工廠“綠色照明”的研究及應(yīng)用

張哲 岳付月 王虎一

摘要：本文從職工技能、設(shè)備現(xiàn)狀、環(huán)境影響、制度管理等方面出發(fā)，全面分析了影響工廠照明用電損耗的各方面原因，結(jié)合“綠色照明”理念，以科學發(fā)展觀為指導，對工廠照明進行認真分析研究，并進行了重新設(shè)計。通過對照明線路、照明光源、照明附屬設(shè)備的成功改造，有效地減少了照明用電損耗，為打造綠色節(jié)能型企業(yè)貢獻一份力量。

關(guān)鍵詞：綠色照明；研究

一、背景及意義

1、節(jié)能減排，是全世界關(guān)注的焦點問題。電能是極寶貴的二次能源，節(jié)約用電是節(jié)約能源的重要內(nèi)容。綠色照明工程要求人們不要簡單地認為只是節(jié)能，而要從更高層次去認識，提高到節(jié)約能源、保護環(huán)境的高度對待，這樣意義更廣泛，更深遠。有的地區(qū)、有的單位可能認為現(xiàn)在電力供應(yīng)不那么緊張了，照明節(jié)電不那么重要了，這種簡單地理解，就是沒有從環(huán)保的高度去認識節(jié)能，因為綠色照明工程提出的宗旨不只是個經(jīng)濟效益問題，而更主要是著眼于資源的利用和環(huán)境保護的遠大課題。通過照明節(jié)電，從而減少發(fā)電量，即降低燃煤量（中國70%以上的發(fā)電量還是依賴燃煤獲得），以減少SO2，CO2以及氮氧化合物等有害氣體的排放，對于世界面臨環(huán)境與發(fā)展的課題，都有深遠的意義。

2．綠色照明工程要求照明節(jié)能，已經(jīng)不完全是傳統(tǒng)意義的節(jié)能，而是要充分運用現(xiàn)代科技手段提高照明工程設(shè)計水平和方泣，提高照明器材效率來實現(xiàn)。

二、用電消耗分析

2.1 我們對廠區(qū)主要照明燈具進行了分類統(tǒng)計.

由上表可知，路燈功率占到了照明總功率的85%，依次為草坪燈6%，東圍墻燈4%、西圍墻等3%，庭院燈為2%，因此我們可以判斷影響節(jié)能主要為道路燈，下面我們將著力對道路照明進行進一步的分析、改善。

2.2 為了盡快找出引起照明損耗原因，我們從人員、設(shè)備、環(huán)境、制度四個方面進行了分析。

排除了4條影響照明損耗因素：

（1）開關(guān)燈調(diào)整制度

（2）照明間距過小

（3）線路老化、接頭多、接觸不良

（4）未使用最節(jié)能的三相五線配電方式.

2.3 找出3條造成照明損耗的因素：

（1）使用的燈具不節(jié)能。

（2）降壓設(shè)備擋位節(jié)能效率低。

（3）開關(guān)燈時間預見性差。

三、全面實施改造

針對前階段找出的3條造成照明損耗的影響，我們進行了全面的優(yōu)化，并分步制定了整改措施和計劃。

3.1 進行綠色照明改造

3.1.1 良好的工廠光源應(yīng)滿足的條件

（1）合適的色溫

（2）滿足場所使用對顯色性的要求

（3）良好的啟動特性

（4）使用壽命更長

（5）較穩(wěn)定的發(fā)光

（6）高光效，達到更好的節(jié)能效果

3.1.2 針對上述條件，我們先對廠區(qū)的現(xiàn)用的光源進行分析

從表2得出的圖1中可以看出，金屬鹵化燈.緊湊型熒光燈.高壓鈉燈的壽命都在12000以上大大高出白熾燈,高壓汞燈,碘鎢燈。

從表2得出的圖2中我們可以看出，金屬鹵化燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈的光效值(節(jié)能最重要的參數(shù))高于其他燈型號。

