淺談潔凈區域的照明設計

花新齊清華大學建筑設計研究院有限公司 (北京100084）

0 引言

隨著科學技術的發展，對生產環境有潔凈要求的建筑工程越來越多，目前，潔凈技術廣泛應用于微電子、生物制藥、精密儀器制造等重要部門。潔凈區域一般為無采光窗的密閉空間，對于在潔凈區域工作的操作人員來說，為他們提供明亮、舒適的視覺環境，有利于提高生產效率和精細產品的成品率。下面根據潔凈區域的照明設計標準和要求，給出潔凈區域的常用燈具并進行照明設計。

1 潔凈區域照明設計相關標準

1.1 潔凈區域照明設計標準

在潔凈技術廣泛應用的微電子、生物制藥、精密儀器制造等重要場所，根據不同的使用需求，不同的行業，需要參照與之相對應的設計標準。目前，進行潔凈區域照明設計時，主要應用《建筑照明設計標準》GB 50034—2013[1]、《潔凈廠房設計規范》GB 50073—2013[2]以及各行業對應的行業標準。當潔凈區域內同時存在有毒、易燃易爆場所時，還應依據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058—2014的有關規定。表1為潔凈空間照明設計標準。

表1 潔凈空間照明設計標準

對于潔凈空間，照明全部依靠人工光源，進行照明設計時，在條件允許的前提下，可提高照明設計標準，為使用人員提供舒適的作業環境。

1.2 潔凈區域照明設計要求[3]

潔凈區域的空氣潔凈度分為9個等級，在進行潔凈區域照明設計時，不僅要滿足照明設計的相關標準，同時也要考慮潔凈度的要求，這對燈具的外形結構及材質等方面，提出了較高的標準，易積塵及容易產生靜電吸附的燈具，無法滿足潔凈空間潔凈度的要求。同時，潔凈空間通常無自然采光，照明均采用人工光源，因此，對于在潔凈空間工作的操作人員來說，為他們提供舒適的視覺環境，是照明設計的重要目的。所以，在進行潔凈區域照明設計時，應符合以下幾點要求。

（1）明亮合理的空間照度

潔凈空間要求有良好的作業環境，明亮合理的空間照度，不易使人感到疲勞，從而影響作業效率及工藝質量。

（2）均勻柔和的光源

潔凈區域通常無自然采光，所以舒適的視覺環境更為重要。在選擇光源時，宜選用不易引起眩光效應的面狀光源，盡量避免采用點狀或線狀光源。

（3）合理的燈具結構

由于潔凈室對該區域潔凈度的要求，照明燈具應選用外型表面光滑，凹凸面少，不易積灰，容易清掃且用不宜產生靜電材料制成的燈具。

（4）特殊的光譜要求

如果潔凈廠房內使用光敏材料，例如硅、鍺等，這些材料對照明光譜有特殊的要求，設計時應考慮相關因素，確定合理的光譜范圍和強度，以滿足正常的生產工作要求。

（5）特殊的安裝要求

潔凈區域需要布置大量空調風管及空氣除塵系統，進行照明設計時要考慮過濾器送風口在頂棚的排布，在布置燈具時，需要配合相關專業，選擇合理的燈具類型及安裝方式。

（6）高光效和低排放

潔凈區域照明是能耗中占比較大的部分，除了燈具自身的消耗外，照明產生的熱量也需通過空調系統排出室外，因此照明設計必須達到節能規范的要求，選擇更高效的光源。

（7）高可靠性和低光衰率

光源及燈具是潔凈空間內容易老化和損壞的設施，光源的更換及燈具的維修可能導致潔凈失效，需要重新處理達標后才可繼續生產工作，因此會產生很高的維護成本，所以潔凈區域內通常選用高可靠性的燈具及低光衰率的光源，以滿足生產運營的需求。

2 潔凈區域照明種類及常用光源、燈具

2.1 潔凈區域照明種類

潔凈廠房內主要包括以下幾類照明。[4]

（1）正常照明：在正常狀態下為潔凈區提供工作或符合使用要求的照明。

（2）應急照明：潔凈區域的應急照明主要涉及疏散照明及備用照明。疏散照明用于確保疏散通道被有效地辨識和使用；備用照明是正常照明失效時用于確保正常活動繼續或暫時繼續進行的應急照明。

（3）其他照明：當潔凈區域內，對環境有特殊要求時，如滅菌殺蟲等，還需增設紫外線殺菌燈及誘蟲燈等。

2.2 潔凈區域常用的照明光源

（1）鹵鎢燈：鹵鎢燈發出的光是全色光，其發光效果是由發光物質（鎢）以及溫度決定的。由于其發光原理，導致白熾燈壽命短、光效低，使用功率大，無法滿足節能規范的要求，因此，除有特殊要求外，應選用其他高效光源替代。

