基于DIALUX建模的厂房节能降耗照明改造与实践*

牛明莉 陈小毓

广东水利电力职业技术学院 广东 广州 510925

1 现状分析

众所周知，企业工厂中电力的消耗量的问题，是工厂的一大痛点。电力被广泛应用于企业工厂生产中，提高工厂用电水平，节约电能，不仅减少了工厂的电费开支， 降低了产品的生产成本， 更重要的是充分发挥电能在国民经济中的转化作用，有力地促进社会经济的发展。另外，衡量工厂能否取得较好的经济效益关键在于能否科学合理地降低并控制各种能耗。

目前，国内大多数工厂中的照明设备主要采用金卤灯、高压钠灯、荧光灯等照明灯具，这些设备寿命短，维护成本高。相比之下LED节能灯凭借色彩丰富、易于控制、耐气候性等诸多优点，在工业照明方面已经体现出了无可争辩的优势。白光LED的出现，使高强度白光LED的应用领域跨越至高效率照明光源市场。如果在工厂照明场景下设计一种最小耗能照明方案，将给企业带来更低成本的费用，具有很大的应用价值。

智能照明作为智慧城市重要的组成部分，是未来照明的发展方向。随着物联网、通信、电子等技术的发展，智能照明系统感知环境变化、自动调节光线强度、进行场景制作，提高照明质量、节能减排，为工作、生活、学习提供智能环境。并且，国内智能照明技术的发展趋势是向着自动化、数字化、多元化的方向发展，打破传统单一技术，为电力厂房照明系统的设计、应用和推广提供大量的参考和有效的指导。

2 研究内容

在能源紧张和照明运营开支居高不下的形势下，通过各大工厂照明节能技术的研究，不仅有力推动由国家经贸委牵头启动的“中国绿色照明工程”，还可带来巨大的经济效益、环保效益和社会效益[1]。基于此，研究内容如下：

2.1 深化项目调研，明确改造目的

在基础资料和现场照明情况的基础上，本项目基于DIALUX与LED光源的照明节能技术，针对不同工厂现场环境，利用3D建模的方法建立照明空间模型，在照明数据库选型灯具的照度数据，利用DIALUX的智慧算法得出照明输出照度结果并输出完整的报表和3D模拟图。对比DIALUX软件的照度输出结果，在国家标准照度的基础上，利用最少数量和最佳安装位置、控制方式的灯具达到最好的效果，从而减少灯具购买成本。

2.2 优化设计方案，选择最终方案

研究方案要基于灯具的控制、线路开关的布置和配电箱的布置来设计。

灯具控制的方案要遵循优化配置、节能降耗原则，做到加大对绿色照明技术的研发、对绿色照明工程的投入，建立优质高效、安全可靠经济舒适的照明环境。

照明的线路开关控制方式由拉线式开关到翘板开关、复位开关，到声控开关、智能控制面板，再到大数据时代精准的照度控制技术，照明设计越来越人性化。智能照明的“智能”更体现在自然光源的充分利用、全自动调光、光环境场景智能转换等人性化功能，注重人与环境的交融，从而营造一个舒适、人性化的照明环境。

从整体和个体的角度设计和配置配电箱，根据厂房不同的位置，配电箱的个数和类型都需合理规划，根据照明的形式不同，配电箱的设计要做到易安装、易控制，并且显而易见。

2.3 实行重点突破，解决项目难题

确认区域照明重点，如锅炉0M的刮板机和通道，锅炉13.5M层的参观通道，烟气间布袋除尘、电机区域，主厂房0M设备区域，对不同的区域实行不同的数据模型，以此达到节能减排的作用。由于生产区域灯具缺失比较多，因此照明不能满足国家规定的照度。节能灯的数量较多，厂内电线布置杂乱，以暗线布置为主，给检修和维护带来不便。开关负荷承受能力严重不足，存在安全隐患。不同功能的照明配电箱未分开，配电箱功能也不明确，各个区域照明配电箱太多，没有在统一的区域布置。因此，采用基于DIALUX照明节能技术，不仅避免了不必要的电能浪费，对以后类似的相关企业单位运营管理提供良好的参考经验，促进我国工厂节能的可持续发展；而且利用最少数量和最佳安装位置、控制方式的灯具，可以达到最好的效果，从而减少灯具购买成本，减少光源浪费，以达到企业节能减排的作用。

2.4 制定项目工期，投入试验运行

基于对各个能源公司一期项目的照明改造和现场勘查，按照最优的设计方案，制定项目工期，在广州环投从化环保能源有限公司投入试验运行，基于各个厂房的特点和要求，设计出自适应控制的基于DIALUX与LED光源的照明节能技术的照明设计方案，安装、调试、试运行，现场灯具的安装和线路布置多采用灯具支架和管支架，对称整齐安装。安装完成之后配电箱、开关、线路的起点终点贴上明显标识，现场调试主要是时间控制的设置，根据每个季节调整灯具的点亮和关闭，再经过反复的试验运行，反复对比，以此达到节能降损的目的。

