)警；能實現(xiàn)本地單獨(dú)智能化策略，也可實現(xiàn)云端AI集中控制策略；并可以按客戶要求進(jìn)行相應(yīng)的管理邏輯在線升級維護(hù)功能（OTA）；事件數(shù)據(jù)采集云端管理功能：在可視化圖形界面對設(shè)備管理，實現(xiàn)對設(shè)備診斷和故障定位，緊急異常事件通過云端對多用戶進(jìn)行預(yù)警并同步確認(rèn)時間地點；分地址獨(dú)立能源計量：具備單點的、分區(qū)的、跨空間的獨(dú)立能源計量及節(jié)能報表；人體健康舒適度數(shù)據(jù)采集：可采集環(huán)境的溫濕度、照度與色溫等數(shù)據(jù)；⑵設(shè)備端功能設(shè)備多端控制功能：移動端、本地?zé)o線無源（采用物理觸能，無需電源或電池）開關(guān)、第三方多用戶云平臺均可控制；多合一傳感控制器兼容功能：具備多種傳感器及恒定光輸出技術(shù)和無線通訊能力，由燈具的智聯(lián)接口供電和通訊，無需額外布線；燈光的背景亮度、時延、步長等參數(shù)可在云端靈活配置；可靈活放置的無線無源控制面板，且按鍵控制范圍和參數(shù)可靈活配置；實現(xiàn)移動端單燈區(qū)域的控制及節(jié)能指標(biāo)查詢、數(shù)據(jù)共享；⑶事件數(shù)據(jù)采集云端管理功能在可視化圖形界面對設(shè)備進(jìn)行管理，實現(xiàn)對設(shè)備診斷和故障定位，緊急異常事件通過云端對多用戶進(jìn)行預(yù)警并同步確認(rèn)時間地點；

分地址獨(dú)立能源計量：具備單點的、分區(qū)的、跨空間的獨(dú)立能