淺談地下汙水廠低碳照明係統的設計及應用

摘要：隨著全球環境問題的日益突出，低碳環保已經成為(wei) 全球共同的目標。作為(wei) 城市環境中的關(guan) 鍵設施，地下汙水廠的照明係統對節能減排和環保有著重要作用。文章以某地下汙水廠為(wei) 例進行照明係統設計，對設計中的燈具選型、綠色能源應用方式和照明智能化控製的要求做出分析，同時提出解決(jue) 思路，從(cong) 而減少地下汙水廠碳排放和能源消耗，實現綠色、低碳的照明設計目標。

關(guan) 鍵詞：低碳環保；地下汙水廠；照明係統設計；智能化控製

1引言

隨著城市化進程的加速和人口的增長，地下汙水廠的重要性日益凸顯。受限於(yu) 城市規劃、土地利用率、自然環境等因素，地下或半地下汙水廠成為(wei) 城市汙水處理規劃的新方向。然而，地下汙水廠通常缺少日光和自然光，易造成運行成本的提高，因此在電氣設計方麵，照明係統的優(you) 化設計顯得尤為(wei) 重要。

目前，我國麵對日益嚴(yan) 重的氣候變化和環境問題，先後發布了一係列建築節能標準，國家發展委員會(hui) 也製定了《節能中長期專(zhuan) 項規劃》，這些規範標準明確了民用建築的節能設計方向。但現代地下或半地下汙水廠區別於(yu) 民用建築，隻有針對性地對其進行分析與(yu) 設

計，才能提高地下汙水廠照明係統的能效和環保性，減少能源消耗，降低二氧化碳排放，達到節能減排的目的。

2地下汙水廠照明需求

2.1光照度

地下汙水廠的工作場所需要保證良好的光照度，以確保工作人員的視覺清晰度和操作安全。照度的高低主要取決(jue) 於(yu) 工作場所的種類（如辦公室、車間、管道等）和要求，通常應根據國家或地方標準進行設置。

2.2色溫和色彩還原性

地下汙水廠的工作場所需要采用合適的光源，以保證良好的視覺效果和舒適度。色溫是指光的色調，如冷色調和暖色調等，應根據工作場所的需要進行設置。色彩還原性是指光源對物體(ti) 顏色的還原效果，一些對顏色敏感的操作，如檢測和分析，要求光源的色彩還原性要盡可能高。此外，光源選擇還應符合《室內(nei) 照明用LED產(chan) 品能效限定值及能效等級》（GB30255—2019）中關(guan) 於(yu) 能效等級的規定。

2.3光照均勻性

地下汙水廠的地下空間較大，需要保證光的均勻分布，以防止一些區域因過於(yu) 明亮或過於(yu) 暗淡而影響操作效果和員工視力健康。在地下汙水廠的照明係統中需要設置合適的控製係統，以實現照明的自動化控製和調節，根據不同時間和工作場所的需求，靈活調整照明亮度和色溫等參數，從(cong) 而達到節能和提高效率的目的。

3地下汙水廠低碳照明係統的設計

3.1工程概況

以銀川市某大型地下汙水廠項目為(wei) 研究對象，該工程規模為(wei) 30萬(wan) t/d，其地下操作層包含生物池、加藥間、除臭係統、二沉池等區域，設計形式為(wei) 單層工業(ye) 建築。以二沉池區域為(wei) 例，此部分長140m，寬75m，高6.5m，標準單元柱距為(wei) 9.3m×7.5m。以12個(ge) 標準單元為(wei) 1個(ge) 計算單元，即針對長37.2m、寬22.5m的計算單元空間進行燈具數量計算和布置，如圖1所示。燈具設計安裝高度為(wei) 6.0m，工作麵為(wei) 地麵。

3.2一般照明係統的設計

3.2.1燈具選型

地下汙水廠照明係統的設計，應結合汙水廠的實際需求。為(wei) 實現照明係統采購、運行、維護全流程的低碳理念，在綜合樓、廠房、道路等區域全部采用LED燈具。LED燈具有高效節能、可控性強、壽命長、熱量低、環保等優(you) 點，符合當下低碳理念對照明燈具的應用要求。

