無塵車間照明如何設計

隨著科學技術的日新月異，新技術、新工藝、新產品的不斷涌現，對生產環境有潔凈要求的建筑工程越來越多，目前，潔凈技術已廣泛應用于微電子、生物制藥、手術醫療、精密儀器制造、醫療器械等重要部門。下面就常見的大空間密閉型無塵車間的照明設計談一點看法：
一、無塵車間照度的確定和光源的選擇
無塵車間一般為大柱網、大跨度、大空間、無采光窗的密閉廠房，《無塵車間設計規范》GB50073-2001中對采光窗無塵車間的照度值有明確規定（見該規范中的表9.2.3），并規定，無采光窗潔凈區混合照明中的一般照明，不低于200 1x，比GBJ73-84中的150 1x提高了一級。國際照明委員會（CIE）“室內照明指南”規定，無窗廠房的照度最低不能小于500 1x。根據我國現有的電力水平，我國人工照明照度標準普遍比歐、美等國家低，實際上最近一些中外合資和國外獨資的無塵車間照度遠高于2001x，達到300~500 1x。對于在密閉無塵車間工作的操作人員來說，為他們提供明亮、舒適的視覺環境，可較大地提高生產效率和精細產品的成品率。因此，適當提高無塵車間的人工照明照度水平，提高工作人員的視覺衛生，促進國民經濟的發展都是有利的。目前國家正在制定《工業和民用建筑照明設計標準》，新規范中的照度標準將有較大的提高。不過考慮到生產車間的明暗適應，無塵車間的走道、休息室的照度與工作是的照度等級不能相差太大，一般相差1~2個等級較合適，但最低不能低于100 1x。有窗無塵車間的標準與普通生產廠房一樣按現行國家標準《工業企業照明設計標準》GB50034-92執行。
不同的潔凈工業廠房照度按工藝要求的不同也有較大的差異，如顯像管工廠的電子槍裝配車間混合照明的照度要達到1000~3000 1x，除設置一般照明外，還需設置局部照明，局照明占混合照明照度的比例不能太大，一般照明照度為混合照明照度的5~15%。我國由于電力較緊張擴大了局部照明在混合照明中的照度比例。如果空間照度低，容易產生眩光，使人感到疲勞，但光源亮度不能太高，常選用熒光燈等線狀光源或帶磨砂玻璃的白熾燈。
其次，無塵車間中對光源有特殊要求的車間，如：顯像管廠的熒光粉涂敷間、半導體廠房中的光刻間，為了防止感光材料的感光，必須使用黃色或紅色光源的，應滿足其特殊要求選用黃色熒光燈管或低壓鈉燈，黃色熒光燈管也有兩種，一種為燈管內壁涂黃色熒光粉；另一種為白色熒光燈管外套黃色塑料套管，他們的光通量比一般熒光燈都要低。
二、無塵車間一般照明燈具的選型及布置
為了做好高潔凈等級的潔凈室的照明設計，首先介紹一下無塵車間潔凈度等級和潔凈空氣氣流流型。新的《無塵車間設計規范》GB50073-2001中，對空氣潔凈度等級的規定作了較多的修改，GBJ73-84中規定空氣潔凈度分為4個等級，即100級、1000級、10000級、100000級，隨著微電子、集成電路工業的高速發展，無塵車間對空氣潔凈度的要求越來越高，要求控制塵粒的粒徑到0.1μm以下，為了與國際接軌，新規范等同采用國際標準 ISO14644-1中的有關規定，空氣潔凈度等級從4個等級增加為9個等級，即1級、2級。。。。。。9級。
規范中對潔凈空氣所流流型的選擇也作了明確的規定“對于空氣潔凈度等級要求1~4級時，應采用垂直單向流；空氣潔凈度等級要求為5級時，應采用垂直單向流或水平單向流；6~9級時，宜采用非單向流”。所謂氣流流型就是對潔凈室內空氣的流動形態和分布進行合理的設計。其特點：應考慮避免或減少渦流，有利于迅速有效地排除污染物，應盡量限制和減少室內污染源散發的塵和菌的擴散，維持室內生產環境所要求的空氣潔凈度等級。