從表2得出的圖3中我們可以看出在發(fā)光的穩(wěn)定性上除了汞燈較差，剩下的頻閃均不明顯，減少了照明的舒適度。

從表2得出的圖4中我們可以看出，同一種物品放在不同光源下顯示出的色彩有著不同的差別，顯色性的最高值為100，也就是說還原色彩本身顏色的能力最強，從圖中我們可以看出白熾燈的顯色指數(shù)最高為99，依次是碘鎢燈，金鹵燈，緊湊型熒光燈，汞燈，鈉燈為30，顯色指數(shù)最低。

從表2得出的圖5中我們可以看出，白熾燈、高壓鈉燈、碘鎢燈、汞燈高壓鈉燈的色溫都<3800k,色彩偏黃,感覺穩(wěn)。金屬鹵化物燈色溫在4000k-4600k感覺明快.緊湊型熒光燈色溫在6200k-6700k,色彩偏冷。

3.1.3 我們利用權(quán)重表對比分析光源

對以上圖表進行分析我們發(fā)現(xiàn)：金鹵燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈的壽命大大高出白熾燈、高壓汞燈和碘鎢燈。金屬鹵化燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈的光效值高于其他型號的燈。在發(fā)光的穩(wěn)定性上除了碘鎢燈較差,其余的頻閃均不明顯,符合照明舒適度的要求。金屬鹵化物燈感覺明快，顯色指數(shù)高，對色彩的還原能力強，作為工廠干道使用。高壓鈉燈感覺穩(wěn)重，但顯色指數(shù)較低，作為部分道路，景觀照明使用。緊湊型熒光燈，色彩較冷，作為庭院燈，草坪燈，圍墻燈使用。因此，我們選擇金屬鹵化燈.緊湊型熒光燈.高壓鈉燈為主要光源.確定光源之后，我們對不節(jié)能的燈具進行了改造。

3.1.4 對替換光源進行計算,找出了合適的功率替換數(shù)值

L =dф /(da×COSθ×dΩ)

3.1.4.1 緊湊型熒光燈替換白熾燈

單個光源替換后平均功率下降從200w下降到120w下降幅度為40%.照度符合《GB50034-92工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標準》標準6lx——10.lx為8.8lx

3.1.4.4 更換配套鎮(zhèn)流器

由于氣體放電燈必須配套鎮(zhèn)流器才能正常工作，我們需要選擇恰當?shù)逆?zhèn)流器以更有效的保證光源的壽命的同時提高照明利用率。這是我們選擇的與更換的高壓鈉燈，金屬鹵化物燈配套的鎮(zhèn)流器。這使鎮(zhèn)流器自身功耗下降40~50%，燈的系統(tǒng)功耗降低約8%。

按照應(yīng)用條件部分改造后照明光源種類功率減少8872w，節(jié)電率為31.7%（燈具總體含鎮(zhèn)流器，觸發(fā)器），壽命延長6倍。

黃色的鈉燈、藍色的熒光燈，五顏六色的燈流光溢彩，既節(jié)約了能源也將工廠夜景裝扮的更加瑰麗。創(chuàng)造出節(jié)能和美的工廠環(huán)境。

3.2 對電壓進行調(diào)整

3.2.1 選擇同類光源進行實驗

高壓鈉燈，金屬鹵化物燈同屬氣體放電燈，因此我們選擇鈉燈、緊湊型熒光燈在不同電壓條件下進行了實驗。

通過表4，得出柱狀圖

調(diào)整一：從表4、表5中我們可以看出，氣體放電燈在電壓降低5%時，照度降低4%，壽命提高60%。緊湊型熒光燈電壓降低5%，照度降低2%，壽命提高70%，兩者照度降低人眼幾乎覺察不到，照度符合標準要求 ，適于在廠前夜，我們使用調(diào)壓器進行調(diào)節(jié)并把此檔定位1檔。

