《照明设计手册》第6章工厂照明.docx
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《照明设计手册》第6章工厂照明
《照明设计手册》第6章工厂照明
第六章工厂照明
编者王根有
第一节工厂照明设计要点
一、工厂照明设计范围及其种类
工厂是生产既定产品的场所，一般由厂房，办公及其他附属用房，各类户外装置，站、场、道路等组成。
工厂照明设计范围包括室内照明，户外装置照明，站、场照明，地下照明，道路照明，警卫照明，障碍照明等。
（1）室内照明：
厂房内部照明及办公等附属用房内部照明。
（2）户外装置照明：
为户外各种装置而设置的照明。
例如造船工业的露天作业场，石油化工企业的釜、罐、反应塔，建材企业的回转窑、皮带通廊，冶金企业的高炉炉体、走梯、平台，动力站的煤气柜，总降压变电站的户外变、配电装置，户外式水泵站冷却架（塔）和户外式通风除尘设备等的照明。
（3）站场照明：
车站、铁道编组站、停车场、露天堆场等设置的照明。
（4）地下照明：
地下室、电缆隧道、综合管廊及坑道内的照明。
（5）道路照明：
工厂厂区公路及其他道路的照明。
（6）警卫照明：
沿厂区周边及重点场所周边警卫区设置的照明。
（7）障碍照明：
厂区内设有特高的建、构筑物，如烟囱等，根据地区航空条件，按有关规定需要装设的标志照明。
本章重点在厂房内部照明，其他照明参见本手册相关章节。
二、工业厂房的特点及其分类
1.工业厂房特点
工业厂房按其建筑结构型式可分为单层工业建筑和多层工业建筑。
多层工业建筑的厂房绝大多数见于轻工、电子、仪表、通信、医药等行业，此类厂房楼层一般不是很高，其照明设计与常见的科研实验楼等相似，多采用荧光灯照明方案。
机械加工、冶金、纺织等行业的生产厂房一般为单层工业建筑，并且根据生产的需要，更多的是多跨度单层工业厂房，即紧挨着平行布置的多跨度厂房，各跨跨度视需要可相同或不同。
单层厂房在满足一定建筑模数要求的基础上视工艺需要确定其建筑宽度（跨度）、长度
和高度。
厂房的跨度B：
一般为6、9、12、15、18、21、24、27、30、36m……。
厂房的长度L：
少则几十米，多则数百米。
厂房的高度H：
低的一般5～6m，高的可达30～40m，甚至更高。
厂房的跨度和高度是厂房照明设计中考虑的主要因素。
另外，根据工业生产连续性及工段间产品运输的需要，多数工业厂房内设有吊车，其起重量轻的可为3～5t，大的可达数百吨（目前机械行业单台吊车起重量最大可达800t）。
因此，工厂照明通常采用装在屋架上的灯具来实现。
2.工业厂房的分类
根据产品生产特点，工业厂房大致可分为以下三种类型。
（1）一般性生产厂房：
正常环境下生产的厂房。
（2）爆炸和火灾危险性生产厂房：
正常生产或储存有爆炸和火灾危险物的厂房。
（3）处在恶劣环境下的生产厂房：
多尘、潮湿、高温或有蒸汽、振动、烟雾、酸碱腐蚀性气体或物质、有辐射性物质的生产厂房。
根据上述的分类，应严格遵照生产条件的不同来进行工厂照明设计。
三、工厂照明设计的一般要求
工厂照明应遵循下列一般原则进行设计。
1.照明方式的选择
（1）对于照度要求较高，工作位置密度不大，单独采用一般照明不合理的场所宜采用混合照明。
（2）对作业的照度要求不高，或当受生产技术条件限制，不适合装设局部照明，或采用混合照明不合理时，宜单独采用一般照明。
（3）当某一工作区需要高于一般照明照度时可采用分区一般照明。
（4）当分区一般照明不能满足照度要求时应增设局部照明。
（5）在工作区内不应只装设局部照明。
2.照度标准
工厂照明设计的照度值应根据国家标准GB50034--2004《建筑照明设计标准》的规定选取。
该标准规定了十六大类工业建筑的一般照明的照度值。
详见本手册第二章。
各类工厂更为具体的工作场所的照度标准还应按相关行业的规定。
3.照明质量
照明质量是衡量工厂照明设计优劣的标志。
它主要包括以下内容：
（1）选用效率高和配光曲线合适的灯具。
