淺談LED燈在水泥工廠綠色照明設計中的應用

叢嘉慶，張煜，金志民

1 前言

目前綠色建筑逐步成為建筑行業發展的主流，國家標準《綠色工廠評價通則》的正式發布引導企業創建綠色工廠，推動企業的綠色轉型升級，實現綠色發展。

完整的綠色照明衡量指標包含高效節能、環保、安全、舒適等4項指標。綠色照明是綠色建筑的重要組成部分，是綠色工廠建設的重要一環。住建部頒布的《綠色建筑評價標準》明確了綠色建筑的評價細則，按照申報的綠色建筑星級進行評審。

2 光源選擇

要實現綠色照明，關鍵是要合理地選擇照度標準、進行照明設計和控制，核心是光源的選擇。在水泥工廠的照明設計中，我們應采用效率高、壽命長、安全和性能穩定的照明電器產品（包括光源、電器附件、燈具、配線器材、調光控制設備及光控器材），構建一個安全、明亮、環保、舒適的綠色照明環境。

目前，光源已經發展到第四代，光源的發展歷程如下：

第一代光源：熱輻射光源，如白熾燈、鹵鎢燈。

第二代光源：弧光放電燈，如熒光燈、緊湊型熒光燈。

第三代光源：氣體放電燈，如高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈。

第四代光源：發光二極管（LED燈），電磁感應燈（無極燈LVD）。

目前水泥廠常用照明用光源及性能參數見表1。

3 LED燈具的特點

LED即半導體發光二極管，LED燈具采用超高亮度發光二極管作為發光源。LED燈具以其高效、節能、壽命長、安全、抗震性強、響應速度快、冷光源、無污染等特點，正在成為新一代主力照明產品，促進了環保節能產業的快速發展。

LED燈具與傳統燈具相比較，具有以下顯著優點：

（1）節能。LED燈為直流驅動，電能轉換效率達95%以上，耗電量為白熾燈的1/10，比高壓鈉燈節電60%，比金鹵燈節電55%。

（2）使用壽命長。LED燈體積小、重量輕，外殼采用高可靠性且先進的環氧樹脂封裝工藝，確保LED燈使用壽命可達到5～10萬小時。

表1 水泥廠常用照明用光源及性能參數

（3）安全。電源采用高頻變壓器隔離設計，安全，超低電壓輸出。

（4）免維護。不積灰，易清理。

（5）綠色環保。光源中沒有鉛、汞等污染元素，光線健康，LED燈的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，不含紫外線和紅外線（高壓鈉燈光線中含有紫外線和紅外線，僅有23%在可見光區域，金鹵燈則有50%以上在可見光區域內），對環境沒有任何污染，從生產過程到使用過程直至報廢幾乎全無污染，實現了真正意義上的綠色環保節能；沒有電磁干擾（高壓鈉燈及金鹵燈中的電子鎮流器會產生電磁干擾）；對電網無污染，功率因數≥0.9，諧波失真≤20%，EMI符合全球指標。

4 LED燈與傳統燈具替換方案

在傳統的照明設計方案中，一般在辦公區域設置熒光燈，在生產車間設置高壓鈉燈或金鹵燈，隨著LED燈應用越來越廣泛，我們也開始嘗試在水泥廠的照明設計中使用LED燈。

以200WLED泛光燈燈具和400W鈉燈燈具發出的總光通量為衡量指標，比較如下：

200WLED泛光燈燈具總光通量為：

200（功率）×100（發光效率）×85%（燈具效率）=17 000lm

400W鈉燈燈具總光通量為：

400（功率）×70（發光效率）×55%（燈具效率）=15 400lm

由此可見，200WLED泛光燈燈具發出的總光通量略大于400W鈉燈燈具發出的總光通量。

根據設計經驗，總結了LED燈替換傳統照明燈具方案如下：一般辦公室、電力室常用的T8型36W熒光燈可以用T8型的18W或20WLED燈替代；車間用的CXTG64-NGF-70W/100W/150W高壓鈉燈可以用車間LED燈30W/50W/80W替換；路燈用的250W/400W高壓鈉燈可以用150W或200WLED路燈替換。

已經執行的國外某2 500t/d水泥熟料生產線項目主要生產用LED燈具和傳統設計選用的燈具規格、數量對比見表2。

根據表2，按照每天工作8h、電單價0.8元/kWh計算，LED燈一年電費約為12.8萬元，傳統高壓鈉燈一年電費約為26.8萬元。LED燈具采購成本與一年電費合計61.3萬元，傳統高壓鈉燈采購成本與一年電費合計70.4萬元（未考慮后續維護成本的情況）。高壓鈉燈一般每年都需要維護，而LED燈理論上6年免維護。相比較而言，在綠色工廠建設的要求下，LED燈的采用可以為企業發展創造更大的經濟效益和環境價值。從節能減排角度來看，使用LED燈一年能夠節電17×104kWh，相當于減少煤炭燃燒量63.75t，減少氣體排放總量136t，有利于節能減排和可持續發展。

表2 某項目LED燈具和傳統設計燈具對比表

圖1 LED燈照明效果

在已經設計完成的幾個國內外項目中均采用了LED燈，現場實際的照明效果見圖1。從項目的實施照明效果可以看到，LED燈有很好的照明效果。

5 結語

在環境問題日益受到公眾關注的今天，在水泥行業產能過剩及國家供給側結構不斷深化改革的大背景下，建設綠色工廠是今后水泥工程建筑建設的必然選擇，而綠色照明是水泥廠實現綠色生產的重要組成部分。在照明設計中應用新型的LED燈，可實現水泥工程的綠色設計、綠色施工和水泥行業的綠色發展。