淺談潔凈區(qū)域的照明設(shè)計(jì)

花新齊清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 (北京100084）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有潔凈要求的建筑工程越來(lái)越多，目前，潔凈技術(shù)廣泛應(yīng)用于微電子、生物制藥、精密儀器制造等重要部門。潔凈區(qū)域一般為無(wú)采光窗的密閉空間，對(duì)于在潔凈區(qū)域工作的操作人員來(lái)說(shuō)，為他們提供明亮、舒適的視覺(jué)環(huán)境，有利于提高生產(chǎn)效率和精細(xì)產(chǎn)品的成品率。下面根據(jù)潔凈區(qū)域的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，給出潔凈區(qū)域的常用燈具并進(jìn)行照明設(shè)計(jì)。

1 潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在潔凈技術(shù)廣泛應(yīng)用的微電子、生物制藥、精密儀器制造等重要場(chǎng)所，根據(jù)不同的使用需求，不同的行業(yè)，需要參照與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。目前，進(jìn)行潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)用《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034—2013[1]、《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50073—2013[2]以及各行業(yè)對(duì)應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)潔凈區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在有毒、易燃易爆場(chǎng)所時(shí)，還應(yīng)依據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058—2014的有關(guān)規(guī)定。表1為潔凈空間照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 潔凈空間照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于潔凈空間，照明全部依靠人工光源，進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，在條件允許的前提下，可提高照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為使用人員提供舒適的作業(yè)環(huán)境。

1.2 潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)要求[3]

潔凈區(qū)域的空氣潔凈度分為9個(gè)等級(jí)，在進(jìn)行潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足照明設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要考慮潔凈度的要求，這對(duì)燈具的外形結(jié)構(gòu)及材質(zhì)等方面，提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)，易積塵及容易產(chǎn)生靜電吸附的燈具，無(wú)法滿足潔凈空間潔凈度的要求。同時(shí)，潔凈空間通常無(wú)自然采光，照明均采用人工光源，因此，對(duì)于在潔凈空間工作的操作人員來(lái)說(shuō)，為他們提供舒適的視覺(jué)環(huán)境，是照明設(shè)計(jì)的重要目的。所以，在進(jìn)行潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)符合以下幾點(diǎn)要求。

（1）明亮合理的空間照度

潔凈空間要求有良好的作業(yè)環(huán)境，明亮合理的空間照度，不易使人感到疲勞，從而影響作業(yè)效率及工藝質(zhì)量。

（2）均勻柔和的光源

潔凈區(qū)域通常無(wú)自然采光，所以舒適的視覺(jué)環(huán)境更為重要。在選擇光源時(shí)，宜選用不易引起眩光效應(yīng)的面狀光源，盡量避免采用點(diǎn)狀或線狀光源。

（3）合理的燈具結(jié)構(gòu)

由于潔凈室對(duì)該區(qū)域潔凈度的要求，照明燈具應(yīng)選用外型表面光滑，凹凸面少，不易積灰，容易清掃且用不宜產(chǎn)生靜電材料制成的燈具。

（4）特殊的光譜要求

如果潔凈廠房?jī)?nèi)使用光敏材料，例如硅、鍺等，這些材料對(duì)照明光譜有特殊的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)因素，確定合理的光譜范圍和強(qiáng)度，以滿足正常的生產(chǎn)工作要求。

（5）特殊的安裝要求

潔凈區(qū)域需要布置大量空調(diào)風(fēng)管及空氣除塵系統(tǒng)，進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)要考慮過(guò)濾器送風(fēng)口在頂棚的排布，在布置燈具時(shí)，需要配合相關(guān)專業(yè)，選擇合理的燈具類型及安裝方式。

（6）高光效和低排放

潔凈區(qū)域照明是能耗中占比較大的部分，除了燈具自身的消耗外，照明產(chǎn)生的熱量也需通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)排出室外，因此照明設(shè)計(jì)必須達(dá)到節(jié)能規(guī)范的要求，選擇更高效的光源。

（7）高可靠性和低光衰率

光源及燈具是潔凈空間內(nèi)容易老化和損壞的設(shè)施，光源的更換及燈具的維修可能導(dǎo)致潔凈失效，需要重新處理達(dá)標(biāo)后才可繼續(xù)生產(chǎn)工作，因此會(huì)產(chǎn)生很高的維護(hù)成本，所以潔凈區(qū)域內(nèi)通常選用高可靠性的燈具及低光衰率的光源，以滿足生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的需求。

