廠區照明系統的設計優化分析

摘 要：廠區照明為大型工廠的基礎設施，較易被忽視。在工廠現代化集團化發展及照明技術不斷進步背景下，廠區照明逐漸受到重視，其工程設計不斷優化，逐漸向規范化和標準化發展。文章對廠區照明系統設計優化做出分析。

關鍵詞：廠區；照明系統；設計

當前，工廠發展迅速，廠區照明得到大范圍改造及新裝，但在照明、節能和環保等方面仍有弊端，不利于系統優化及企業建設，應依照設計原則，對布燈方式、照明計算及照明供電等進行優化，期望滿足廠區照明高效、節能和環保的要求。

1 廠區照明設計原則

在廠區照明方面，國家尚未專門建立設計標準，考慮廠區照明有一定特殊性，設計時可遵照三點原則，即一個為主、一個參照及適當兼顧。

1.1 一個為主

將功能性作為設計主要原則，所有設計均要圍繞照明功能性進行[1]。廠區照明目的是給夜間治安、行人及汽車運輸等提供良好視看環境，減少夜間危險事件的發生。照明設計時應將視功能評價作為重點，側重考慮照度或平均亮度。

1.2 一個參照

參照對象為城市道路的設計標準。此標準可反映大多數道路的照明要求，加上工廠建設與城市密切有關。從歷史來看，城市是在數個或單個大型企業工廠基礎上建設發展而來；從現實角度，大型工廠也是該城市特別重要的組成。要求廠區設計僅參照城市標準的原因在于，廠區道路多為行人、機動車混用，較之城市的行人流量、車輛流量、車輛速度小，若完全執行該標準，則設計毫無功能性與經濟性。

1.3 適當兼顧

此原則要求設計時在合理經濟范圍內，對工程設計進行優化，同時兼顧視舒適及視功能各種指標，并兼顧裝飾性。具體來說，即在指標評價的基礎上，兼顧誘導性、亮度均勻度及眩光限制等；結合夜間景觀效果，在標志性路段達到照明亮化作用；選擇燈桿燈具時，除功能性及經濟性外，兼顧美觀性。

2 燈具類型和照明光源

早期廠區照明多使用普通水泥燈桿、普通白熾燈；后期使用高壓汞燈，燈具壽命及照度明顯提高；現階段多使用高壓鈉燈，照明質量和效果有很大提升，燈具壽命、光效及顯色性顯著提高。

2.1 燈具類型

選擇燈具時，需在滿足照明效果和質量、使用功能的基礎上，綜合考慮經濟性、光學特性、環境條件等。經濟性包括初始投資、后期維護、燈具效率等；光學特性包括眩光控制、配光曲線等；燈具外形需符合環境特點，若環境空氣有較高含量腐蝕性氣體，酸、堿等，需注重燈具的耐腐蝕性。燈具性能是決定是否節能的關鍵，光輸出比為主要衡量參數。光輸出比<1，越與1接近，則表示燈具光源利用率較高[2]。選擇時，需滿足眩光限制及光強分布要求，并優先選擇效率較高的燈具，效率應>70%。使用期間，需做好燈具維護及清潔工作，每隔一年或半年徹底清洗燈具，使其維護系數>0.65；滿足平均均勻度及亮度前提下，適當增大燈具間距，增加配光等間距30%。以高壓鈉燈為例，傳統鎮流器為電感式，功率耗損系數達0.12-0.2，損耗較大，目前多采用電子式鎮流器，功率耗損系數約0.06，損耗小。250W高壓鈉燈，每個電子式鎮流器節省約15-30W，按每日照明10h計算，每年可節電約54-110kWh。

2.2 照明光源

光效是照明光源主要參數，但選擇光源時不應單純考慮光效，需綜合性考慮啟動特性、顯色指數及使用壽命等，做到合理使用。照明光源直接影響著照明LPD及照度，想要同時滿足LPD及照度標準要求，應給予正確詳細的計算。光源類型有節能燈、金屬鹵化物燈、白熾燈和高壓鈉燈等，目前以高壓鈉燈使用最廣，其透霧性好，節能，發光效率高，色溫適中。