根据灯具在厂房房架上悬挂高度按室形指数尺，值选取不同配光的灯具。
当RI=0.5～0.8时，宜选用窄配光灯具；
当RI=0.8～1.65时，宜选用中配光灯具；
当RI=1.65～5时，宜选用宽配光灯具。
（2）选用色温适当和显色指数符合生产要求的照明光源，详见本手册第三章。
（3）达到规定的照度均匀度：
作业区域内一般照明照度均匀度不应小于0.7，作业区邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。
（4）满足照明直接眩光限制的质量要求：
统一眩光值（UGR）按GB50034-2004之规定。
即一般允许值为22，精细加工值为19。
（5）采取措施减小电压波动、电压闪变对照明的影响和防止频闪效应。
（6）照明装置应在允许的工作电压下工作，在采用金属卤化物灯和高压钠灯的场所应采用补偿电容器，以提高其功率因数。
4.光源选择
光源应根据生产工艺的特点和要求选择。
照明光源宜采用三基色细管径直管荧光灯、金属卤化物灯或高压钠灯。
光源点距地高度在4m及以下时宜选用细管荧光灯；高度较高的厂房（6m以上）可采用金属卤化物灯，无显色要求的可用高压钠灯。
工厂照明的下列场所可使用白炽灯：
（1）对防止电磁干扰要求严格的场所。
（2）开关灯频繁的场所。
（3）照度要求不高，照明时间较短的场所。
（4）局部照明及临时使用照明的场所。
在需要严格识别颜色的场所（如光谱分析室、化学实验室等）宜采用高显色三基色荧光灯。
5.灯具选择
工厂照明用灯具应按环境条件、满足工作和生产条件来选择，并适当注意外形美观，安装方便和与建筑物的协调，以做到技术经济合理。
各型灯具的性质和适合的工作条件详见本手册第四章。
根据环境条件选择灯具参见本章第二节。
6.照度计算
厂房照明设计常用利用系数法进行照度计算。
对某些特殊地点或特殊设备的水平面、垂直面或倾斜面上的某点，当需计算其照度值时可采用逐点法进行计算。
7.工厂照明线路的敷设方式
厂房照明支线一般采用绝缘导线沿（或跨）屋架用绝缘子（或瓷柱）明敷的方式。
当大跨度厂房屋面结构采用网架型式时，除上述方式外，还可采用绝缘导线或电缆穿钢管沿网架敷设。
爆炸和火灾危险性厂房的照明线路一般采用铜芯绝缘导线穿水煤气钢管明敷。
在受化学性（酸、碱、盐雾）腐蚀物质影响的地方可采用穿硬塑料管敷设。
根据具体情况，在有些场所也可采用线槽或专用照明母线吊装敷设。
第二节按环境象件选择灯具
在按环境条件选择灯具的型式时，需注意环境温度、湿度、振动、污秽、尘埃、腐蚀、有爆炸和火灾危险介质等情况。
以下分三种环境条件来选择灯具。
一、一般性工业厂房的灯具选择
（1）在正常环境中（采暖或非采暖场所）一般采用开启式灯具。
（2）含有大量尘埃，但无爆炸和火灾危险的场所，选用与灰尘量值相适应的灯具。
多尘环境中灰尘的量值用在空气中的浓度（mg／m3）或沉降量[mg／（m2·d）]来衡量。
灰尘沉降量分级见表6-1。
对于一般多尘环境，宜采用防尘型（IPSX级）灯具。
对于多尘环境或存在导电性灰尘的一般多尘环境，宜采用尘密型（IP6X级）灯具。
对导电纤维（如碳素纤维）环境应采用IP65级灯具。
对于经常需用水冲洗的灯具应选用不低于IP65级灯具。
（5）采取措施减小电压波动、电压闪变对照明的影响和防止频闪效应。
（6）照明装置应在允许的工作电压下工作，在采用金属卤化物灯和高压钠灯的场所应采用补偿电容器，以提高其功率因数。
4.光源选择
光源应根据生产工艺的特点和要求选择。
照明光源宜采用三基色细管径直管荧光灯、金属卤化物灯或高压钠灯。
光源点距地高度在4m及以下时宜选用细管荧光灯；高度较高的厂房（6m以上）可采用金属卤化物灯，无显色要求的可用高压钠灯。
工厂照明的下列场所可使用白炽灯：
（1）对防止电磁干扰要求严格的场所。
（2）开关灯频繁的场所。
（3）照度要求不高，照明时间较短的场所。
（4）局部照明及临时使用照明的场所。