2 潔凈區(qū)域照明種類及常用光源、燈具

2.1 潔凈區(qū)域照明種類

潔凈廠房?jī)?nèi)主要包括以下幾類照明。[4]

（1）正常照明：在正常狀態(tài)下為潔凈區(qū)提供工作或符合使用要求的照明。

（2）應(yīng)急照明：潔凈區(qū)域的應(yīng)急照明主要涉及疏散照明及備用照明。疏散照明用于確保疏散通道被有效地辨識(shí)和使用；備用照明是正常照明失效時(shí)用于確保正?；顒?dòng)繼續(xù)或暫時(shí)繼續(xù)進(jìn)行的應(yīng)急照明。

（3）其他照明：當(dāng)潔凈區(qū)域內(nèi)，對(duì)環(huán)境有特殊要求時(shí)，如滅菌殺蟲等，還需增設(shè)紫外線殺菌燈及誘蟲燈等。

2.2 潔凈區(qū)域常用的照明光源

（1）鹵鎢燈：鹵鎢燈發(fā)出的光是全色光，其發(fā)光效果是由發(fā)光物質(zhì)（鎢）以及溫度決定的。由于其發(fā)光原理，導(dǎo)致白熾燈壽命短、光效低，使用功率大，無(wú)法滿足節(jié)能規(guī)范的要求，因此，除有特殊要求外，應(yīng)選用其他高效光源替代。

（2）熒光燈：熒光燈相較于鹵鎢燈，具有光效高、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比優(yōu)等特點(diǎn)，因此，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于潔凈區(qū)域的照明設(shè)計(jì)中。

（3）LED燈：LED光源是近年來(lái)迅速發(fā)展的科技產(chǎn)品，相較于熒光燈，其光效更高，目前實(shí)驗(yàn)室最高光效已達(dá)到161 lm/W,商用光源達(dá)到100 lm/W，對(duì)于潔凈空間等依靠人工光源采光的場(chǎng)所，LED光源有顯著的節(jié)能效果，并且LED是固態(tài)光源，同時(shí)具有很好的抗震效果，其生產(chǎn)及回收過(guò)程中無(wú)汞等有害氣體，屬于環(huán)保產(chǎn)品。因此，LED光源在潔凈區(qū)域應(yīng)用的占比越來(lái)越高。

2.3 潔凈區(qū)域常用的照明燈具

前文提到，潔凈空間由于對(duì)潔凈度的要求，在潔凈區(qū)域內(nèi)布置的照明燈具，不僅要考慮空間照度的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)燈具的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，也提出較高的要求，還要滿足以下幾點(diǎn)特征：

1)造型簡(jiǎn)單、不易積塵、便于擦拭；

2)燈具本體具有良好的氣密性；

3)燈具應(yīng)進(jìn)行防靜電處理，防止靜電吸附塵埃影響空氣潔凈度；

4)有耐腐蝕性，易于消毒滅菌；

5)能有效抑制眩光，降低視覺(jué)疲勞。

以下介紹兩種潔凈區(qū)域常用的燈具類型。

（1）嵌入式凈化面板燈

嵌入式凈化面板燈（如圖1所示）是潔凈區(qū)域最常用的燈具類型，一般直接安裝到技術(shù)夾層的隔板上，燈具表面與頂板形成一個(gè)平面，這樣的造型，不易積塵，便于擦拭，燈具本體同時(shí)具有良好的氣密性，且面板燈光線均勻，能夠有效的抑制眩光，照明效果較好。

圖1 嵌入式凈化面板燈

（2）凈化淚珠燈

凈化淚珠燈（如圖2所示）一般應(yīng)用于層流式潔凈區(qū)域。此類潔凈室的頂棚或送風(fēng)側(cè)墻上滿布過(guò)濾器，潔凈度等級(jí)一般在100級(jí)以上，電子廠房居多，但由于頂棚上風(fēng)口數(shù)量過(guò)多，對(duì)照明燈具的結(jié)構(gòu)及布置有較大的影響，當(dāng)選用嵌入式面板燈時(shí)，容易出現(xiàn)與風(fēng)口沖突的情況，如選用淚珠型燈具，可有效的避免此類影響，該燈具截面如同淚珠，造型小巧，可有效利用頂板空間，易于布置，且該造型不易積塵，燈具明裝在潔凈區(qū)域頂板上，便于擦拭及維護(hù)。

