工業(yè)廠房的綠色照明設(shè)計探討

尹恒

摘 要：近年來，隨著工業(yè)水平的發(fā)展和提高，企業(yè)對工業(yè)廠房的設(shè)計、建造、維護都提出了更高的要求。廠房照明作為工業(yè)廠房的重要組成部分，對工業(yè)廠房環(huán)境、能耗、制造質(zhì)量、人機工程等均有較大影響。人口、資源和環(huán)境是當今世界經(jīng)濟活動的三個主要問題，因此節(jié)能、環(huán)保也是世界各國發(fā)展過程中的重要方向。20世紀90年代初，“綠色照明”的概念首次在國際上提出，從節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、健康等方面闡述了其意義及目的，并很快在國際上得到支持及推廣。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；綠色照明；節(jié)能；環(huán)保；LED

1 照明發(fā)展及“綠色照明”理念

照明發(fā)展從無到有發(fā)展到如今，經(jīng)歷了漫長的歲月，中間歷經(jīng)了無數(shù)變革，見證了人類文明的發(fā)展與變遷。從太陽光到鉆木取火的突破，從火把到油燈的進步，從蠟燭到電燈的飛躍，無不給人類的生活生產(chǎn)帶來翻天覆地的變化，是人類文明不斷進步的產(chǎn)物，又是促進文明繁榮的巨大助力。

隨著科技文化的進步和照明技術(shù)的發(fā)展，簡單的實現(xiàn)“看得見”不再是照明設(shè)計及技術(shù)發(fā)展的目標。1991年，美國環(huán)保局（EPA）首先提出實施“綠色照明（Green Lights）”和推進“綠色照明工程（Green Lights Program）”的概念，很快得到聯(lián)合國的支持和許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的重視。1993年，中國國家經(jīng)貿(mào)委開始啟動中國綠色照明工程，并于1996年正式列入國家計劃。綠色照明指通過科學的照明設(shè)計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品，改善提高人們工作、學習、生活的條件和質(zhì)量，從而創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經(jīng)濟、有益的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明，從高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、健康等更多方面給予了照明技術(shù)更高的要求及方向的指引。

2 工業(yè)廠房照明設(shè)計現(xiàn)狀

工業(yè)廠房照明作為整個建筑照明系統(tǒng)的一部分，其既具有現(xiàn)代通用照明技術(shù)與應用的普遍特性，又因其自身建筑結(jié)構(gòu)及功能的特殊性質(zhì)，具有其他照明系統(tǒng)不具備的應用特點。

一般工業(yè)廠房建筑具有層高較高、功能分區(qū)、特殊工作環(huán)境等特點。一般廠房單層層高多超過6米，有的甚至達數(shù)十米，超高的空間距離對廠房照明設(shè)計提出了更高的要求。由于廠房功能分區(qū)較多，一般可能包含普通生產(chǎn)車間、特殊質(zhì)量檢測區(qū)域、辦公區(qū)域、庫房區(qū)域、廠區(qū)道路及停車場區(qū)域、廠區(qū)景觀綠化區(qū)域等，不同功能分區(qū)對照明設(shè)計有不同的使用及安全要求。

基于以上特點，工業(yè)廠房設(shè)計除了需要滿足國家現(xiàn)行的《建筑照明設(shè)計標準》以外，其設(shè)計還具有光源形式多樣、照明質(zhì)量與外觀質(zhì)量需求較多、控制方式多變、安全要求嚴格、節(jié)能及穩(wěn)定性需求較高等特點。因此，現(xiàn)代工業(yè)廠房往往包含了當前主流的節(jié)能燈、金鹵燈、高壓鈉燈、汞燈以及少量的LED燈等各種各樣的光源。其中LED光源作為新技術(shù)，已經(jīng)在多個照明領(lǐng)域開始取代傳統(tǒng)光源，如家用照明、汽車照明、商場等公共場所照明、路燈等領(lǐng)域，在工業(yè)廠房照明中的運用也在逐漸增加。一般工廠照明控制方式仍然以人工手動控制為主，部分現(xiàn)代化廠房開始逐漸增加智能化控制方式，如聲控、光控、時控、人體感應等，通過單一或者集成控制的方式實現(xiàn)照明智能化、系統(tǒng)化管理。

3 工業(yè)廠房的綠色照明設(shè)計

結(jié)合綠色照明理念、現(xiàn)代化廠房建設(shè)需求、當前照明技術(shù)條件，那么如何做好廠房照明的綠色設(shè)計呢？

3.1 選擇節(jié)能光源與燈具

由于工廠光源多樣，我們主要討論廠房常見金鹵燈、熒光燈與LED燈的對比。金鹵燈是在高壓汞燈基礎(chǔ)上添加各種金屬鹵化物制成的第三代光源，在LED技術(shù)成熟應用及推廣前，因為其發(fā)光效率高、顯色性好、壽命長等特點，被廣泛運用于工業(yè)廠房中的高凈空、大范圍區(qū)域照明。而熒光燈作為白熾燈的替代產(chǎn)品，則被廣泛應用于辦公生活區(qū)域、質(zhì)量檢查區(qū)域、生產(chǎn)線旁區(qū)域等。