LED燈具可以消耗更少的能量，帶來更高的光照度和更好的照明效果，從(cong) 而降低能源消耗和運營成本。LED燈具可以通過數字化控製係統進行精確的控製，可以調節照明亮度和色溫，實現自動化控製和遠程控製，滿足不同時間和工作場所的需要；可以實現定時開關(guan) 、光線感應等智能控製，提高照明效率和能效比；LED燈具有較長的使用壽命，能夠保持較長時間的高亮度和穩定性，減少了更換燈具的頻率和成本，降低了地下汙水廠的維護費用；在環保方麵，LED燈具不含有汞、鉛等有害物質，不會(hui) 對環境產(chan) 生汙染，同時具有較高的能效比，減少了碳排放和能源消耗，符合綠色、低碳的照明設計理念。

3.2.2燈具布置

采用利用係數法計算燈具數量：

式中：N為(wei) 燈具數量；Eav為(wei) 工作麵上的平均照度，lx；A為(wei) 工作麵麵積，m2；Φ為(wei) 光源光通量，lm；K為(wei) 燈具的維護係數；U為(wei) 燈具的利用係數。

設計區域為(wei) 地下汙水廠的工作區，屬於(yu) 經常操作的區域，根據《建築照明設計標準》（GB50034—2013）[1]的規定，設計照度標準值為(wei) 100lx，即Eav=100lx；工作麵麵積A=37.2×22.5=837m2；因環境符合室內(nei) 汙染一般的特征，維護係數K取0.7。

關(guan) 於(yu) 利用係數U，需要先計算室形指數RI，其計算公式為(wei)

式中：RI為(wei) 室形指數；a為(wei) 計算單元長度；b為(wei) 計算單元寬度；c為(wei) 工作麵度；h為(wei) 燈具的安裝高度。

由頂棚反射比ρc=0.3、牆麵反射比ρw=0.5、地麵反射比ρf=0.2，可知空間表麵平均反射比ρ=0.3922，因此可計算得出有效空間反射比ρeff≈0.1。經查產(chan) 品手冊(ce) ，可知當RI=2.00時，U=0.78；當RI=2.50時，U=0.83，通過插值法計算得出當RI=2.337時，U=0.8137。根據產(chan) 品手冊(ce) ，選用95W的LED工廠燈，單個(ge) 燈具光通量Φ=11400lm。因此，燈具數量為(wei) 。考慮到計算單元區域由12個(ge) 標準單元組成，在采用每個(ge) 標準單元布置1盞95W的LED工廠燈。

3.2.3方案校驗

*大允許距高比。根據《照明設計手冊(ce) （第三版）》[2]燈具配光曲線選擇表，選取寬配光的燈具時，*大允許距高比LH為(wei)

式中：L為(wei) 燈具光中心間的距離，m；H為(wei) 燈具的懸掛高度，m。廠房縱向間距7.5m設置1盞燈具，橫向間距9.3m設置1盞燈具，燈具均勻布置，則縱向距高比為(wei) 7.5/6=1.25，橫向距高比為(wei) 9.3/6=1.55，距高比均符合要求。

實際照度值。經計算實際照度為(wei) 93.1lx，滿足與(yu) 照度標準值的偏差不超過±10%的規範要求。

功率密度值。功率密度值=12×95÷（37.2×22.5）≈1.36W/m2，滿足規範的節能指標要求。

3.3光導照明技術的應用

在汙水廠廠房箱體(ti) 處理區域設計了一套低碳環保的光導照明係統，如圖2所示。該係統以室外自然光為(wei) 光源，通過特殊的傳(chuan) 輸裝置高效地將光線導入室內(nei) 場所，為(wei) 得到理想的地下空間照明效果，需進行照度分析。

根據工藝需求，在地下汙水廠的操作空間內(nei) 部，還應劃分出一條供水廠工作人員日常巡視的通道，在此通道上，裝設有自控儀(yi) 表、就地控製站、就地按鈕箱等裝置，可實現設備的現場控製和儀(yi) 表的現場監測。考慮到光導技術中的導光管在項目建設初期造價(jia) 較高的特點，為(wei) 實現社會(hui) 效益與(yu) 經濟效益的雙贏，隻在地下操作空間的巡視通道布置導光管。

汙水廠位於(yu) 寧夏銀川，在我國屬於(yu) 光氣候第Ⅱ區，查《建築采光設計標準》（GB50033—2013）[3]可知室外天然光設計照度值Es為(wei) 16500lx。在計算單元區域中，巡視通道長55.8m，寬4m，通道采光麵積A為(wei) 223.2m2。根據製造商提供的數據可知，導光管管徑尺寸為(wei) 900mm，截麵積At=0.64m2，係統效率η=0.723，因此，每個(ge) 導光管的設計輸出光通量Φ=Es×At×η=7635lm。室空間比按照巡視走廊計算，取值8.7，經查表後利用插值法計算，可知采光利用係數U=0.50，維護係數K=0.8。因此，采用光導管照明區域的平均照度為(wei) 。