目前市面上還有斜邊凈化面板燈、直邊凈化面板燈、弧形凈化燈等多種造型的凈化燈具，在不同的空間環(huán)境下可以選擇與之相應(yīng)的燈具，已到達(dá)更好的照明效果。

圖2 凈化淚珠燈

3 潔凈區(qū)域特殊部位的照明設(shè)計(jì)

3.1 潔凈區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)廠房

一般情況下，潔凈廠房?jī)?nèi)空間分隔會(huì)根據(jù)生產(chǎn)需要，劃分為多個(gè)房間，這些房間有些貫通，有些單獨(dú)形成一個(gè)區(qū)域。

（1）燈具布置

在做一般照明設(shè)計(jì)時(shí)，燈具的布置首先要考慮照度的均勻度，選擇在頂棚上排布燈具時(shí)，盡可能均勻布置燈具，同時(shí)要參照使用人員的工位排布。在潔凈廠房?jī)?nèi)布置燈具時(shí)，還需特別關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題，其一是區(qū)域內(nèi)大型設(shè)備及生產(chǎn)線的擺放，這會(huì)影響到燈具布置的要求，將燈具盡可能均勻布置在生產(chǎn)線及設(shè)備的兩側(cè)，使每處工作面上有均勻的照度；其二要考慮頂棚及側(cè)墻的送回風(fēng)口，風(fēng)口的位置與燈具的位置有沖突時(shí)，可選用合理的燈具及布置，以此來(lái)規(guī)避這類問(wèn)題。

（2）燈具控制

潔凈區(qū)域的空間非常多樣，由幾十平米至上千平米不等，房間的分隔也會(huì)受到工藝的影響，燈具的數(shù)量多少不等，很難明確一種控制方式，控制既要從節(jié)能角度出發(fā)，還要結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中各類設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，各區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)工作的互聯(lián)互通，因此，不應(yīng)單純制定一種控制方式，要考慮不同房間，不同區(qū)域采取不同的控制方式。例如，大型設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，房間面積大，燈具數(shù)量多，這種情況下，如果采用就地控制，從實(shí)用角度到控制角度，都不太合理，因此，一般采用區(qū)域集中控制，根據(jù)工況對(duì)照明燈具進(jìn)行統(tǒng)一的控制，更好的提供生產(chǎn)所需。潔凈區(qū)域內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室等，有人員在此進(jìn)行工作，工作時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定，房間內(nèi)的燈具可采用就地控制，便于使用人員靈活的控制房間內(nèi)的照明，可滿足節(jié)能及正常工作使用的需求。

上文提出，部分潔凈區(qū)域有滅菌要求，除布置一般照明外，還要布置紫外線滅菌燈，需要特別注意的是，紫外線滅菌燈的控制開關(guān)應(yīng)設(shè)置在潔凈區(qū)外，并且要有防止誤操作的措施，這種情況下，可采用集中控制，在無(wú)人工作時(shí)，定時(shí)開啟，相較于就地控制可降低誤操作，以免對(duì)工作人員健康造成不良影響。

除了正常照明燈具的布置與控制，在《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，潔凈廠房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置備用照明。備用照明是正常照明失效時(shí)用以確保能夠繼續(xù)進(jìn)行正?；顒?dòng)的照明。對(duì)于設(shè)有柴油發(fā)電機(jī)裝置的潔凈廠房，備用照明電源可以由柴油發(fā)電機(jī)提供；對(duì)于沒(méi)有柴油發(fā)電機(jī)裝置的潔凈廠房，備用照明的電源可以采用與正常照明的供電干線接自不同的變壓器的方式。一般情況下，備用照明作為正常照明的一部分，一般場(chǎng)所備用照明的照度不低于正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)的10%，以保證生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生緊急事件時(shí)，工人的生命安全。

3.2 潔凈走道

潔凈區(qū)域是一個(gè)相對(duì)密閉的空間，室內(nèi)人員流動(dòng)線路復(fù)雜，出入通道迂回，潔凈走道不僅需要滿足潔凈區(qū)域內(nèi)各類設(shè)備運(yùn)輸?shù)囊?，還承擔(dān)著人員疏散的作用，同時(shí)也要滿足生產(chǎn)流轉(zhuǎn)通道的要求，因此，潔凈走道的照明，既需要設(shè)置滿足正常工作的一般照明，還需設(shè)置供人員疏散的應(yīng)急照明。