3 拟解决的关键问题

通过对不同情况的工厂进行建模，设计出自适应控制的基于DIALUX与LED光源的照明节能技术的照明设计方案，以达到适应不同工厂的最优照明环境，为工厂电能的使用节省成本，促进可持续发展[2]。

一是厂房不同区域的照明特点没得到合理分析与规划，例如生产区域灯具的数量和灯具的照度都严重不足，存在安全隐患。没有区分事故照明和工作照明，区域综合平均照度也没有达到国家规定的照度。

二是现场全部使用节能灯，数量偏多，如从化能源公司节能灯在2000套以上，灯具功率50W，24小时点亮后带来的灯具损坏多、维护量大。

三是部分能源公司现场线路、开关负荷承受能力严重不足，在照明不足的情况下只要增加灯具就会出现电路烧毁、开关跳闸，又因为线路布置多采用暗线，给后期的检修带来极大的困难。

四是照明开关布置杂乱不堪，往往出现运行人员找不到开关的情况，照明检修配电箱与运行设备检修配电箱未分开配置，正常照明与事故照明配电箱未分开布置，配电箱标识不清，各个区域照明配电箱太多没有在统一的区域布置。

五是线路的起点终点、线路取电位置、线路走向没有明显标识，线路随意布置在地面下出现现场土建施工的时候直接切断电线电缆的情况。

六是现场开关控制多采用空开，没有时间控制或者其他控制方式，不仅无形之中增加运行人员的工作量，而且造成现场灯具点亮与关闭随意性大，不节能也不环保。

4 研究方法

一是文献法。通过查阅相关文献，了解照明技术国内外的应用现状，了解基于建模DIALUX技术的照明设计方案。

二是现场调研法。对照设计图纸查看各个区域的灯具功率、灯具类别、灯具数量、灯具配置情况、线路走向以及损坏情况、配电箱配置。

三是3D建模法。利用3D建模的方法建立照明空间模型，在照明数据库选型灯具的照度数据，利用DIALUX的智慧算法得出照明输出照度结果并输出完整的报表和3D模拟图。

四是模拟验证法。根据调查到的工厂实地情况，通过建模技术，设计出相关节能方案，通过对比总结得出最佳时间方案。

5 研究技术路线

首先通过实地调查不同工厂照明设计方案以及对基础资料的大量收集，利用DIALUX建模技术将这些不同工厂的方案进行不同维度的对比，分析如何利用最少的灯具数量达到最大的照明效果，分析如何将灯具安装在最佳的位置，同时充分利用开关的控制方式决定灯具点亮的数量和时间，在满足现场照明需要的基础上减少不必要的照明损耗。然后归纳总结出最佳的厂房节能照明的最佳实践方案。用技术分析路线流程图更能表达出其研究思路，如下图所示：

6 试验方案和可行性分析

区域DIALUX建模分析，在满足国家标准照度的基础上使用最少的灯具数量和最佳的灯具功率配置[3]。基于建模数据分析，能有效完成灯具的优化配置。

确认区域照明重点，如锅炉0M的刮板机和通道，锅炉13.5M层的参观通道，烟气间布袋除尘、电机区域，主厂房0M设备区域。

确认灯具控制方案：根据不同的使用区域确认采用空开、时控和光控制，如锅炉可采用空开和时控，烟气间可采用空开、时控和光控。

确认线路布置方案：为了线路布置的美观性，线路尽量隐藏不外露且整洁，多线路采用槽架，钢结构区域装灯布线沿结构走线。

确认配电箱布置方案：配电箱整体区域配置一个配电箱，如烟气间、锅炉0M-8M、13.5M及本体都只需要分别设计一个配电箱，正常照明和事故照明配电箱分开布置，配电箱放置在各个区域门口显眼易控制处。

7 本项目的特色与创新之处

本项目首先对各个工厂存在的照明问题进行了共性的抽象，分析了各个能源公司烟气间普遍存在的问题。然后，通过现场照度、现场厂房的实时数据，采用模糊控制策略，实现工厂照明无级调光，为工厂提供安全、舒适的工作环境，并在保证厂房运营安全的基础上，实现工厂用的照明节能，节约运营成本，可解决相关工厂照明节能的实际问题。最后，对比DIALUX软件的照度输出结果，在国家标准照度的基础上，利用最少数量和最佳安装位置、控制方式的灯具达到最好的效果，从而减少灯具购买成本，减少光源浪费。