在需要严格识别颜色的场所（如光谱分析室、化学实验室等）宜采用高显色三基色荧光灯。
5.灯具选择
工厂照明用灯具应按环境条件、满足工作和生产条件来选择，并适当注意外形美观，安装方便和与建筑物的协调，以做到技术经济合理。
各型灯具的性质和适合的工作条件详见本手册第四章。
根据环境条件选择灯具参见本章第二节。
6.照度计算
厂房照明设计常用利用系数法进行照度计算。
对某些特殊地点或特殊设备的水平面、垂直面或倾斜面上的某点，当需计算其照度值时可采用逐点法进行计算。
7.工厂照明线路的敷设方式
厂房照明支线一般采用绝缘导线沿（或跨）屋架用绝缘子（或瓷柱）明敷的方式。
当大跨度厂房屋面结构采用网架型式时，除上述方式外，还可采用绝缘导线或电缆穿钢管沿网架敷设。
爆炸和火灾危险性厂房的照明线路一般采用铜芯绝缘导线穿水煤气钢管明敷。
在受化学性（酸、碱、盐雾）腐蚀物质影响的地方可采用穿硬塑料管敷设。
根据具体情况，在有些场所也可采用线槽或专用照明母线吊装敷设。
第二节接环境象件选择灯具
在按环境条件选择灯具的型式时，需注意环境温度、湿度、振动、污秽、尘埃、腐蚀、有爆炸和火灾危险介质等情况。
以下分三种环境条件来选择灯具。
一、一般性工业厂房的灯具选择
（1）在正常环境中（采暖或非采暖场所）一般采用开启式灯具。
（2）含有大量尘埃，但无爆炸和火灾危险的场所，选用与灰尘量值相适应的灯具。
多尘环境中灰尘的量值用在空气中的浓度（mg／m3）或沉降量[mg／（m2·d）]来衡量。
灰尘沉降量分级见表6-1。
对于一般多尘环境，宜采用防尘型（IP5X级）灯具。
对于多尘环境或存在导电性灰尘的一般多尘环境，宜采用尘密型（IP6X级）灯具。
对导电纤维（如碳素纤维）环境应采用IP65级灯具。
对于经常需用水冲洗的灯具应选用不低于IP65级灯具。
表6-1灰尘沉降量分级
级别
灰尘沉降量[月平均值，mg／（m2d）]
说明
I
10～100
清洁环境
Ⅱ
300～550
一般多尘环境
ⅡI
≥550
多尘环境
（3）在装有锻锤、大型桥式吊车等振动较大的场所宜选用防振型灯具，当采用普通灯具时应采取防振措施。
对摆动较大场所使用的灯具尚应有防脱落措施。
（4）在有可能受到机械撞伤的场所或灯具的安装高度较低时，灯具应有安全保护措施。
二、潮湿和有腐蚀性工业厂房的灯具选择
（1）潮湿和特别潮湿的场所，应采用相应防护等级的防水型灯具。
灯具的外壳防护等级（IP代码）见本手册第四章。
对虽属潮湿但不很严重的场所，可采用带防水灯头的开启式灯具。
（2）在有化学腐蚀性物质的场所，应根据腐蚀环境类别选择相应的灯具。
腐蚀环境类别的划分根据化学腐蚀性物质的释放严酷度、地区最湿月平均最高相对湿度等条件而定。
化学腐蚀性物质的释放严酷度分级见表6-2，腐蚀环境分类见表6-3，户内外腐蚀环境灯具的选择见。
表6-4。
表6-2化学腐蚀性物质释放严酷度分级
化学腐蚀性物质名称
级别
1级
2级
3级
气体及其释放浓度（mg／m3）
氯气（Cl4）
>0.1～0.3
>0.3～1
>1～3
氯化氢（HCl）
>0.1-0.5
>0.5～1
>1～5
二氧化硫（S02）
>0.1～1
>1～10
>10～40
氮氧化肥（折算成NO2）
>0.1～1
>1～10
>10-20
硫化氢（H2S）
>0.01～0.5
>0.5～10
>10～70
氟化物（折算成HF）
>0.003～0.03
>0.03～0.3
>0.3-2
氨气（NH4）
>0.3～3
>3～35
>35～175
雾
酸雾（硫酸、盐酸、硝酸）
碱雾（氢氧化钠）
有时存在
经常存在
液体
硫酸、盐酸、硝酸、氢氧
化钠、食盐水、氨水
有时滴漏
经常滴漏
粉尘
腐蚀性悬浮粉尘
微量
少量
大量
土壤
pH值
>6.5到≤8.5
4.5～6.5
<4.5及>8.5
有机质（％）
<1
1～1.5
>1.5
硝酸根离子（％）
<1×10-4
1×104～1×103
>1X103
电阻率（Ωm）
>50～100
23～50
<23