光導管照明區域的照度大於(yu) 照度標準值75lx，滿足要求。在對導光管進行設備選型時，需滿足漫射器的設計要求，應將滿射角控製在37°以上。

通過應用光導照明技術，在地下汙水廠在日常維護中實現了零能耗、免維護、低成本、自然舒適的目標。光導照明在白天基本取代了電力照明，降低了汙水廠內(nei) 部的白天照明能耗，這也間接降低了二氧化碳和其他汙染物的排放。導光管內(nei) 部中空，無須定期更換燈具，除擦拭采光器外，真正實現了免維護。並且光導技術的光源取自太陽光，光線柔和、全頻譜、無閃爍、顯色性好，可以減少人們(men) 的視覺疲勞，工作環境更加舒適。

3.4智能照明控製技術在的應用

智能照明控製技術是一種通過感知和控製技術來實現燈光自動化的技術。在地下汙水廠中，智能照明控製技術可以幫助實現更加智能、高效的照明控製，從(cong) 而達到節能、舒適和環保的效果。地下汙水廠的智能照明控製係統由一台照明控製計算機、若幹照明控製模塊，以及照明控製麵板、照度傳(chuan) 感器、紅外線傳(chuan) 感器等組成。照明控製計算機位於(yu) 廠區綜合樓中控室內(nei) ，負責對整個(ge) 智能照明控製係統進行控製和管理，各照明控製模塊安裝於(yu) 各分區的照明配電箱內(nei) 。係統利用實時可靠的通信總線將網絡控製命令發送至各照明控製模塊，同時接收現場的手動/自動工作狀態、燈具的開關(guan) 狀態和火災自動報警的聯動信號。在各室內(nei) 區域現場主要出入口設置照明控製麵板和紅外線傳(chuan) 感器，就地進行照明模式的切換與(yu) 燈具的開關(guan) ，*大限度地節約照明係統的能耗。通過建立智能照明控製係統，實現了亮度感應、時間控製、遠程控製等功能，幫助地下汙水廠實現了更加智能、高效、舒適和環保的照明控製。

4 地下汙水廠低碳照明係統的特點

在地下汙水廠中應用低碳照明係統，可以在減少能源消耗和碳排放的前提下，實現節能減排和燈具長壽命、色彩還原度高、易於(yu) 控製等方麵的目標。但不可否認的是低碳照明係統的應用仍然存在一些缺點。

4.1初始成本高。

低碳照明係統采用的LED等光源成本較高，增加了設備的初始投資，但在使用壽命和節能效果上可以得到回報。

4.2需要專(zhuan) 業(ye) 安裝和維護。

低碳照明係統的安裝和維護需要專(zhuan) 業(ye) 技術人員，如光線的調節和安裝等，一旦出現問題，需要專(zhuan) 業(ye) 人員維修或更換，增加了成本和維護難度。

4.3光照度不足。

低碳照明係統的光源亮度比傳(chuan) 統照明設備低，需要更多的LED光源才能達到傳(chuan) 統照明設備相同的光照度，增加了設備的數量和成本。

5AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

5.1平台概述

安科瑞電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，重點監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行安全可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

5.1.1平台組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、18luck新客户端及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。

5.1.2平台拓撲圖

5.2平台子係統

5.2.1智能照明控製

係統為(wei) 汙水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控製管理方案，支持單控、區域控製、自動控製、感應控製、定時控製、場景控製、調光控製等多種控製方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控製功能，盡量利用自然光照，實現室內(nei) 、廠區照明的智能控製達到安全、節能、舒適、高效的目的。

5.3消防應急照明和疏散指示

根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

5.3.1消防設備電源監測

監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

5.4相關(guan) 平台部署硬件選型清單

5.4.1智能照明係統

5.4.2消防應急照明和疏散指示係統

6結語

文章基於(yu) 對低碳照明技術的分析，結合地下汙水廠的實際需求，設計了一套低碳照明係統。該係統采用了LED、導光管和智能照明控製等低碳照明技術，實現了更加智能、高效和舒適的照明。相信在不久的將來，低碳照明技術將會(hui) 在更廣泛的場景中得到應用，為(wei) 人類創造更加美好的照明環境。通過對地下汙水處理廠照明設計的經驗總結和對規範的研究，形成有效和對性照明設計方法。

安科瑞侯文莉