調(diào)整二：從表4、表5我們可以看出，將供電電壓降低在10%以內(nèi)運行，壽命延長了90%，當熒光燈電壓為額定電壓的90%，燈具壽命延長了一倍，當電壓下調(diào)10%時，兩種光源的的照度雖然下降到了6.6xl，但仍在標準范圍內(nèi)，適合在深夜節(jié)電運行時段, 我們使用調(diào)壓器進行調(diào)節(jié)并把此檔定位Ⅱ檔。

3.2.2 提高功率因數(shù)

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。

功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力設(shè)備的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以說提高功率因數(shù)具有很大經(jīng)濟意義。

3.2.3 計算出補償量

按提高功率因數(shù)確定補償容量的方法簡便明確，為國內(nèi)外所通用，根據(jù)功率之間的向量關(guān)系，可求出無功補償容量Qc。

式中P——有功功率

cosφ1，cosφ2——補償前后功率因數(shù)值

tgφ1，tgφ2——補償前后功率因數(shù)角的正切值

經(jīng)過計算我們把補償數(shù)值定為 =20.1uF

效果檢驗：電壓分為2檔分別下降5%10% 功率因數(shù)從0.4 0.44 提升到0.9，節(jié)能效果顯著

3.3 加強對區(qū)域時間的管理

太陽的光照隨著時間的變化而變化，特別是季節(jié)交替的一段時間內(nèi)，天氣變化快，光照時間不確定，導致照明控制上的誤差，造成浪費。 3.3.1 確定日出、日落時間

我們從國家授時中心（http://www.ntsc.ac.cn/）網(wǎng)站找出許昌每月平均日出日落時間為基礎(chǔ)。對時鐘控制器進行控制，提高對日照情況的預見性。

3.3.2 對開關(guān)燈時間進行細化

我們把季節(jié)交替(黃色)的2——4月，6.20——7.15，8.10——9.10，12.20——1.15季節(jié)交替時段每2天修正一次時間，在不交替時每周進行一次，天氣有特殊(綠色)情況1天調(diào)整一次，確保能夠按照光照及時進行調(diào)整。

3.3.3 區(qū)分照明種類開關(guān)時間

本著從一點一滴節(jié)能的原則我們可以發(fā)現(xiàn)，像地燈，泛光燈（250w/個）等非主要道路照明的景觀燈，是可以更加靈活控制的，我們在天沒有完全黑的情況下，開啟主要路燈，在天完全黑時再開啟景觀照明。這樣既做到了節(jié)能，又保證了美觀。

3.3.3.1 分為三個層次照明

根據(jù)對光照需求和欣賞的不同功能,比如說需要光照進行道路照明的先開,而供人欣賞的照明后開,我們以這樣的理念制定出開關(guān)燈的順序：1照明 2 景觀 3亮化

3.3.4 我們按春夏秋冬天氣狀況的不同我們定出開燈順序的具體間隔時間 春季：15分鐘 秋季：8分鐘 夏季：20分鐘 冬季：6分鐘

四、改造后效果

完成后，我們對2010年和2011年同期廠區(qū)的照明用電進行了統(tǒng)計，2010年1、2、3月份的照明用電量為13982.58 kwh。2011年1、2、3的照明用電量為9019.8kwh，節(jié)電4963.58kwl>1338.2kwl，節(jié)電率為36.6%.

實施綠色照明是一項長期的任務(wù)，合理選擇照度標準設(shè)計必須從生產(chǎn)、使用實際需要出發(fā)，要從更高層次和意義上理解綠色照明，強化照明設(shè)計和照明節(jié)能管理，為推進綠色照明作出新貢獻。

參考文獻

[1] 陳文成 《道路照明光源選擇依據(jù)》 復旦學報（自然科學版） 2003， P950-955

[2] 李景色 《城市道路照明設(shè)計標準》 中華人民共和國建設(shè)部 1992年2月1日