注化学腐蚀性气体浓度系历年最湿月在电气装置安装现场所实测到的平均最高浓度值。
实测处距化学腐蚀性气体释放口一般要求在1m外，不应紧靠释放源。
表6-3腐蚀环境分类
环境特征
类别
0类
1类
2类
轻腐蚀环境
中等腐蚀环境
强腐蚀环境
化学腐蚀性物质的释放状况
一般无泄漏现象，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为1级，有时（如事故或不正常操作时）可能达2级
有泄漏现象，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为2级，有时（如事故或不正常操作时）可能达3级
泄漏现象较严重，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为3级，有时（如事故或不正常操作时）偶然超过3级
地区最湿月平均最高相对湿度（25℃，％）
65及以上
75及以上
85及以上
操作条件
由于风向关系，有时可闻到化学物质气味
经常能感到化学物质的刺激，但不需配戴防护器具进行正常的工艺操作
对眼睛或外呼吸道有强烈刺激，有时需配戴防护器具才能进行正常的工艺操作
表观现象
建筑物和工艺、电气设施只有一般锈蚀现象，工艺和电气设施只需常规维修；一般树木生长正常
建筑物和工艺、电气设施腐蚀现象明显，工艺和电气设施一般需年度大修；一般树木生长不好
建筑物和工艺、电气设施腐蚀
现象严重，设备大修间隔期较短；一般树木成活率低
通风情况
通风条件正常
自然通风良好
通风条件不好
注如果地区最湿月平均最低温度低于25℃时，其同月平均最高相对湿度必须换算到25℃时的相对湿度。
表6-4户内外腐蚀环境灯具的选择
电气设备名称
户内环境类别
户外环境类别
0类
1类
2类
0类
1类
2类
灯具
普通型或防水防尘型
防腐密闭型
防水防尘型
户外防腐密闭型
三、爆炸和火灾危险性工业厂房的灯具选择
1.爆炸性气体环境
爆炸危险陛工业厂房应按其爆炸气体环境分区选择灯具。
爆炸性气体环境分区见表6-5，灯具防爆结构的选型见表6-6。
表6-5爆炸性气体环境分区
气体或蒸气爆炸性混合物环境特征
GB50058--1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
GB3836.142000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分危险场所分类》
0
连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境
爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所
1
在正常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的环境
在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所
2
在正常运行时，不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时间存在的爆炸性气体混合物的环境
在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所
注1.正常运行是指正常的开车、运转、停车、易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。
2.少量释放可看作是正常运行。
如靠泵输送液体时从密封口释放可看作是少量释放。
3.故障（例如：
泵密封件、法兰密封垫的损坏或偶然产生的漏泄等），包括紧急维修或停机都不能看作是正常运行。
4.在生产中0区是极个别的，大多数情况属于2区。
在设计时应采取合理措施尽量减少1区。
表6-6气体或蒸汽爆炸危险环境的灯具防爆结构的选型
灯具及附件名称
1区
2区
隔爆d
增安e
隔爆d
