对照明色光的要求。⑧冷光源,LED灯具相较于传统热辐射光源和气体放电灯而言,属于冷光源,不会向周围环境释放大量热辐射,在直接触摸光源时,也不会有被灼伤的危险,属于典型的绿色照明光源。
综上所述,LED照明灯具的优点使其具有较大的应用范围和发展空间。随着LED技术的进步,性价比的提高,并总结实际应用经验,LED照明灯具将会取代传统照明灯具。
以100 WLED光源和150 W金卤灯为例,灯具各技术参数比较情况如表1所示。
2 成品包装仓库照明设计
2.1 成品包装仓库照明要求
成品包装仓库的照明要求有以下3点:①大型包装仓库电源一般取自工段内变配电所或附近工段的变配电所,照明供电距离远,因此,照明光源宜采用低功耗高效能灯具,便于节能。②仓库空间高,一般选择高天棚灯,吊装或者吸顶安装。结合生产要求和相关专业划分的码垛区域、疏散通道,根据防火分区设置照明配电箱,均匀布置灯具,使得光线比较均匀地照射需要照明的区域。③依据GB 50034—2013《建筑照明设计标准》,一般件仓库平均照度要求100 lx,最大允许照明功率密度值(W/m2)现行值为4,目标值为3.5,显色指数Ra为60.
2.2 照明设计中所需计算参数
2.2.1 照明功率密度LPD
照明功率密度LPD是指单位被照面积上的照明安装功率(包括光源、镇流器或变压器),单位为W/m2。
2.2.2 利用系数
工作面上(规定的参考平面)接受的光通量与光源发射的额定光通量之比。
2.2.3 维护系数
照明设备使用一定周期后,在工作面上产生的平均照度与该装置在相同条件下新安装时产生的平均照度之比。
2.2.4 照度E
表面上一点的照度等于入射到包含该点的面元上的光通量与面元的面积之商,其公式为:
照度E的单位为lx。
2.2.5 室形指数
室形指数RI是表示房间几何形状的数值,计算公式为:
式(1)中:L为房间长;W为房间宽;h为灯具在工作面以上的高度。
3 实例介绍
下面结合工程实例,以某石化项目大型成品包装仓库为例选择灯具。
3.1 包装仓库的基本情况
该成品包装仓库用于25 kg袋装聚乙烯粒料的包装和存储。室内部分划为5个相同的防火分区,防火分区间用防火墙和防火卷帘门隔开。建筑结构为轻钢型结构,耐火等级为2级,仓库为丙类仓库,2个人字形结构,最高处净高7.6 m,最低处净高6.5 m,每个防火分区长宽均约间隔7.5 m设钢立柱。包装仓库内景如图1所示。
3.2 照明设计内容
根据包装仓库码垛位置、光分布要求和照度要求,确定灯具安装位置。每个防火分区长60 m,宽104 m,纵向2个人字形结构,最高处净高7.6 m,最低处净高6.5 m,长宽各7.5 m跨设钢立柱,屋面间隔1.5 m设檩条,间隔设置4个采光窗。根据仓库码垛位置,灯具均匀布置的原则,拟在每跨中心处设置一盏高天棚灯,吊装固定在檩条上,高度距地6 m。
在设计照明时,需进行光通计算,以确定灯具的数量和功率。光源的发光效率简称“光效”,是指从光源中射出的光通量与光源所消耗的电功率之比。由此可见,电流越大,光通量越大,但随着电流的增大,光源热损耗也增加,光效降低。
光通量是指按照国际标准规定的标准人眼视觉特性评价的辐射通量的导出量,也就是说,单位时间光源向空间发出的使人产生光感觉的能量,是衡量光源发光多少的一个指标。由表1所列的技术参数可知:100 W的LED灯的光通量=光效×功率=100×100=10 000 lm。150 W的金卤灯的光通量=光效×功率=65×150=9 750 lm。
通过计算比较可知,100 W的LED灯的光通量优势明显。发光效率越高,表明照明灯具将电能转化为光能的能力越强,达到相同的照度要求,光效越大,越节能;相同功率的光源,光效越高,照明亮度越大。
在设计照明时,可以用平均照度法来确定所用灯具。
平均照度计算公式为:
式(3)中:Eav为被照面上水平照度,lx;N为灯具数量;Φ为光源光通量,lm;U为利用系数,取0.8;K为灯具维护系数,仓库一般取0.7;A为被照面的面积,防火分区面积为6 240 m2。
100 W的LED灯在仓库被照面上的平均照度为:
Eav=10 000×0.8×0.7×120/6 240=108 lx。
150 W金鹵灯在仓库被照面上的平均照度为:
Eav=9 750×0.8×0.7×120/6 240=105 lx。
功率密度值计算公式为:
式(4)中:LPD¬¬为照明功率密度,W/m2;P为灯具总功率,包含镇流器功率,W;A为被照面的面积,防火分区的总面积为6 240 m2。
100 W的LED灯的功率密度值为:
LPD=120×100/6 240=1.92 W/m2。
150 W的金卤灯功率密度值为:LPD=120×150×1.1/6 240=2.88 W/m2。
由此可以看出,LED功率密度值相比金卤灯降低33.3%.
经过计算可知,100 W的LED灯和150 W的金卤灯在防火分区内,平均照度在标准值±10%以内,功率密度值低于现行值,满足规范要求。
3.3 能耗比较
该仓库共5个相同的防火分区,仓库各参数计算公式为:
仓库总功率P=灯具功率×灯具数量;
年耗电费W=总功率×12 h/d×365 d×1元/kW·h。
将相关参数代入公式中可得:PLED=100×120×5=60 kW,P金卤=150×1.1×120×5=99 kW(金卤灯镇流器功率为光源功率10%);WLED=26.28万元,W金卤=43.36万元。
下面,从仓库总功率、年耗电费和寿命3个方面比较LED灯和金卤灯的情况,如图2所示。
综上所述,LED光源比普通光源照明功率密度低,实际节电率达39.4%,每年节省电费17.08万元,潜在节能减排效益大,且LED产品寿命周期长,免维护,成本降低,符合环保要求。
4 LED灯具的选择要点
目前,市场产品鱼龙混杂,在挑选LED产品时,要确保灯具本身的电气安全性和光源的生物安全性。在选择LED产品时,应该着重考虑以下问题:①LED芯片、驱动与灯具安全、灯具寿命间的关系;②功率、照度与场所之间的关系;③色温、透明件与视觉舒适度之间的关系;④光源光谱、蓝光泄漏与视觉健康之间的关系;⑤防爆场合、三防场合、普通场合与材质间的关系。
5 结束语
包装仓库一般面积大,空间高,照明用电量大,照明设计既要满足生产工艺的要求,又要保证低能耗、低成本。因此,选用经济、环保、节能的照明光源很重要。随着LED光源的逐步推广和使用,以及相关标准或规范的建立健全,凭借LED光源的固有优点和良好的节能效果,它将在节能减排方面发挥巨大的作用。
参考文献
[1]姚家祎.照明设计手册[M].第二版.北京:中国电力出版社出版,2006.
[2]中国建筑科学研究院.GB 50034—2004 建筑照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
作者简介:黄冉,工程师,硕士研究生,主要从事电气设计工作。党传坤,工程师,硕士研究生,主要从事配网运检工作。
〔编辑:白洁〕