那么被稱為第四代光源的LED燈具有什么節(jié)能優(yōu)勢呢？

LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED光源因為其發(fā)光原理及材料的不同，相對金鹵燈及熒光燈，具有高光效、顯色指數(shù)更高、壽命更長、功率因數(shù)高等特點，由于制造水平不同，其能耗約為金鹵燈及熒光燈的25%至50%，并且隨著LED照明技術(shù)的快速發(fā)展，其節(jié)能優(yōu)勢將進一步凸顯。

3.2 安全、環(huán)保、舒適、經(jīng)濟的照明設(shè)計

工業(yè)廠房照明設(shè)計除了重要的節(jié)能設(shè)計外，還應從安全防護、環(huán)保、健康舒適、運行維護經(jīng)濟性等多方面考慮。

安全生產(chǎn)是所有制造工廠的第一任務，因此工廠照明必須考慮其特殊環(huán)境。例如，在有限空間、可觸摸工作區(qū)域應該考慮使用Ⅲ類燈具（防觸電保護依靠電源電壓為安全特低電壓，并且其中不會產(chǎn)生高于SELV的電壓的燈具），以免增加觸電風險；在易燃易爆場所應按標準設(shè)計使用防爆燈具，以降低火災爆炸風險。

大多數(shù)氣體放電燈都采用汞作為發(fā)光物質(zhì)和重要的工作物質(zhì)，如：各種熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、超高壓汞燈等。汞是此類燈具中重要的組成物質(zhì)，但同時也是一種劇毒物質(zhì)，對人體與環(huán)境的危害很大。隨著世界范圍的污染問題日益嚴峻，國際上對環(huán)保要求越來越嚴格，對照明燈具的環(huán)保也提出了更高的要求，因此選擇無毒無害的照明新技術(shù)也是工廠設(shè)計應當考慮的重要指標。LED燈具做為全固體發(fā)光體，具有耐沖擊不易破碎、廢棄物可回收、無汞無毒等特點，給工廠照明環(huán)保設(shè)計提供了新選擇。

隨著現(xiàn)代化工廠的發(fā)展，工業(yè)照明的健康舒適性越來越被重視，人們對照明健康舒適的要求也不再局限在辦公室或休閑場所，對光照質(zhì)量要求也不再停留于“看得清”?，F(xiàn)代化工廠的照明應更多的考慮減少或消除長期存在且直接影響人們身體健康的因素和問題，例如光污染、頻閃、炫目、照度不均或不足等。傳統(tǒng)金鹵燈等燈具一般存在頻閃、炫目等問題，而LED光源則不存在此類問題。

工廠照明綠色設(shè)計的經(jīng)濟性不僅僅體現(xiàn)在照明燈具的能耗，還應考慮后期運行的費用。因此，設(shè)計時對燈具的使用壽命、備件更換成本、廢棄物處理成本進行綜合考慮，例如通過使用壽命更長的LED減少維修更換成本；減少含有汞等有毒害成分的燈具，可以避免對有毒廢棄處理的大量成本投入。

4 工業(yè)廠房綠色照明發(fā)展方向

當前世界經(jīng)濟活動中，人口、資源、環(huán)境仍然是三個主要問題，工廠綠色照明的發(fā)展仍然將圍繞節(jié)能、環(huán)保、安全為主題，同時兼顧美觀與舒適。這既是大環(huán)境政策的要求，也是工廠提高競爭力、降低制造成本、吸引人才的不變追求。

隨著工業(yè)4.0與智能制造概念的提出與推廣，新的工業(yè)制造模式已經(jīng)形成，工業(yè)廠房照明作業(yè)新模式的重要組成部分，除了在LED等新照明技術(shù)方向可以不斷創(chuàng)新與發(fā)展，在智能控制、能源智能化管理、物聯(lián)網(wǎng)融入等方面也需要我們進一步去探索。

5 結(jié)論

通過工業(yè)廠房綠色照明設(shè)計與應用的探討，了解了綠色照明發(fā)展的現(xiàn)狀及方向。作為一名工程師，我們必須努力學習新技術(shù)和新方法，設(shè)計并運用于現(xiàn)代化工廠建設(shè)，讓綠色照明理念造福企業(yè)及員工，為解決世界性的資源及環(huán)境問題貢獻出一份自己的力量！

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