增安e
固定式灯
移动式灯
携带式电池灯
指示灯类
镇流器
o
△
o
o
O
×
--
--
×
△
o
o
o
o
o
o
--
_--
0
o
注0一适用；△一尽量避免；×一不适用；一一结构上不现实。
2.爆炸性粉尘危险环境
爆炸性粉尘环境灯具应按其区域分类进行选择。
爆炸性粉尘环境危险区域分类见表6-7，灯具选型见表6-8、表6-9。
表6-7爆炸性粉尘环境危险区域分类
引自标准、规范
GB50058-1992
引自标准、规范
GB12476.1_2000《可燃性粉尘环境用电设备第1部分：
用外壳和限制表面温度保护的电气设备第1节电气设备的技术要求》
分区
内容
分区
内容
10
连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境
20
在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部
21
在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物，但未划入20区的场所
11
有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境
22
在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在，或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层，并且产生可燃性粉尘与空气混合物的场所。
如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区
表6-8粉尘爆炸环境灯具选型（按GB50058--1992要求）
灯具所处环境
区域等级
设备结构类型
可燃性非导电粉尘
11
DP防尘结构
可燃纤维
爆炸性粉尘环境
10
DT尘密结构
其他爆炸性粉尘环境
11
表6-9粉尘爆炸环境灯具选型（引自IEC31241-1-2-1999）
防粉尘点燃设备类型
危险场所分区
粉尘类型
20区或21区
22区
A
导电性
DIPA20或DIPA2I
DIPA21（IP6X）
非导电性
DIPA20或DIPA21
DIPA22或DIPA21
B
导电性
DIPB20或DIPB21
DIPB21
非导电性
DIPB20或DIPB21
DIPB22或DIPB21
注1.由于现行可燃性粉尘环境用电气设备已按GB12476.1-2000标准生产，而GB50058--1992正在修编，在过渡期可按GB50058--1992中10区，相当于GB12476.1--2000标准中20、21区。
11区相当于22区考虑分区。
2在GB50058--1992中DT“尘密”相当于GB12476.1-2000中的A20、A21、B20、B21。
DP“防尘”相当
于A22、B22。
3.火灾危险环境的灯具防护结构选型火灾危险环境划分为三个区，详见表6-10，其灯具结构选型见表6-11。
表6-10火灾危险分区（引自GB50058--1992）
分区
含义
21
具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境
22
具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾的环境
23
具有固体状态的可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境
表6-11火灾危险环境的灯具防护结构的选型
火灾危险环境
21区
22区
23区
防护等级
灯具
固定安装
IP2X
IP5X
IP2X
移动式和携带式
IP5X
注1.移动式和携带式照明灯具的玻璃罩，应有金属网保护。
2.表中防护等级的标志含义见本手册第四章。
第三节工业厂房布灯方案
一、典型布灯方案