由于潔凈室的特殊性，一般照明燈具的選型應選用外型表面光滑，凹凸面少不家積灰，容易清掃且用不宜產生靜電材料制成的燈具。在滿足照度要求外，燈具的選型和布置主要還應根據室內氣流流型來考慮，當頂棚為垂直單向流送風口時，如：超大規模集成電路廠的光刻車間。。。。。。，其高效過濾器送風口的面積有時可達頂棚面積的80%左右，這樣就給燈具的布置帶來了困難，此時宜選用淚珠式熒光燈，這種燈具對氣流影響較少上，可安裝在高效過濾器專用鋁型材框架下側（見圖1、圖2），既不妨礙送風又有效的利用了僅有的頂棚空間，根據頂棚模數不同，可以選擇燈具的不同長度。
最近，松下電工（中國）有限公司又推出一種新型潔凈燈 FPC41808，與淚珠式熒光燈相近，采用了避免亂流渦流產生的流線型設計，既可防止灰塵堆積，又可得到通暢穩定的氣流，工程中也可以采用。
對非單向流潔凈室宜采用三角型吸頂熒光燈或盒式吸頂熒光燈，燈具的布置最好采用連續光帶型或斷續光帶型，并與火災報警探測器、空調風口等統一安排。例如：某顯象管工廠的電子槍裝配車間，面積2160┫（60×36），采用雙管三角型吸頂熒光燈，以12排斷續逃帶，每排20只布燈，效果比較好，吸頂熒光燈安裝時要注意用密封膠加襯墊的辦法，做到密封安裝，維持潔凈室的壓差，免受污染。具體參照潔凈室的照明控制
水平單向流潔凈室，建筑層高不太高，送、回風口均安裝在側墻，頂棚便于燈具布置，可采用嵌入式熒光燈，盡量減少對氣流的影響。
三、無塵車間應急照明燈具的選型及布置
無塵車間是一個相對的密閉體，室內人員流動路線復雜，為了便于在事故情況下，人們能在最短的時間內撒離事故現場，保證生命安全，應設置供人員疏散照明。國家規范中規定“疏散指示標志宜放在太平門的頂部或疏散走道及其轉角處距地面高度1米以下的墻面上，走道上的指示標志間距不宜大于20m?！?、“通道上的疏散照明照度標準值，不應低于0.51x”《無塵車間設計規范》中沒有明確規定其照度標準，根據無塵車間的特殊性，按0.51x的照度設置疏散照明有些偏低，還應當設置疏散通道照明燈，將照度提高到51x比較合適，無塵車間一般為24小時三班工作制，疏散照明應選用“常明燈”方式。
專用消防口是供消防人員為滅火而進入建筑物的專用入口。設置專用消防口是為了一旦發生火災時使消防人員能夠迅速有效地直接進入廠房的核心部位撲救，《無塵車間設計規范》中規定“在專用消防口處應設置紅色應急照明燈”在實際工程中，多數設計者都能注意到疏散照明的設置應包括疏散指向標志燈和疏散出口標志燈的設置，但疏散通道照明燈的設置卻被一些設計者所忽略，尤其是專用消防口常常被忽略紅色應急照明燈的設置。
無塵車間內應設置備用照明；備用照明是用以確保正常照明失效時能夠繼續進行正?；顒拥恼彰?。對于設有柴油發電機裝置的無塵車間，備用照明電源可以由柴油發電機提供；對于沒有柴油發電機裝置的無塵車間，備用照明的電源可以采用與正常照明的供電干線分別接自不同的變壓器，或與正常照明的供電干線自變電所的低壓屏上（或母線上）分開的方式。
潔凈室內的備用照明應按比例均勻布置，其照度不應低于一般照明的10%，燈具可以選用與潔凈室一般照明燈具型號相同，內帶蓄電池的燈具，平時作為正常照明工作，停電時自動轉入應急照明，這種方式功能獨立、布線簡單、應用靈活，受外接電源限制少。另一種目前很受青睞的方式，集中電源型應急照明，是由集中的蓄電池電源裝置對分散的應急照明燈具（不帶電池）進行供電，正常狀態下由市供電，當市電停電時，自動強切至應急電源上。當市電恢復供電時，該電源裝置自動轉成市電供電。集中電源型應急照明的優點在于維護管理方便、壽命長、供電電壓穩定能力強、保護功能完善，比柴油發電機起動快、占地小、環保。缺點需另布線路、不如自帶電源型應急照明靈活、一旦出現故障影響范圍大。與自帶電源型應急照明相比的綜合比價差不多，稍便宜，值得在無塵車間設計中推廣。

