石油化工生產(chǎn)裝置區(qū)照明節(jié)能設(shè)計(jì)探究

夏 露

中石化寧波工程公司上海分公司 上海 200030

當(dāng)前，我國石化工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。同時(shí)，節(jié)約降耗、提升效率、保護(hù)環(huán)境又是我國長期推行的重大方針。目前在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，照明能耗占一定的比例，而且仍有許多生產(chǎn)廠以低效照明為主。因此，積極選用新型高效光源和電氣附件、有效降低照明能耗是節(jié)約能源的重要途徑之一。

1 合理的照明布局

在滿足標(biāo)準(zhǔn)的條件下，為節(jié)約用電，達(dá)到照明節(jié)能的效果，合理的照明布局及正確地選擇照明方式，將會達(dá)到事半功倍的效果。通常照明方式包括一般照明、局部照明和混合照常明三種方式。對于石油化工企業(yè)，由于生產(chǎn)裝置區(qū)域及各生產(chǎn)維修工作場所管道、設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)、儀表等布置復(fù)雜、不規(guī)則，因此在設(shè)計(jì)照明布局、選擇照明方式上要分別對待。在石化裝置區(qū)一般分為正常照明、應(yīng)急照明、檢修照明、警衛(wèi)照明和故障照明，之外，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮充分利用自然光。自然光可以改善工作效率，在允許的情況下，白天盡可能以自然采光為主。當(dāng)自然采光不夠時(shí)，增加部分人工照明或增加采光面積。維修間、化學(xué)品庫、泡沫站、潤滑油存儲間和循環(huán)水等場所設(shè)備布局相對會比較規(guī)則、統(tǒng)一，但仍要有全面的考慮，以滿足不同視覺作業(yè)要求。對于構(gòu)筑物如煙囪及其他高大建筑物，應(yīng)設(shè)置故障標(biāo)志的照明，且故障燈光源應(yīng)選用穿透性強(qiáng)的紅色光源。

2 合理選用照度值

選擇照明度是照明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，應(yīng)充分考慮建筑物的規(guī)模、空間大小和工作對象等。合理的照度值可以提高工作效果。

2.1 合理選擇光源

正確的選用光源，是照明節(jié)能設(shè)計(jì)的基本條件。光源選擇應(yīng)考慮顯色性、啟動(dòng)時(shí)間、光源的光效和發(fā)光角度等，這幾點(diǎn)會直接影響照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。詳見表1。

表1 光源對比

石油化工生產(chǎn)裝置區(qū)的照明，主要推廣使用LED燈和金屬鹵化物燈。對于化學(xué)品庫、泡沫站、潤滑油存儲間、循環(huán)水等場所使用LED 燈，它具有光效高、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但顯色性差，可用于辨色要求不高的場所。對于維修間等精細(xì)操作場所，應(yīng)使用金屬鹵化物燈，它具有節(jié)能、發(fā)光效率高、顯色性較好的特點(diǎn)。

熒光燈具有價(jià)格便宜、起動(dòng)迅速、安裝維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在石化企業(yè)中曾得到較廣泛應(yīng)用。但因其光效低、能耗大、壽命短，近年來已很少使用。只是在一些特殊要求的場所還有應(yīng)用機(jī)會。表2 為不同光源的實(shí)際效率。

表2 燈具效率對比

LED 燈的實(shí)際效率：120 ×0.95 ×0.9 ×0.9=92.341 lm/ W

熒光燈的實(shí)際效率: 60×0.8×0.6×0.6=17.28 lm/ W

金屬鹵化物燈的實(shí)際效率: 70×0.7×0.55×0.55=14.82 lm/ W

可見，LED 燈的實(shí)際效率是熒光燈的5.3 倍，是金屬鹵化物燈的6.2 倍，LED 燈、熒光燈、金屬鹵化物燈之間功率可換算為：12W LED 燈=60W 熒光燈=75W 金屬鹵化物燈。因此，LED 燈成為替代熒光燈的首選。假設(shè)某個(gè)裝置區(qū)場需要1000 只100W 的熒光燈，現(xiàn)在可以采用1000 只20W 的LED 燈來代替；若燈泡每天工作8h，則一年可節(jié)電△P= (100- 20)×1000×10-3×8×365=233600kWh。由此可見，LED 燈代替熒光燈的節(jié)能效果非常顯著。

2.2 合理選擇照明線路

照明線路的損耗約占輸入電源的4%左右，因此照明線路的設(shè)計(jì)選用也非常關(guān)鍵。一般影響照明線路損耗的有供電方式和導(dǎo)線截面積兩大因素，大多數(shù)照明電壓為220V，照明系統(tǒng)可由單相二線、兩相三線和三相四線方式供電。由于三相四線制是采用四芯等截面電纜或?qū)Ь€，相對來說其供電損耗較小。因此，照明系統(tǒng)應(yīng)盡可能采用三相四線制供電。

