汽车工厂照明节能设计探讨

1、概述

 　　近几年，随着我国汽车工业的高速发展，工厂照明水平逐年提高，照明电能消耗量也在逐年上升。但电能供需矛盾却越来越突出，能源的缺乏已严重制约包括汽车工业在内的各行各业的发展，节能问题已成为我国一项长远的战略方针，照明节能设计已成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。

 　　在汽车工厂中，主要有三类照明设计工程：厂房照明设计工程、综合办公场所照明设计工程、厂区道路照明设计工程。下面分别予以论述。

2 厂房照明工程节能设计

     2.1 高效节能光源的选用

     汽车工厂厂房一般属于高大工业厂房，无特殊要求时，应优选金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯（HID）。因为金属卤化物灯具有光效高、显色性好、功率大、寿命长等特点，适用于大面积场所照明。

 　汽车工厂单层厂房高度一般为8～15m，常采用250W、400W两种光源。

      2.2 高效节能照明灯具的选用

 　　根据国际照明委员会(CIE)的建议，灯具按光通量在上下空间分布比例分为五类：直接型、半直接型、全漫射型、半间接型和间接型。 　　由于汽车工厂厂房一般比较高大，维护不太方便，故应当选用利用系数高、配光合理、反射效率高、耐久性好的直接式灯具。优先选用板块式灯具，板块的作用是使反射光改变路径、离开灯泡、增加光输出、提高灯具效率、延长灯泡寿命。一般板块灯具比光滑面灯具效率提高约5%～20％。应合理选择灯具的配光，根据厂房一般比较高大的特点，可选择窄配光的灯具，以提高利用系数。

 　　灯具宜带玻璃防护罩，灯具效率不宜低于55%。灯具的结构应便于安装、维护和更换光源。

       2.3 高效节能电器附件的选用

      2.3.1 使用节能电感镇流器和电子镇流器

 　　厂房照明应采用低能耗、性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器等，气体放电灯宜采用电子触发器。 　　一般电感式镇流器自身能耗为光源的10％～15％，而电子镇流器本身能耗极低，并且有恒功率输出的特点。目前厂房中占90%左右气体放电灯配用电感镇流器，如果用节能电感镇流器、电子镇流器、电子触发器取代传统的高能耗电感镇流器将获得很大的节能效益。

     2.3.2 实行单灯电容补偿

 　　厂房灯具单灯补偿就是在每套灯具上并联一个电容器进行补偿，将功率因数提高到0.85以上,这样既能减少电路无功功率，又能降低线损和电压损耗，同时因为线路电流降低，可选用较小截面的导线。

     2.4 灯具布置及回路控制的节能设计

     汽车工厂涂装车间、冲压车间高大设备较多，灯具布置时，应当考虑高大设备对照明的影响，灯具布置应躲开高大设备。总装车间生产线一般要求有较高的照度，这三种车间宜采用厂房一般照明与通道、设备或生产线局部照明相结合的混合照明方式。屋面采用金属卤化物灯具，通道、设备或生产线局部照明灯具采用节能型荧光灯。

 　　厂房内应按车间、工段或生产线工艺流程进行照明分区控制，适当增加照明开关，每个照明开关控制灯具不宜太多，控制箱要设置在便于工作人员操作的通道上。警卫照明回路单独集中控制。

       2.5 其他照明节电措施

     2.5.1 选择合理的照度和功率密度值

　　新修订的《建筑设计照明标准》（GB 50034-2004）规定了一般照明照度的标准值，局部照明应按该场所一般照明照度值的1～3倍选取。 新标准规定了建筑物的照明功率密度最大允许值，应当严格遵守。

      2.5.2 减少供电线路上的损耗

 　　照明回路分配应保证三相用电基本平衡，以减少线路损耗。

       2.5.3 建筑设计与照明节能

  　　进行厂房设计时，电气设计人员应同建筑专业人员协商，通过改变开窗（含天窗、墙窗）面积，合理、充分地利用自然光以节省照明用电。

        3 综合办公场所照明设计工程

        3.1 高效节能光源的选用

　　一般汽车工厂办公房间应优先采用高效节能荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯，应尽量减少白炽灯的使用量。设计时主张采用T8稀土三基色荧光灯管取代T12。这是由于T8灯管与T12灯管相比，具有更高的显色指数和光效，光衰小、寿命长、用汞量少，更符合节能、环保要求。另外，由于灯管功率越大，光效越高，一般应优选36W光源。

 　　门厅、走廊等场所以紧凑型荧光灯（包括“H”型、“U”型、“D”型、环形等）为主,替代白炽灯。

 　　在开闭频繁、面积小、照明要求低的情况下，可采用白炽灯。由于双螺旋灯丝型白炽灯比单螺旋灯丝型白炽灯光通量高10％，故应当优先选用。

       3.2 高效节能照明灯具的选用

　　一般办公区优先选用直接式灯具，在有吊顶的办公场所应优先选用高光效格栅灯具。

 　　合理选择灯具的配光。当室空间比RCR值较小时（房间矮又宽），宜选用宽配光的灯具；反之，当室内空间比RCR值较大时（房间窄又高），应选用窄配光的灯具，以提高利用系数。 3.3 高效节能电器附件的选用

