工廠“綠色照明”的研究及應用

張哲 岳付月 王虎一

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

關鍵詞：綠色照明；研究

一、背景及意義

1、節能減排，是全世界關注的焦點問題。電能是極寶貴的二次能源，節約用電是節約能源的重要內容。綠色照明工程要求人們不要簡單地認為只是節能，而要從更高層次去認識，提高到節約能源、保護環境的高度對待，這樣意義更廣泛，更深遠。有的地區、有的單位可能認為現在電力供應不那么緊張了，照明節電不那么重要了，這種簡單地理解，就是沒有從環保的高度去認識節能，因為綠色照明工程提出的宗旨不只是個經濟效益問題，而更主要是著眼于資源的利用和環境保護的遠大課題。通過照明節電，從而減少發電量，即降低燃煤量（中國70%以上的發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，對于世界面臨環境與發展的課題，都有深遠的意義。

2．綠色照明工程要求照明節能，已經不完全是傳統意義的節能，而是要充分運用現代科技手段提高照明工程設計水平和方泣，提高照明器材效率來實現。

二、用電消耗分析

2.1 我們對廠區主要照明燈具進行了分類統計.

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、設備、環境、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）開關燈調整制度

（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）使用的燈具不節能。

（2）降壓設備擋位節能效率低。

（3）開關燈時間預見性差。

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）較穩定的發光

（6）高光效，達到更好的節能效果

3.1.2 針對上述條件，我們先對廠區的現用的光源進行分析

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(節能最重要的參數)高于其他燈型號。

從表2得出的圖3中我們可以看出在發光的穩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。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 我們利用權重表對比分析光源

對以上圖表進行分析我們發現：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。在發光的穩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。高壓鈉燈感覺穩重，但顯色指數較低，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工業企業照明設計標準》標準6lx——10.lx為8.8lx

3.1.4.4 更換配套鎮流器

由于氣體放電燈必須配套鎮流器才能正常工作，我們需要選擇恰當的鎮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流器。這使鎮流器自身功耗下降40~50%，燈的系統功耗降低約8%。

按照應用條件部分改造后照明光源種類功率減少8872w，節電率為31.7%（燈具總體含鎮流器，觸發器），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，既節約了能源也將工廠夜景裝扮的更加瑰麗。創造出節能和美的工廠環境。

3.2 對電壓進行調整

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，我們使用調壓器進行調節并把此檔定位1檔。

調整二：從表4、表5我們可以看出，將供電電壓降低在10%以內運行，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，適合在深夜節電運行時段, 我們使用調壓器進行調節并把此檔定位Ⅱ檔。

3.2.2 提高功率因數

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，用符號cosΦ表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。

功率因數的大小與電路的負荷性質有關， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力設備的一個重要的技術數據，功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大， 從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。所以說提高功率因數具有很大經濟意義。

3.2.3 計算出補償量

按提高功率因數確定補償容量的方法簡便明確，為國內外所通用，根據功率之間的向量關系，可求出無功補償容量Qc。

式中P——有功功率

cosφ1，cosφ2——補償前后功率因數值

tgφ1，tgφ2——補償前后功率因數角的正切值

經過計算我們把補償數值定為 =20.1uF

效果檢驗：電壓分為2檔分別下降5%10% 功率因數從0.4 0.44 提升到0.9，節能效果顯著

3.3 加強對區域時間的管理

太陽的光照隨著時間的變化而變化，特別是季節交替的一段時間內，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/）網站找出許昌每月平均日出日落時間為基礎。對時鐘控制器進行控制，提高對日照情況的預見性。

3.3.2 對開關燈時間進行細化

我們把季節交替(黃色)的2——4月，6.20——7.15，8.10——9.10，12.20——1.15季節交替時段每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天調整一次，確保能夠按照光照及時進行調整。

3.3.3 區分照明種類開關時間

本著從一點一滴節能的原則我們可以發現，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。這樣既做到了節能，又保證了美觀。

3.3.3.1 分為三個層次照明

根據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年同期廠區的照明用電進行了統計，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，節電4963.58kwl>1338.2kwl，節電率為36.6%.

實施綠色照明是一項長期的任務，合理選擇照度標準設計必須從生產、使用實際需要出發，要從更高層次和意義上理解綠色照明，強化照明設計和照明節能管理，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》 復旦學報（自然科學版） 2003， P950-955

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