石油化工生產裝置區照明節能設計探究

夏 露

中石化寧波工程公司上海分公司 上海 200030

當前，我國石化工業發展突飛猛進。同時，節約降耗、提升效率、保護環境又是我國長期推行的重大方針。目前在石油化工企業的生產過程中，照明能耗占一定的比例，而且仍有許多生產廠以低效照明為主。因此，積極選用新型高效光源和電氣附件、有效降低照明能耗是節約能源的重要途徑之一。

1 合理的照明布局

在滿足標準的條件下，為節約用電，達到照明節能的效果，合理的照明布局及正確地選擇照明方式，將會達到事半功倍的效果。通常照明方式包括一般照明、局部照明和混合照常明三種方式。對于石油化工企業，由于生產裝置區域及各生產維修工作場所管道、設備、鋼結構、儀表等布置復雜、不規則，因此在設計照明布局、選擇照明方式上要分別對待。在石化裝置區一般分為正常照明、應急照明、檢修照明、警衛照明和故障照明，之外，設計時還要考慮充分利用自然光。自然光可以改善工作效率，在允許的情況下，白天盡可能以自然采光為主。當自然采光不夠時，增加部分人工照明或增加采光面積。維修間、化學品庫、泡沫站、潤滑油存儲間和循環水等場所設備布局相對會比較規則、統一，但仍要有全面的考慮，以滿足不同視覺作業要求。對于構筑物如煙囪及其他高大建筑物，應設置故障標志的照明，且故障燈光源應選用穿透性強的紅色光源。

2 合理選用照度值

選擇照明度是照明設計的關鍵，應充分考慮建筑物的規模、空間大小和工作對象等。合理的照度值可以提高工作效果。

2.1 合理選擇光源

正確的選用光源，是照明節能設計的基本條件。光源選擇應考慮顯色性、啟動時間、光源的光效和發光角度等，這幾點會直接影響照明系統的節能效果。詳見表1。

表1 光源對比

石油化工生產裝置區的照明，主要推廣使用LED燈和金屬鹵化物燈。對于化學品庫、泡沫站、潤滑油存儲間、循環水等場所使用LED 燈，它具有光效高、壽命長的優點，但顯色性差，可用于辨色要求不高的場所。對于維修間等精細操作場所，應使用金屬鹵化物燈，它具有節能、發光效率高、顯色性較好的特點。

熒光燈具有價格便宜、起動迅速、安裝維護簡單等優點，在石化企業中曾得到較廣泛應用。但因其光效低、能耗大、壽命短，近年來已很少使用。只是在一些特殊要求的場所還有應用機會。表2 為不同光源的實際效率。

表2 燈具效率對比

LED 燈的實際效率：120 ×0.95 ×0.9 ×0.9=92.341 lm/ W

熒光燈的實際效率: 60×0.8×0.6×0.6=17.28 lm/ W

金屬鹵化物燈的實際效率: 70×0.7×0.55×0.55=14.82 lm/ W

可見，LED 燈的實際效率是熒光燈的5.3 倍，是金屬鹵化物燈的6.2 倍，LED 燈、熒光燈、金屬鹵化物燈之間功率可換算為：12W LED 燈=60W 熒光燈=75W 金屬鹵化物燈。因此，LED 燈成為替代熒光燈的首選。假設某個裝置區場需要1000 只100W 的熒光燈，現在可以采用1000 只20W 的LED 燈來代替；若燈泡每天工作8h，則一年可節電△P= (100- 20)×1000×10-3×8×365=233600kWh。由此可見，LED 燈代替熒光燈的節能效果非常顯著。

2.2 合理選擇照明線路

照明線路的損耗約占輸入電源的4%左右，因此照明線路的設計選用也非常關鍵。一般影響照明線路損耗的有供電方式和導線截面積兩大因素，大多數照明電壓為220V，照明系統可由單相二線、兩相三線和三相四線方式供電。由于三相四線制是采用四芯等截面電纜或導線，相對來說其供電損耗較小。因此，照明系統應盡可能采用三相四線制供電。