　　对于一体化节能灯和单端小功率荧光灯（即功率小于或等于25W），由于对它们的谐波要求、异常保护功能以及预热要求均比较低，应优选电子镇流器。对于25~65W的直管形荧光灯，优选节能型电感镇流器。这是因为节能型电感镇流器与电子镇流器相比具有更高的性价比。另外电子镇流器除在自身功耗、光效比方面占有明显优势外，其余一些方面不如节能电感镇流器。如接通时浪涌电流大、对外电磁干扰很严重、电源电流谐波含量高、耐电源中的瞬时过电压能力低、使用寿命短等。

      3.4 灯具布置及回路控制的节能设计 （1）房间靠窗一侧单独设照明开关控制，以便根据自然光的变化，控制照明灯点亮范围。 （2）适当增加每个房间照明开关的数量，以实现分区控制。 （3）公共场所如门厅、楼梯、卫生间、走廊等照明宜集中控制，适当使用节电开关（如声控、时控、光控开关等）。 （4）个人使用的办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯。

       3.5 其他照明节电措施

      3.5.1 房间装修影响照明节能

 　　房间顶棚和墙面对照明效果的影响与房间面积有关。小房间顶棚在视野所占比例小、对照度影响小、而墙面在视野所占比例大、对照度影响大，因此，小 房间可使用高反射比的墙面、低反射比的顶棚。反之，大房间使用高反射比的顶棚、低反射比的墙面。

     3.5.2 充分利用自然光论述同厂房照明工程

     4 厂区道路照明设计工程

      4.1 高效节能光源的选用

 　　目前，汽车工厂路灯照明所采用光源的主要类型有：金属卤化物灯、高压钠灯、荧光高压汞灯等。其中高压钠灯具有寿命长（24000h）、发光效率高、透雾性强、节能、色温适中等优点，适于在显色性要求不高的道路照明，使用非常广泛。近几年来，金属卤化物灯开始在路灯照明系统中大量采用，它以高光效、高亮度、高显色性、多色调、长寿命的特点，成为最理想的高效节能光源之一。

       4.2 高效节能照明灯具的选用

 　　路灯照明灯具应有较高的利用系数，合理选择灯的配光，优先选用块板式灯具，尽量选择不带附件的灯具，而选用具有高保持率的灯具。灯具防护等级至少为IP44。

       4.3 布灯方式的设计

　　一般有四种基本布灯形式：单侧布灯、中央布灯（包括中央单灯布灯、中央对称布灯）、交错布灯和对称布灯。

 　　对称布置比较美观，但缺点是照度不够均匀，适合较宽的道路。交错布置美观上虽然不如对称布灯，但照度比较均匀。

 　　汽车工厂道路路灯一般可采用高8～10杆，灯具间距30～40m左右。主干道采用两侧对称布置，次干道采用单侧布灯，试车跑道交错布灯，停车场采用35m飞蝶形高杆灯，路灯位置以不影响正常通车为宜。

       4.4 路灯控制方式的节能设计

 　　由于汽车工厂厂区面积一般较大，无法用一个路灯照明控制箱控制全厂区的路灯。因此把厂区分为若干个区域，设立若干个路灯照明控制箱控制本区域的路灯。每个照明控制箱内设置一套智能照明调控装置在供电节能方面主要有两种控制方式：采用半夜灯和采用调压。 　　半夜灯控制方式是指在下半夜关掉一部分路灯的方法来达到节能，它具有简单易行的特点；缺点是使得道路照明不均匀。另外由于工厂昼夜电压变化幅度常在5％～12％,半夜后线路电压一般要高3％～5％，此时运行的照明灯功率常超过额定值的10％，高电压不但浪费了电能，还缩短了灯泡的使用寿命。

 　　调压控制方式是指通过降低供电电压的方法实现节能，延长光源的使用寿命，是一种较好的节能控制方式。 4.5 其他照明节能措施 　　气体放电光源应实行单灯就地电容补偿，将功率因数提高到0.85以上，降低无功损耗。

 　　在配电线路的设计上，适当加大电缆截面，不仅可以减少因线路较长引起的电压降，同时由于压降小，线路损耗也小，系统稳定性提高，既延长了整个系统的寿命，同时还节约了电能。通过对以上汽车工厂三类主要照明工程节能设计的探讨，可以发现建筑电气的节能设计潜力很大。作为工程设计人员，应当努力学习新技术、新方法，依靠自身掌握的先进科技知识，在设计工作中精心考虑，反复比较，在满足功能需求的前提下，设计出最优方案，为我国建设节约型社会，实现可持续发展贡献自己的一份力量。