四、無塵車間照明的節能
無塵車間照明照度要求比一般廠房高，室內頂棚較矮，照明所消耗的能量大，普遍采用熒光燈作為光源是比較適合的。但是選擇不同種類的熒光燈管，對提高光效、節約能量也是很重要的。建議選用三基色熒光粉的T8型（36W）燈管，或 T5型（28W）燈管。我國80年代末生產出的T8型燈管，其光效比我國生產幾十年的T12（40W）型燈管提高了15%~30%，已在逐步取代T12燈管，90年代中又研制出T5型燈管。最近又研制出T2型燈管。我國生產T8管已有十幾年的歷史，質量已趨穩定，產量也比較大，T5管將是發展方向，但生產時間還不長，可以選擇使用。燈管中的熒光粉材料，從普通粉發展到三基色稀土熒光粉，也是技術進步的重要標志。以飛利浦用三基色粉生產的36W超級直管燈為例，比普通粉生產的T8管光效提高17.5%，壽命延長50%，顯色性從63提高到85，但單支燈管價格要提高約140%，盡管如此，從經濟上也具有其合理性。
選用電子鎮流器或節能電感鎮流器也可以達到節能的目的，熒光燈用電子鎮流器及節能電感鎮流器與傳統電感鎮流器相比，自身功耗小、能效因數高、可明顯節約電費開支，但價格高。
如：潔凈工程中使用5000只鎮流器，三班工作制，24小時用電，那么使用電子鎮流器或節能電感鎮流器可節約電能見下表：
從上表可以看出使用電子鎮流器一年可節約電能240900kwh，以0.5元/kwh的電價計算，一年可節約12萬元；使用節能電感鎮流器一年可節約電能175200kwh,一年可節約8.76萬元。
另外，照明節能的措施還包括：
?選取合理的照度標準值；?選用合適的照明方式，照度要求較高的場所采用混合照明方式；?合理選擇照明控制方式，按照明使用特點采用分區控制燈光和適當增加照明開關點。
五、無塵車間照明布線應注意的問題
無塵車間照明布線應同各類電氣線路、各專業管道一樣，遵循一個“隱蔽”的原則。潔凈室氣流流型不同，它的建筑結構也不相同，非單向流潔凈室，一般只有上技術夾層或吊頂；垂直單向流潔凈室，設有上下技術夾層，上技術夾層是送風靜壓箱，循環風處理裝置、高效過濾器，部分電力、照明、通信管線也在此敷設；下技術夾層是回風靜壓箱（回風道），一般敷設水管、氣體管道、電氣管線、電纜橋架、封閉式母線等；與潔凈室相毗鄰設有技術夾道或技術豎井，敷設豎向管道或放置那些不宜放在無塵車間內的輔助生產設備。
照明配電箱由于燈具的所在位置常常設在頂棚以上的技術夾層或技術夾道內，這樣容易接近負荷中心，水平布線短，抻于隱蔽。
只設有吊頂的潔凈室，吊頂內管線復雜，注意電氣管線敷設時要注意盡量遠離爆炸性氣體管道或采取相關措施；必須在潔凈室內安裝的照明配電箱、開關等應盡量暗裝，電線、電纜管線穿過吊頂處必須進行密封處理，防止吊頂內灰塵和細菌等進入潔凈室。
六、結論
無塵車間的管線多、專業技術復雜、要求嚴格，其設計需要多種專業技術協同配合，是綜合性極強的工程設計，照明是它的一個重要組成部分，照明照度的確定、光源和燈具的選擇、燈具的布置與建筑、設備專業的協調都是無塵車間照明設計中的重要課題，一個好的無塵車間照明設計做到照度適當空間明亮，并且合理使用頂棚空間，巧妙布置、安裝燈具才能達到美觀、舒適、照度均勻、氣流組織合理，也才能保證無塵車間的潔凈度要求，既節能又方便維護管理。