2.3 采用節(jié)能附屬裝置

在附屬裝置的選擇方面，主要是針對鎮(zhèn)流器。目前新型節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器是在傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器工藝上改進(jìn)鐵芯材料工藝，從而達(dá)到節(jié)能降耗功效，但其價(jià)格較傳統(tǒng)整流器高。改進(jìn)后的鎮(zhèn)流器自身功耗下降約40%～50%，使燈具功耗降低8%，且溫升較低，可靠性高，壽命長。電子鎮(zhèn)流器是應(yīng)用電子線路產(chǎn)生高頻（或低頻）電流實(shí)現(xiàn)照明的一種鎮(zhèn)流器，適用于對視覺要求高、無頻閃的連續(xù)作業(yè)場所，以及要求安靜的場所。但對于大功率氣體放電燈，電子鎮(zhèn)流器制造技術(shù)難度大，不宜推廣。以T8、36W 直管熒光燈為例，幾類鎮(zhèn)流器的性能見表3。

表3 用于T8、36W 直管熒光燈的不同鎮(zhèn)流器性能對比

3 照明控制方式的選擇

對于石油化工生產(chǎn)裝置區(qū)的照明，根據(jù)不同生產(chǎn)區(qū)域，可采取分區(qū)控制，開關(guān)設(shè)在人員進(jìn)出必經(jīng)的部位。在露天場所，白天利用自然光采光，晚上可使用時(shí)控、光控進(jìn)行人工照明。對于裝置區(qū)里多層非封閉的建筑，若白天利用自然光達(dá)不到要求照度，可利用人工照明作為補(bǔ)充，并可將補(bǔ)充人工照明分為多個(gè)回路，白天可開啟1-2 路照明作為自然光補(bǔ)充；到夜間，再開啟全部人工照明。這樣既達(dá)到了照明要求，又做到了節(jié)能，一舉兩得。

4 執(zhí)行照明功率密度值

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》大幅度提高了工作場所的照度水平，一方面是與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，另一方面也是社會發(fā)展的需要，是人民生活水平提高的一個(gè)體現(xiàn)。如果還采用老式的照明方法，低效光源，高能耗附件，則照明的用電量也將成倍增加，所以照明節(jié)能勢在必行。

新標(biāo)準(zhǔn)提出了限制照明功率的一個(gè)量化指標(biāo)——照明功率密度值（LPD）,即房間或場所的單位面積照明安裝功率，單位為W/ m2。并規(guī)定了工業(yè)建筑各類場所的LPD 最高限值。對于石化企業(yè)，因生產(chǎn)、工作場所類型復(fù)雜，布置也不規(guī)則，受環(huán)境氣候變化的影響大，這就對照明工程設(shè)計(jì)提出了更高的要求。要在符合照度水平的條件下，將設(shè)計(jì)的照明功率限定在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值以下，從而保證照明系統(tǒng)的能效。設(shè)計(jì)者需運(yùn)用合理的方法，選用優(yōu)質(zhì)、高效的照明光源、燈具及附件，優(yōu)化控制方案，獲得最佳節(jié)能效果。下面以某辦公室為例，進(jìn)一步分析LPD 限值的應(yīng)用對照明設(shè)計(jì)節(jié)能的影響。

一大開間辦公室長80m、寬20m，吊頂高度為3.5m，工作面高度為0.75m。選用天花板安裝熒光燈具，頂棚反射率取70%，墻面反射率取50%，地面發(fā)射率取20%，鎮(zhèn)流器選用電子鎮(zhèn)流器，不考慮功耗。維護(hù)系數(shù)(K)取0.8，新標(biāo)準(zhǔn)的照度要求是300lx，根據(jù)利用系數(shù)法，利用照度公式（式1）確定燈具的數(shù)量(N)。

式中：E——照度要求值；

φ——燈具光通量，lm；

UF——燈具利用系數(shù)；

S——房間面積。

4.1 方案Ⅰ：選用傳統(tǒng)燈具

若選用傳統(tǒng)的T12 直管熒光燈，型號2×40W，該光源的光通量為2200，查表得UF ＝0.4。則可得：N=E×S/ φ×UF×K=300×1600/ 22200×2×0.4×0.8=340。

根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，LPD 對于辦公區(qū)限值為11W/ m2，設(shè)計(jì)中實(shí)際計(jì)算的LPD 值不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，LPD計(jì)算式見式（2）。

選用 T12 熒光燈可得：LPD=340 ×2 ×40/ 1600=17W/ m2，遠(yuǎn)大于11W/ m2的限值。

4.2 方案Ⅱ：選用新型燈具

若選用新型T8 直管熒光燈，型號2×36W，光通量為2500，利用系數(shù)為0.5，則可得：N=E×S/ Φ×UF ×K=300 ×1600/ 2500 ×2 ×0.5 ×0.8=240；LPD=240×2×36/ 1600=10.8W/ m2，符合限值。

可見，選用新型T8 直管熒光燈，光通量有了很大提高，而功率降低，燈具的使用數(shù)量自然降低，進(jìn)一步節(jié)約了電能。同樣是T8 燈型，也有多種類型，對于不同的T8 直管熒光燈，其LPD 值也不同，表4 為四種T8直管熒光燈的主要參數(shù)對比。

表4 T8 直管熒光燈的主要參數(shù)比較

由光源的光效ns＝Φ/ P 和照度公式變換可得式（3）。

可見，要降低LPD 值，應(yīng)提高光源的光效，選用效率高的燈具，合理確定照度標(biāo)準(zhǔn)值。

5 結(jié)語

石化企業(yè)照明節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計(jì)中認(rèn)真考慮建筑的具體功能，嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，節(jié)省不必要的能量消耗。同時(shí)，在選型、選材時(shí)，要具體了解其原理、性能和效果，合理控制，最終達(dá)到節(jié)能的目的。