在总结工业厂房照明设计经验的基础上，编制了7种有代表性的布灯方案，列于图6-1。
图6-1中，B为跨度，方案选择单层工业厂房常见的跨度，即9、12、15、18、21、24、27、30m，共8种。
单层工业厂房常见的柱距为6、8、9、12m，图6-1方案选择的柱距为6m（只在方案1中标注）。
部分布灯方案也可用于柱距12m的厂房。
图中各布灯方案，灯具离柱轴线距离是按单跨度厂房一般要求确定的，对于多跨度厂房，灯具离柱轴线距离可作必要调整变更，即将方案2、4、5中的1/5B改为1/4B，3/5B改为11/2B，其余方案不变，以求灯具之间的距离比较均匀。
设计中灯位还应根据工艺布置情况作适当变化。
灯具的悬挂高度，按灯具离规定作业面高度选取6、9、12、15、18、21、24、27m，共8种。
布灯方案的选择：
应注意不是每一种布灯方案都适用于各种跨度和高度的厂房；对于待设计的厂房，首先应计算出室形指数肼，再根据RI，值选择合适光分布类别的灯具（见本章第一节）；按跨度及要求的照度标准值选取一个布灯方案，计算出布灯的距高比，再校验此距高比不大于所选用的灯具的最大允许距高比（见第四章）。
如果超过，应另选布灯方案或更换另一种灯具。
二、典型工业厂房布灯实例
本节依据8种厂房跨度，分别按几种常见的高度和两种照度标准（2001x和3001x）选择图6-1中合适的布灯方案并按多跨度厂房（三跨）设计进行分析计算。
计算条件：
（1）按宽配光、中配光及窄配光灯具的技术参数（灯具配光定义见表4-9）。
（2）金属卤化物灯的技术参数：
250W金卤灯光通量按m和m计；400W金属卤化物灯光通量按m和m计。
（3）高压钠灯的技术参数：
250W钠灯光通量按m计；400W钠灯光通量按m计。
（4）顶棚、墙面、地面的反射比分别按0.5、0.3、0.2计，维护系数按0.7计。
注：
设计中实际数据和以上各项设定系数值有差异时，其计算照度应作必要修正。
1.金属卤化物灯方案
对应8种不同跨度，几种不同高度和两种不同照度标准的布灯方案及相应的照度计算
值，列于表6-12～表6-19。
表6-12建筑物跨度（B）9m，照度标准200／3001x
计算高度（m）
布灯方案号
灯具型式
金属卤化物灯光源功率（W）矿光通量（1m）
照度（1x）
功率密度
（W／m2）
平均值
均匀度
最小值／最大值
6
2
宽配光
250／20500
176.87
0.50
89.1／202
5.3
6
5
宽配光
250／18450
31698
0.69
217／362
10.5
9
2
中配光
250／20500
176.27
0.58
103／201
5.3
9
5
宽配光
250／20500
319.10
0.61
194／376
10.5
12
3
宽配光
250／20500
215.36
0.59
127／258
7.8
12
2
窄配光
400／36000
289.71
0.57
164／346
8.3
15
3
中配光
250／20500
203.01
0.56
114／246
7.8
15
5
中配光
250／20500
302.00
0.58
175／364
10.5
表6-13建筑物跨度（B）12m，照度标准200／3001x
计算高
度（m）
布灯方案号
灯具型式
金属卤化物灯光源功率
（W）／光通量（1m）
照度（1x）
功率密度
（W／m2）
平均值
均匀度
最小值／最大值
6
5
宽配光
250／18450
237.80
0.68
161／267
7.9
6
5
中配光
250／20500
288.29
0.70
203／310
7.9
9
5
宽配光
250／18450
224.71
0.56
126／265
7.9
9
5
中配光
250／20500
271.34
0.58
157／306
7.9
12
2
宽配光
400／36000
208.34
0.59
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