（2）熒光燈：熒光燈相較于鹵鎢燈，具有光效高、壽命長、性價比優等特點，因此，現在被廣泛應用于潔凈區域的照明設計中。

（3）LED燈：LED光源是近年來迅速發展的科技產品，相較于熒光燈，其光效更高，目前實驗室最高光效已達到161 lm/W,商用光源達到100 lm/W，對于潔凈空間等依靠人工光源采光的場所，LED光源有顯著的節能效果，并且LED是固態光源，同時具有很好的抗震效果，其生產及回收過程中無汞等有害氣體，屬于環保產品。因此，LED光源在潔凈區域應用的占比越來越高。

2.3 潔凈區域常用的照明燈具

前文提到，潔凈空間由于對潔凈度的要求，在潔凈區域內布置的照明燈具，不僅要考慮空間照度的標準，對燈具的結構及材質，也提出較高的要求，還要滿足以下幾點特征：

1)造型簡單、不易積塵、便于擦拭；

2)燈具本體具有良好的氣密性；

3)燈具應進行防靜電處理，防止靜電吸附塵埃影響空氣潔凈度；

4)有耐腐蝕性，易于消毒滅菌；

5)能有效抑制眩光，降低視覺疲勞。

以下介紹兩種潔凈區域常用的燈具類型。

（1）嵌入式凈化面板燈

嵌入式凈化面板燈（如圖1所示）是潔凈區域最常用的燈具類型，一般直接安裝到技術夾層的隔板上，燈具表面與頂板形成一個平面，這樣的造型，不易積塵，便于擦拭，燈具本體同時具有良好的氣密性，且面板燈光線均勻，能夠有效的抑制眩光，照明效果較好。

圖1 嵌入式凈化面板燈

（2）凈化淚珠燈

凈化淚珠燈（如圖2所示）一般應用于層流式潔凈區域。此類潔凈室的頂棚或送風側墻上滿布過濾器，潔凈度等級一般在100級以上，電子廠房居多，但由于頂棚上風口數量過多，對照明燈具的結構及布置有較大的影響，當選用嵌入式面板燈時，容易出現與風口沖突的情況，如選用淚珠型燈具，可有效的避免此類影響，該燈具截面如同淚珠，造型小巧，可有效利用頂板空間，易于布置，且該造型不易積塵，燈具明裝在潔凈區域頂板上，便于擦拭及維護。

目前市面上還有斜邊凈化面板燈、直邊凈化面板燈、弧形凈化燈等多種造型的凈化燈具，在不同的空間環境下可以選擇與之相應的燈具，已到達更好的照明效果。

圖2 凈化淚珠燈

3 潔凈區域特殊部位的照明設計

3.1 潔凈區域內生產廠房

一般情況下，潔凈廠房內空間分隔會根據生產需要，劃分為多個房間，這些房間有些貫通，有些單獨形成一個區域。

（1）燈具布置

在做一般照明設計時，燈具的布置首先要考慮照度的均勻度，選擇在頂棚上排布燈具時，盡可能均勻布置燈具，同時要參照使用人員的工位排布。在潔凈廠房內布置燈具時，還需特別關注兩個問題，其一是區域內大型設備及生產線的擺放，這會影響到燈具布置的要求，將燈具盡可能均勻布置在生產線及設備的兩側，使每處工作面上有均勻的照度；其二要考慮頂棚及側墻的送回風口，風口的位置與燈具的位置有沖突時，可選用合理的燈具及布置，以此來規避這類問題。

（2）燈具控制

潔凈區域的空間非常多樣，由幾十平米至上千平米不等，房間的分隔也會受到工藝的影響，燈具的數量多少不等，很難明確一種控制方式，控制既要從節能角度出發，還要結合生產過程中各類設備的運轉方式，各區域內生產工作的互聯互通，因此，不應單純制定一種控制方式，要考慮不同房間，不同區域采取不同的控制方式。例如，大型設備運轉時間長，房間面積大，燈具數量多，這種情況下，如果采用就地控制，從實用角度到控制角度，都不太合理，因此，一般采用區域集中控制，根據工況對照明燈具進行統一的控制，更好的提供生產所需。潔凈區域內的實驗室等，有人員在此進行工作，工作時間相對穩定，房間內的燈具可采用就地控制，便于使用人員靈活的控制房間內的照明，可滿足節能及正常工作使用的需求。

