爆炸危险环境筒仓操作间照明灯具选用方案比较

爆炸危险环境筒仓操作间照明灯具选用方案比较

张剑昕

（ 中国城市建设研究院有限公司，北京， 100120）

摘 要：针对某地筒仓处理间的项目设计,提出了几种照明设计方案。从技术和经济的角度,就既是爆炸危险环境的照明灯具的选择及安装方式做出比较，指出采用LED光源灯具的优越性。

关键词：爆炸危险环境；人员经常操作环境；灯具选择；光源选择

0 引言

光在人类的发展史上发挥着至关重要的作用，建筑群中几乎所有建筑均需进行照明设计。随着近年来照明技术的不断发展，为设计师和投资者在光源、灯具方面提供了更多可能的选择，而设计师也更难做出取舍。工业照明设计，既需从实用角度上，保证规定的照度水平、眩光值、照明功率密度、满足工作场所内的视觉作业要求；又要从安全角度上，在某些恶劣的环境中保护使用者的人身安全，防止因为意外露电、短路引起的火灾和伤亡事故发生；还要从经济性角度上，满足投资者尽量减少能耗和投资的心理愿望。为此，本文结合具体案例，以工程实例数据为基础，从客观公正的角度来综合分析各种照明方案的差异及优劣，使最后的方案选择根据科学性及说服力。

1 光源性能比较

对金卤灯、LED（发光二级管）、荧光灯三种光源从以下几方面进行比较。

1. 适用环境。金卤灯：小功率金卤灯用于商场、超市、展示厅等室内照明，中大功率金卤灯用于厂房、车间、体育场、广场、道路照明。LED灯：适用性强，适用于各种不同环境。荧光灯：主要用于家庭、宾馆等。

2. 显色指数Ra：金卤灯：65-90区间；荧光灯：≥80 ；LED灯：普遍在70-80。

3. 色温：金卤灯：3000-4000K；荧光灯：3000-6000K；LED灯：全色温。

4. 寿命：金卤灯：9000h~12000h；荧光灯：10000h；LED灯：50000h

5. 启动时间: 金卤灯的启动时间为1~3min，再次启动的间隔时间为10~15min，以保证光源完全冷却；荧光灯启动时间约为0.4s；LED启动时间小于1s。荧光灯与LED都属于瞬间启动。

6. 据上可知，几种光源的显色指数均不错。LED灯具有使用寿命较长、启动时间短、色温覆盖较全的特性。金卤灯和荧光灯作为寿命较长传统光源，金卤灯光色暖白，荧光灯光色白色偏暖或偏冷。但金卤灯再次启动时间较长。由此可见，几种光源各有特点。

2 方案技术指标比较

该筒仓操作间给定的条件： 高4.5m，长33m，宽23m高，屋顶为支撑直径9.1m的麦芽仓开洞6个，为支撑直径4.5m大米仓开洞2个。照度要求100lx。

2.1设计方案概述

因筒仓操作间屋顶有开洞，设计时多采用躲避屋顶开洞于屋顶布置灯具。下面对采用金卤灯、荧光灯、LED灯三种方案进行设计描述及计算。

方案一：采用金卤光源的防爆灯150W（每盏光通量12000lm）七盏屋顶罐底开洞间呈菱形插空布置。对门前通道区域采用与墙面呈45°角的金卤光源壁装防爆弯灯距地3m安装4盏。

根据照度计算，该灯具布置符合照度要求及功率密度要求。

方案二：用90W的LED光源的防爆灯（每盏光通量11000lm^[5]），在原有位置以LED光源灯具替换方案一中金卤光源灯具。

依照度计算，该灯具布置符合照度要求及功率密度要求。

方案三，采用14盏80W荧光光源节能灯（每盏光通量5600lm，因生产成本限制，各品牌节能灯较大瓦数均为80W左右），对门前通道区域采用与墙面呈45°角的金卤光源壁装防爆弯灯距地3m安装8盏。

依照度计算，该灯具布置符合照度要求及功率密度要求。

因筒仓处理间上部为堆满麦芽的麦芽仓和大米仓，内部的排料斗等均存在爆炸性粉尘颗粒，主要成分为麦芽粉，爆炸性粉尘分类为 IIIB^[3]，粉尘云偶尔可能出现，属于爆炸性粉尘环境21区^[3]。所有电气设备保护级别为Db，本质安全型，并标注其防爆标志（Ex iD IIIB T285℃ Db）。

3 方案经济指标比较

下面分别就年有功电能消耗量等方面做经济指标进行比较。

年有功功率为Wy=αav Pe Tn

式中：αav——年平均有功负荷系数，多取0.7

Pe——有功功率

Tn——年实际工作小时数。.

以上方案灯具开启实际均以10h小时计算，每年为3650h。

3.1 方案经济指标计算

方案一：灯具价格为 500元/套x 11套=5500元，运费费用和线路费用因各个方案差距不大，忽略不计。年电耗为Wy=αav Pe Tn=0.7x1.815 x3650=4637.325kwh，电价取0.6元/kwh,该建筑每年电费为4637.325kWh x 0.6元/kWh=2782.4元。以5年为期，固定投资加运行费用（其中有一次灯泡换置费用）合计5500元+（5x2782.4）元+（55x11）=19962 元。

方案二：灯具价格为 800元/套x 11套=8800元，运费费用和线路费用因各个方案差距不大，忽略不计。年电耗为Wy=αav Pe Tn=0.7x 1.089x3650=2782.94kwh，电价取0.6元/kwh,该建筑每年电费为2782.94kWh x 0.6元/kWh=1669.77元。以5年为期，固定投资加运行费用合计8800元+（5x1669.77）元= 17148.85元。

方案三：灯具价格为 300x 22套=6600元，运费费用和线路费用因各个方案差距不大，忽略不计。年电耗为Wy=αav Pe Tn=0.7x 1.848 x 3650=4721.64kwh，电价取0.6元/kwh,该建筑每年电费为4721.64kWhx 0.6元/kWh=2832.99元。以5年为期，固定投资加运行费用（其中有一次灯泡换置费用）合计6600元+（5x2832.99）元+（80X22）=22524.94 元。

4 综合评价

从灯具数量上，显然方案三因荧光灯具功率可选少，灯具安装较多，安装费用较高。方案一、二中金卤光源及LED光源灯具，使用数量更少，可节省前期安装费用。

从节能方面比较，方案二中LED光源灯具，节能效果明显，节省电费约40%。

从长期运行的总费用上比较，虽方案一中金卤光源灯具因为技术成熟，第一次购置费用优于LED光源，但以五年为期的长期运行费用，却依旧负于方案二。因传统光源的光效已探索到理论极限，而新兴绿色光源LED光源灯具，不但光效方面还有可期待上升的空间，而且运行时光源周围实际温度低，对筒仓内粮食驻藏环境影响更小，并且随着调光技术不断发展，亦增设扩展组件，指示不同驻藏分区的不同状态。随着技术发展，LED光源灯具价格势必会不断下降，与传统光源灯具灯具相比经济优势更加显著。故以本文就爆炸危险环境筒仓处理间的照明灯具方案计算来看，作为设计人会积极推行LED光源灯具。

参考文献

[1] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].4版.北京；中国电力出版社，2018。

[2]北京照明学会照明设计专业委员会，照明设计手册[M].3版.北京；中国电力出版社，2016。

[3] GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范[S].

[4] GB50034-2013 建筑照明设计规范[S]

[5] GB/T 31831-2015《LED室内照明应用技术要求》[S]

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