2.3 采用節能附屬裝置

在附屬裝置的選擇方面，主要是針對鎮流器。目前新型節能型電感鎮流器是在傳統鎮流器工藝上改進鐵芯材料工藝，從而達到節能降耗功效，但其價格較傳統整流器高。改進后的鎮流器自身功耗下降約40%～50%，使燈具功耗降低8%，且溫升較低，可靠性高，壽命長。電子鎮流器是應用電子線路產生高頻（或低頻）電流實現照明的一種鎮流器，適用于對視覺要求高、無頻閃的連續作業場所，以及要求安靜的場所。但對于大功率氣體放電燈，電子鎮流器制造技術難度大，不宜推廣。以T8、36W 直管熒光燈為例，幾類鎮流器的性能見表3。

表3 用于T8、36W 直管熒光燈的不同鎮流器性能對比

3 照明控制方式的選擇

對于石油化工生產裝置區的照明，根據不同生產區域，可采取分區控制，開關設在人員進出必經的部位。在露天場所，白天利用自然光采光，晚上可使用時控、光控進行人工照明。對于裝置區里多層非封閉的建筑，若白天利用自然光達不到要求照度，可利用人工照明作為補充，并可將補充人工照明分為多個回路，白天可開啟1-2 路照明作為自然光補充；到夜間，再開啟全部人工照明。這樣既達到了照明要求，又做到了節能，一舉兩得。

4 執行照明功率密度值

《建筑照明設計標準》大幅度提高了工作場所的照度水平，一方面是與國際標準接軌，另一方面也是社會發展的需要，是人民生活水平提高的一個體現。如果還采用老式的照明方法，低效光源，高能耗附件，則照明的用電量也將成倍增加，所以照明節能勢在必行。

新標準提出了限制照明功率的一個量化指標——照明功率密度值（LPD）,即房間或場所的單位面積照明安裝功率，單位為W/ m2。并規定了工業建筑各類場所的LPD 最高限值。對于石化企業，因生產、工作場所類型復雜，布置也不規則，受環境氣候變化的影響大，這就對照明工程設計提出了更高的要求。要在符合照度水平的條件下，將設計的照明功率限定在標準規定值以下，從而保證照明系統的能效。設計者需運用合理的方法，選用優質、高效的照明光源、燈具及附件，優化控制方案，獲得最佳節能效果。下面以某辦公室為例，進一步分析LPD 限值的應用對照明設計節能的影響。

一大開間辦公室長80m、寬20m，吊頂高度為3.5m，工作面高度為0.75m。選用天花板安裝熒光燈具，頂棚反射率取70%，墻面反射率取50%，地面發射率取20%，鎮流器選用電子鎮流器，不考慮功耗。維護系數(K)取0.8，新標準的照度要求是300lx，根據利用系數法，利用照度公式（式1）確定燈具的數量(N)。

式中：E——照度要求值；

φ——燈具光通量，lm；

UF——燈具利用系數；

S——房間面積。

4.1 方案Ⅰ：選用傳統燈具

若選用傳統的T12 直管熒光燈，型號2×40W，該光源的光通量為2200，查表得UF ＝0.4。則可得：N=E×S/ φ×UF×K=300×1600/ 22200×2×0.4×0.8=340。

根據新標準，LPD 對于辦公區限值為11W/ m2，設計中實際計算的LPD 值不應超過標準規定值，LPD計算式見式（2）。

選用 T12 熒光燈可得：LPD=340 ×2 ×40/ 1600=17W/ m2，遠大于11W/ m2的限值。

4.2 方案Ⅱ：選用新型燈具

若選用新型T8 直管熒光燈，型號2×36W，光通量為2500，利用系數為0.5，則可得：N=E×S/ Φ×UF ×K=300 ×1600/ 2500 ×2 ×0.5 ×0.8=240；LPD=240×2×36/ 1600=10.8W/ m2，符合限值。

可見，選用新型T8 直管熒光燈，光通量有了很大提高，而功率降低，燈具的使用數量自然降低，進一步節約了電能。同樣是T8 燈型，也有多種類型，對于不同的T8 直管熒光燈，其LPD 值也不同，表4 為四種T8直管熒光燈的主要參數對比。

表4 T8 直管熒光燈的主要參數比較

由光源的光效ns＝Φ/ P 和照度公式變換可得式（3）。

可見，要降低LPD 值，應提高光源的光效，選用效率高的燈具，合理確定照度標準值。

5 結語

石化企業照明節能潛力很大，應在設計中認真考慮建筑的具體功能，嚴格遵守規范要求，節省不必要的能量消耗。同時，在選型、選材時，要具體了解其原理、性能和效果，合理控制，最終達到節能的目的。