工业厂房的绿色照明设计探讨
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摘 要：近年来，随着工业水平的发展和提高，企业对工业厂房的设计、建造、维护都提出了更高的要求。厂房照明作为工业厂房的重要组成部分，对工业厂房环境、能耗、制造质量、人机工程等均有较大影响。人口、资源和环境是当今世界经济活动的三个主要问题，因此节能、环保也是世界各国发展过程中的重要方向。20世纪90年代初，“绿色照明”的概念首次在国际上提出，从节能、环保、安全、舒适、健康等方面阐述了其意义及目的，并很快在国际上得到支持及推广。
关键词：工业厂房；绿色照明；节能；环保；LED
1 照明发展及“绿色照明”理念
照明发展从无到有发展到如今，经历了漫长的岁月，中间历经了无数变革，见证了人类文明的发展与变迁。从太阳光到钻木取火的突破，从火把到油灯的进步，从蜡烛到电灯的飞跃，无不给人类的生活生产带来翻天覆地的变化，是人类文明不断进步的产物，又是促进文明繁荣的巨大助力。
随着科技文化的进步和照明技术的发展，简单的实现“看得见”不再是照明设计及技术发展的目标。1991年，美国环保局（EPA）首先提出实施“绿色照明（Green Lights）”和推进“绿色照明工程（Green Lights Program）”的概念，很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视。1993年，中国国家经贸委开始启动中国绿色照明工程，并于1996年正式列入国家计划。绿色照明指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明，从高效节能、环保、安全、舒适、健康等更多方面给予了照明技术更高的要求及方向的指引。
2 工业厂房照明设计现状
工业厂房照明作为整个建筑照明系统的一部分，其既具有现代通用照明技术与应用的普遍特性，又因其自身建筑结构及功能的特殊性质，具有其他照明系统不具备的应用特点。
一般工业厂房建筑具有层高较高、功能分区、特殊工作环境等特点。一般厂房单层层高多超过6米，有的甚至达数十米，超高的空间距离对厂房照明设计提出了更高的要求。由于厂房功能分区较多，一般可能包含普通生产车间、特殊质量检测区域、办公区域、库房区域、厂区道路及停车场区域、厂区景观绿化区域等，不同功能分区对照明设计有不同的使用及安全要求。
基于以上特点，工业厂房设计除了需要满足国家现行的《建筑照明设计标准》以外，其设计还具有光源形式多样、照明质量与外观质量需求较多、控制方式多变、安全要求严格、节能及稳定性需求较高等特点。因此，现代工业厂房往往包含了当前主流的节能灯、金卤灯、高压钠灯、汞灯以及少量的LED灯等各种各样的光源。其中LED光源作为新技术，已经在多个照明领域开始取代传统光源，如家用照明、汽车照明、商场等公共场所照明、路灯等领域，在工业厂房照明中的运用也在逐渐增加。一般工厂照明控制方式仍然以人工手动控制为主，部分现代化厂房开始逐渐增加智能化控制方式，如声控、光控、时控、人体感应等，通过单一或者集成控制的方式实现照明智能化、系统化管理。
3 工业厂房的绿色照明设计
结合绿色照明理念、现代化厂房建设需求、当前照明技术条件，那么如何做好厂房照明的绿色设计呢？
3.1 选择节能光源与灯具
由于工厂光源多样，我们主要讨论厂房常见金卤灯、荧光灯与LED灯的对比。金卤灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源，在LED技术成熟应用及推广前，因为其发光效率高、显色性好、寿命长等特点，被广泛运用于工业厂房中的高净空、大范围区域照明。而荧光灯作为白炽灯的替代产品，则被广泛应用于办公生活区域、质量检查区域、生产线旁区域等。
那么被称为第四代光源的LED灯具有什么节能优势呢？
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED光源因为其发光原理及材料的不同，相对金卤灯及荧光灯，具有高光效、显色指数更高、寿命更长、功率因数高等特点，由于制造水平不同，其能耗约为金卤灯及荧光灯的25%至50%，并且随着LED照明技术的快速发展，其节能优势将进一步凸显。
3.2 安全、环保、舒适、经济的照明设计
工业厂房照明设计除了重要的节能设计外，还应从安全防护、环保、健康舒适、运行维护经济性等多方面考虑。
安全生产是所有制造工厂的第一任务，因此工厂照明必须考虑其特殊环境。例如，在有限空間、可触摸工作区域应该考虑使用Ⅲ类灯具（防触电保护依靠电源电压为安全特低电压，并且其中不会产生高于SELV的电压的灯具），以免增加触电风险；在易燃易爆场所应按标准设计使用防爆灯具，以降低火灾爆炸风险。
大多数气体放电灯都采用汞作为发光物质和重要的工作物质，如：各种荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、超高压汞灯等。汞是此类灯具中重要的组成物质，但同时也是一种剧毒物质，对人体与环境的危害很大。随着世界范围的污染问题日益严峻，国际上对环保要求越来越严格，对照明灯具的环保也提出了更高的要求，因此选择无毒无害的照明新技术也是工厂设计应当考虑的重要指标。LED灯具做为全固体发光体，具有耐冲击不易破碎、废弃物可回收、无汞无毒等特点，给工厂照明环保设计提供了新选择。
随着现代化工厂的发展，工业照明的健康舒适性越来越被重视，人们对照明健康舒适的要求也不再局限在办公室或休闲场所，对光照质量要求也不再停留于“看得清”。现代化工厂的照明应更多的考虑减少或消除长期存在且直接影响人们身体健康的因素和问题，例如光污染、频闪、炫目、照度不均或不足等。传统金卤灯等灯具一般存在频闪、炫目等问题，而LED光源则不存在此类问题。
工厂照明绿色设计的经济性不仅仅体现在照明灯具的能耗，还应考虑后期运行的费用。因此，设计时对灯具的使用寿命、备件更换成本、废弃物处理成本进行综合考虑，例如通过使用寿命更长的LED减少维修更换成本；减少含有汞等有毒害成分的灯具，可以避免对有毒废弃处理的大量成本投入。
4 工业厂房绿色照明发展方向
当前世界经济活动中，人口、资源、环境仍然是三个主要问题，工厂绿色照明的发展仍然将围绕节能、环保、安全为主题，同时兼顾美观与舒适。这既是大环境政策的要求，也是工厂提高竞争力、降低制造成本、吸引人才的不变追求。
随着工业4.0与智能制造概念的提出与推广，新的工业制造模式已经形成，工业厂房照明作业新模式的重要组成部分，除了在LED等新照明技术方向可以不断创新与发展，在智能控制、能源智能化管理、物联网融入等方面也需要我们进一步去探索。
5 结论
通过工业厂房绿色照明设计与应用的探讨，了解了绿色照明发展的现状及方向。作为一名工程师，我们必须努力学习新技术和新方法，设计并运用于现代化工厂建设，让绿色照明理念造福企业及员工，为解决世界性的资源及环境问题贡献出一份自己的力量！
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