（1）燈具布置

潔凈走道的正常照明在選擇燈具時(shí)要考慮眩光的影響，燈具一般選用面板燈，磨砂面板燈具有利于控制眩光，產(chǎn)生柔和的照明效果，并且易于安裝及維護(hù)，不易積塵。在布置燈具時(shí)，需要結(jié)合走道的寬度及高度。一般情況下，燈具單排布置，可結(jié)合人員流動(dòng)的主要出入口，在這些部位著重布置燈具，以滿足照度要求。走道較寬時(shí)，可考慮雙排均勻布置，燈具一般與物流及人流流動(dòng)方向平行，這樣能產(chǎn)生較好的光環(huán)境。

（2）燈具控制

潔凈走道的人員及物流流動(dòng)性大，肩負(fù)著物料運(yùn)輸?shù)茸饔茫易叩婪植驾^廣，基本貫穿整個(gè)潔凈區(qū)域，這種情況下，一般采用集中控制的方式，在正常工況下，燈具在固定時(shí)間統(tǒng)一亮滅，可避免人員的誤操作，也可有效的管理及使用光源，減少光源的損耗，并且滿足走道的使用要求。

除了正常照明燈具的布置與控制，在《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，潔凈廠房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置供人員疏散用的應(yīng)急照明。在安全出口、疏散口及疏散通道轉(zhuǎn)角處設(shè)置標(biāo)志燈以便于疏散人員辨認(rèn)同行防線，迅速撤離事故現(xiàn)場(chǎng)。在專用消防口設(shè)置紅色應(yīng)急燈，以便于消防人員即使進(jìn)入廠房進(jìn)行滅火。

3.3 技術(shù)夾層

在潔凈區(qū)域內(nèi)，一般設(shè)有技術(shù)夾層或技術(shù)夾道，給排水干管、暖通風(fēng)管、工業(yè)管道、配電管路等均敷設(shè)在技術(shù)夾層內(nèi)，維修管理人員會(huì)在此進(jìn)行維護(hù)工作，大量的設(shè)備及管線使得夾層維護(hù)線路復(fù)雜，技術(shù)夾層是潔凈廠房特有的區(qū)域，因此，技術(shù)夾層的照明設(shè)計(jì)也尤為重要。

（1）燈具布置

技術(shù)夾層的照明應(yīng)能滿足運(yùn)維人員正常的工作使用，由于夾層內(nèi)含有大量管道，如果燈具在頂部安裝，存在使用及維護(hù)上的不便，所以一般設(shè)置為壁燈，在側(cè)墻上安裝，可滿足照度均勻、維護(hù)方便的要求。由于各類管道的存在，技術(shù)夾層內(nèi)存在潮濕的可能，一般選用防潮型燈具，夾層高度一般在1.5 m左右，空間較為低矮，因此在選擇燈具時(shí)，可選用DC 24 V安全電壓下工作的燈具，以保證夾層內(nèi)人員的使用安全。

（2）燈具控制

技術(shù)夾層是單獨(dú)的區(qū)域，在潔凈區(qū)域的頂部，正常狀況下，技術(shù)夾層無(wú)人作業(yè)，在設(shè)備及管道出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維護(hù)人員在此對(duì)管道設(shè)備進(jìn)行安裝維修工作，因此，一般采用就地控制的方式，可以按照維護(hù)人員的工作區(qū)域及要求，對(duì)燈具進(jìn)行控制，也可滿足節(jié)能的要求。

除此之外，由于夾層內(nèi)線路復(fù)雜，一旦發(fā)生緊急情況，對(duì)人員疏散也會(huì)造成嚴(yán)重影響，所以，在設(shè)置一般照明外，還應(yīng)在夾層內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明，在夾層出口，設(shè)置安全出口指示燈，以便維護(hù)人員能快速找到出口。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)時(shí)，各場(chǎng)所照度的要求、光源及燈具的選擇、燈具的布置及控制等方面，都是潔凈區(qū)域照明設(shè)計(jì)的重要課題。根據(jù)潔凈區(qū)域自身的特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)設(shè)備及人員的排布，為使用人員營(yíng)造良好的光環(huán)境，使照明設(shè)計(jì)做到合理、舒適、美觀，并滿足潔凈度要求，是設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)和追求。