上文提出，部分潔凈區域有滅菌要求，除布置一般照明外，還要布置紫外線滅菌燈，需要特別注意的是，紫外線滅菌燈的控制開關應設置在潔凈區外，并且要有防止誤操作的措施，這種情況下，可采用集中控制，在無人工作時，定時開啟，相較于就地控制可降低誤操作，以免對工作人員健康造成不良影響。

除了正常照明燈具的布置與控制，在《潔凈廠房設計規范》中規定，潔凈廠房內應設置備用照明。備用照明是正常照明失效時用以確保能夠繼續進行正常活動的照明。對于設有柴油發電機裝置的潔凈廠房，備用照明電源可以由柴油發電機提供；對于沒有柴油發電機裝置的潔凈廠房，備用照明的電源可以采用與正常照明的供電干線接自不同的變壓器的方式。一般情況下，備用照明作為正常照明的一部分，一般場所備用照明的照度不低于正常照明照度標準的10%，以保證生產過程中發生緊急事件時，工人的生命安全。

3.2 潔凈走道

潔凈區域是一個相對密閉的空間，室內人員流動線路復雜，出入通道迂回，潔凈走道不僅需要滿足潔凈區域內各類設備運輸的要求，還承擔著人員疏散的作用，同時也要滿足生產流轉通道的要求，因此，潔凈走道的照明，既需要設置滿足正常工作的一般照明，還需設置供人員疏散的應急照明。

（1）燈具布置

潔凈走道的正常照明在選擇燈具時要考慮眩光的影響，燈具一般選用面板燈，磨砂面板燈具有利于控制眩光，產生柔和的照明效果，并且易于安裝及維護，不易積塵。在布置燈具時，需要結合走道的寬度及高度。一般情況下，燈具單排布置，可結合人員流動的主要出入口，在這些部位著重布置燈具，以滿足照度要求。走道較寬時，可考慮雙排均勻布置，燈具一般與物流及人流流動方向平行，這樣能產生較好的光環境。

（2）燈具控制

潔凈走道的人員及物流流動性大，肩負著物料運輸等作用，且走道分布較廣，基本貫穿整個潔凈區域，這種情況下，一般采用集中控制的方式，在正常工況下，燈具在固定時間統一亮滅，可避免人員的誤操作，也可有效的管理及使用光源，減少光源的損耗，并且滿足走道的使用要求。

除了正常照明燈具的布置與控制，在《潔凈廠房設計規范》中規定，潔凈廠房內應設置供人員疏散用的應急照明。在安全出口、疏散口及疏散通道轉角處設置標志燈以便于疏散人員辨認同行防線，迅速撤離事故現場。在專用消防口設置紅色應急燈，以便于消防人員即使進入廠房進行滅火。

3.3 技術夾層

在潔凈區域內，一般設有技術夾層或技術夾道，給排水干管、暖通風管、工業管道、配電管路等均敷設在技術夾層內，維修管理人員會在此進行維護工作，大量的設備及管線使得夾層維護線路復雜，技術夾層是潔凈廠房特有的區域，因此，技術夾層的照明設計也尤為重要。

（1）燈具布置

技術夾層的照明應能滿足運維人員正常的工作使用，由于夾層內含有大量管道，如果燈具在頂部安裝，存在使用及維護上的不便，所以一般設置為壁燈，在側墻上安裝，可滿足照度均勻、維護方便的要求。由于各類管道的存在，技術夾層內存在潮濕的可能，一般選用防潮型燈具，夾層高度一般在1.5 m左右，空間較為低矮，因此在選擇燈具時，可選用DC 24 V安全電壓下工作的燈具，以保證夾層內人員的使用安全。

（2）燈具控制

技術夾層是單獨的區域，在潔凈區域的頂部，正常狀況下，技術夾層無人作業，在設備及管道出現問題時，維護人員在此對管道設備進行安裝維修工作，因此，一般采用就地控制的方式，可以按照維護人員的工作區域及要求，對燈具進行控制，也可滿足節能的要求。

除此之外，由于夾層內線路復雜，一旦發生緊急情況，對人員疏散也會造成嚴重影響，所以，在設置一般照明外，還應在夾層內設置應急照明，在夾層出口，設置安全出口指示燈，以便維護人員能快速找到出口。

4 結語

在進行潔凈區域照明設計時，各場所照度的要求、光源及燈具的選擇、燈具的布置及控制等方面，都是潔凈區域照明設計的重要課題。根據潔凈區域自身的特點，結合區域內設備及人員的排布，為使用人員營造良好的光環境，使照明設計做到合理、舒適、美觀，并滿足潔凈度要求，是設計人員的目標和追求。