3 照明計算

按照標準，合理確定參數，包括光源功率、燈桿高度和間距等。廠區內廣場照度10Lx，主干道10Lx，次干道5Lx；在照明均勻度方面，主干道0.35，次干道0.3[3]。

結合城市場所及道路特點要求確定，廠區照明燈具布置時可采取橫向懸索式、雙側對稱式、單側布置、中心對稱式、雙側交錯式。在照明方式上，需按廠區道路的照明要求、橫斷面寬度及形式等選擇，并注意：（1）燈具仰角<15°，懸挑長度應<安裝高度1/4；（2）單側布置時，半截光型安裝高度宜≥1.2Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥1.4Weff，間距≤4H；雙側交錯式布置，半截光型安裝高度宜≥0.8Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥0.7Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥0.9Weff，間距≤4H；雙側對稱式布置，半截光型安裝高度宜≥0.6Weff，間距≤3.5H；截光型安裝高度宜≥0.5Weff，間距≤3H；非截光型安裝高度宜≥0.7Weff，間距≤4H。

主干道路宜選擇雙側布燈，可選擇雙側交錯或雙側對稱式布置。交錯布置照度均勻，但與對稱布燈相比缺乏美觀性；對稱布置較為美觀，但照度較不均勻。按照燈具形式對照度進行詳細的計算，以滿足各項綜合性指標，如照度分布、顯色性、眩光等，并結合環境選擇布燈形式。廠區停車場選擇高桿燈，起到照明、防雷、避雷作用。

4 照明控制和配電形式

4.1 照明控制

廠區面積大，應將廠區劃分各個區域，將各個落地路燈控制箱設置于道路邊，用于控制每個區域路燈，而非使用一個控制箱對全廠區進行控制。控制箱電源應就近取自低壓供電系統。在控制方式上，選擇統一控制方式，即全熄滅及全開啟。控制箱配有調控裝置，為智能型調控，運行前參考廠區所在地的經緯度設置，使其天亮前自動關燈，天黑自動開燈。0時為大多數工廠倒班作業交接點，0時之后人少車稀，此時設置自動調低電壓，達到節能目的，并延長燈具壽命。針對中心對稱式及雙側對稱式布燈，按照交錯位置將半數燈具關掉，達到交錯照明效果；針對單側式布燈，每隔一個關掉燈具；針對雙光源燈具，可于0時之后關掉一盞燈。

4.2 配電形式

對配電回路進行合理劃分，推廣半夜燈，在廠區主干道開展雙回路供電，包括半夜燈回路及全夜燈回路。供電選擇三相方式或單相方式。為方便控制，設計每相220V各自使用一根電纜（三芯），包含保護接地線、相線及零線，達到單獨開斷效果。

廠區路燈的配電線路長，電流不大，易存在電阻[4]。為減少電能耗損，有效節能，可適當加大截面。加大截面不僅能使線路輸送電能力大大增強，還能有效提高電壓合格率及供電可靠性。

5 結束語

廠區照明屬于能源工程，需從實際角度考慮，遵循設計原則，合理選擇布燈方式及光源，提高廠區照明的利用率，達到節能高效目的。筆者查閱有關資料，對廠區照明系統設計原則、燈具類型和照明光源、照明計算、照明控制和配電形式等進行探討，供學者參考。

參考文獻

[1]羅曉霞.LED照明系統的優化設計[D].中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所），2011.

[2]陳澤，吳建，張郭艷.城市道路的照明系統設計與優化[J].照明工程學報，2015，3：72-75+82.

[3]曾國川.探討太陽能LED路燈照明系統優化設計[J].城市建筑，2013，6：281+283.

[4]戰崇玉.太陽能照明系統LED驅動器的優化研究與設計[J].通信電源技術，2012，4：66-67+80.

作者簡介：高瑜（1987-），男，河北保定人，學歷：大學本科，研究方向：電氣工程及其自動化。