浅谈LED灯在水泥工厂绿色照明设计中的应用

2020-03-13丛嘉庆张煜金志民

水泥技术 2020年1期

关键词：金卤灯钠灯光通量

丛嘉庆，张煜，金志民

1 前言

目前绿色建筑逐步成为建筑行业发展的主流，国家标准《绿色工厂评价通则》的正式发布引导企业创建绿色工厂，推动企业的绿色转型升级，实现绿色发展。

完整的绿色照明衡量指标包含高效节能、环保、安全、舒适等4项指标。绿色照明是绿色建筑的重要组成部分，是绿色工厂建设的重要一环。住建部颁布的《绿色建筑评价标准》明确了绿色建筑的评价细则，按照申报的绿色建筑星级进行评审。

2 光源选择

要实现绿色照明，关键是要合理地选择照度标准、进行照明设计和控制，核心是光源的选择。在水泥工厂的照明设计中，我们应采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（包括光源、电器附件、灯具、配线器材、调光控制设备及光控器材），构建一个安全、明亮、环保、舒适的绿色照明环境。

目前，光源已经发展到第四代，光源的发展历程如下：

第一代光源：热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯。

第二代光源：弧光放电灯，如荧光灯、紧凑型荧光灯。

第三代光源：气体放电灯，如高压钠灯、高压汞灯、金卤灯。

第四代光源：发光二极管（LED灯），电磁感应灯（无极灯LVD）。

目前水泥厂常用照明用光源及性能参数见表1。

3 LED灯具的特点

LED即半导体发光二极管，LED灯具采用超高亮度发光二极管作为发光源。LED灯具以其高效、节能、寿命长、安全、抗震性强、响应速度快、冷光源、无污染等特点，正在成为新一代主力照明产品，促进了环保节能产业的快速发展。

LED灯具与传统灯具相比较，具有以下显著优点：

（1）节能。LED灯为直流驱动，电能转换效率达95%以上，耗电量为白炽灯的1/10，比高压钠灯节电60%，比金卤灯节电55%。

（2）使用寿命长。LED灯体积小、重量轻，外壳采用高可靠性且先进的环氧树脂封装工艺，确保LED灯使用寿命可达到5～10万小时。

表1 水泥厂常用照明用光源及性能参数

（3）安全。电源采用高频变压器隔离设计，安全，超低电压输出。

（4）免维护。不积灰，易清理。

（5）绿色环保。光源中没有铅、汞等污染元素，光线健康，LED灯的光谱几乎全部集中于可见光频段，不含紫外线和红外线（高压钠灯光线中含有紫外线和红外线，仅有23%在可见光区域，金卤灯则有50%以上在可见光区域内），对环境没有任何污染，从生产过程到使用过程直至报废几乎全无污染，实现了真正意义上的绿色环保节能；没有电磁干扰（高压钠灯及金卤灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）；对电网无污染，功率因数≥0.9，谐波失真≤20%，EMI符合全球指标。

4 LED灯与传统灯具替换方案

在传统的照明设计方案中，一般在办公区域设置荧光灯，在生产车间设置高压钠灯或金卤灯，随着LED灯应用越来越广泛，我们也开始尝试在水泥厂的照明设计中使用LED灯。

以200WLED泛光灯灯具和400W钠灯灯具发出的总光通量为衡量指标，比较如下：

200WLED泛光灯灯具总光通量为：

200（功率）×100（发光效率）×85%（灯具效率）=17 000lm

400W钠灯灯具总光通量为：

400（功率）×70（发光效率）×55%（灯具效率）=15 400lm

由此可见，200WLED泛光灯灯具发出的总光通量略大于400W钠灯灯具发出的总光通量。

根据设计经验，总结了LED灯替换传统照明灯具方案如下：一般办公室、电力室常用的T8型36W荧光灯可以用T8型的18W或20WLED灯替代；车间用的CXTG64-NGF-70W/100W/150W高压钠灯可以用车间LED灯30W/50W/80W替换；路灯用的250W/400W高压钠灯可以用150W或200WLED路灯替换。

已经执行的国外某2 500t/d水泥熟料生产线项目主要生产用LED灯具和传统设计选用的灯具规格、数量对比见表2。

根据表2，按照每天工作8h、电单价0.8元/kWh计算，LED灯一年电费约为12.8万元，传统高压钠灯一年电费约为26.8万元。LED灯具采购成本与一年电费合计61.3万元，传统高压钠灯采购成本与一年电费合计70.4万元（未考虑后续维护成本的情况）。高压钠灯一般每年都需要维护，而LED灯理论上6年免维护。相比较而言，在绿色工厂建设的要求下，LED灯的采用可以为企业发展创造更大的经济效益和环境价值。从节能减排角度来看，使用LED灯一年能够节电17×104kWh，相当于减少煤炭燃烧量63.75t，减少气体排放总量136t，有利于节能减排和可持续发展。