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LED大空间工业照明的评价方法及光环境满意度调研分析

发布日期:2019-08-20 点击次数:132

阮程1,黄耀伟1,汪洋1,2

(1.长春希达电子技术有限公司,吉林长春 130103;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春 130103)

摘要:LED大空间工业照明对于室内人员的工作效率,视觉体验和心理感受具有重要的意义,合理的光环境设计有利于提高员工的作业舒适度和心理满意度,进而促进生产率,提升产品质量。本文以经过全新照明改造的一汽红旗M焊装车间为例,基于最新的《GB/T 51268-2017 绿色照明检测及评价标准》,设计针对工业厂房照明环境的评分系统进行照明质量的检测及评价,并通过主观问卷形式对员工所处光环境的视觉舒适度、视觉执行度和视觉氛围性进行调研,总结目前工业厂房在采光、照明方面存在的问题,为后期工业厂房光环境优化设计研究奠定基础,并提出了未来LED大空间工业照明的设计建议。

关键词:LED,大空间照明,评价方法,光环境

引言

工业厂房环境对员工的身心健康具有很大影响,其中光环境作为重要的工厂工作环境要素之一,对营造人性化的、有益于员工身心健康发展的工作环境至关重要。由于国内目前没有系统完善的衡量和评价大空间工业厂房光环境优劣的体系,基本无法对工业厂房光环境进行全面评价 [1-4]

本文以中国第一汽车集团公司红旗M焊装车间(以下简称一汽红旗M焊装车间”为例,依据最新《GB/T 51268-2017 绿色照明检测及评价标准》的设计、检测和评价标准,尝试设计《工业建筑绿色照明评分表》,从照明质量、照明节能、照明控制、照明环保和运维管理五个方面联合一汽红旗相关人员对厂房照明环境进行全方位检测评估,并制定《人员视觉舒适度调查问卷》对员工进行灯具使用情况的主观评价,对检测评估和主观评价中存在的问题进行逐一改善,确保实现最优质的工业照明光环境设计,并为后期工业厂房光环境优化设计研究奠定基础。

1 背景概况

为深入贯彻落实中国科协创新驱动助力工程 [5],推动跨区域内技术转移事业发展,长春希达电子技术有限公司在汽车工业照明领域开展“舒适、绿色、智能”LED照明技术攻关、产品开发、应用示范等方面的工作,在一汽红旗M焊装车间进行照明改造,项目旨在实现以人为本,质量为先,绿色发展,智能舒适的现代工厂模式。

原有车间采用450W金卤灯作为主要照明方式,经过现场照明效果勘查,对比国家标准《GB50034-2013建筑照明设计标准》,具体数据如表1所示表1 车间原有照明灯具参数指标与国家标准对比表


对比指标

国家标准

金卤灯实测数据

结论

平均照度(lx)

500-750

253-517

×

照度均匀度

≥0.7

0.64

×

显色指数

≥80

64.9-72.9

×

色温(K)

≤4000

4366

×

眩光(UGR)

<22

22

×

频闪波动深度

不要求

光频闪很大

×

汞污染

不要求

含汞

×

从对比7项基本指标中可以清晰看到,依据目前国家工业厂房照明设计的标准要求,以上对比指标都不合格的,这将会长期工作在车间内的员工造成诸多不利影响,根据我们先前调研分析在实际的生产作业,不良的光环境影响员工视觉效能和作业效率的同时,还会潜移默化的影响心理健康和情绪波动提高失误意外事故的发生几率。因此建立系统全面的工业厂房光环境评价系统对于工业建筑照明设计具有重大意义。

2 LED大空间工业照明的评价方法

对于改造后车间光环境的检测和评价是衡量本项目成功与否的关键,系统全面的设计车间光环境检测和评价方法是评估照明系统优劣的核心,因此我们结合最新《GB/T 51268-2017 绿色照明检测及评价标准》、《GB 50034-2013建筑照明设计标准》和《GB 50033-2013 建筑采光设计标准》设计《工业建筑绿色照明评分表》,如表1所示,并分别从照明质量、照明节能、照明控制、照明环保和运维管理五个方面对照明环境进行检测和评价。照明质量和照明节能部分主要包括光学参数、建筑采光和节能指标的测量,排除其中一些对于原厂不可控项(既有采光系统和窗户类型)的改造,我们对现场工作区域的平均照度、色温、显色指数、频闪比和眩光指数进行测试,通过均匀选取空间点位进行照度测试,经过测试计算,工作面平均最高照度约为850 lx,灯具照度智能可调,满足客户600 lx平均照度需求,色温4206K,显色性R9为16,采用成像亮度计测试厂房内眩光指数UGR为17,相比于现行国家标准《GB50034建筑照明设计标准》中对眩光限制的规定,有效提升了对眩光的控制。项目采用的240W低眩光深罩型可调光单光源LED工矿灯替换传统450W金卤灯,经过计算,产品效能提高46.7%。照明控制是对灯具智能控制的评价,主要包括厂房不同区域,不同工位,不同工作时间的照明智能控制。照明环保是对绿色照明的评价。运维管理是我们联合一汽红旗安全环保部门相关人员进行能源资源的管理及照明设计的定期检查和维护。加分项是项目实施中是否合理利用所处环境资源和场地特征进行的照明改造

对以上各项指标进行综合检测评估,具体得分值如表2所示,照明质量、照明节能、照明控制、照明环保、运维管理及加分项六部分加权得分分别为98.46分, 100分, 100分, 100分, 90分, 5分,按照标准提出的绿色照明评价算法[6],计算出绿色照明总得分为103.5分,绿色照明等级为三星级。

表2 工业建筑绿色照明评分表

 

3 光环境满意度调研

本次照明改造项目实现厂房基础照明的同时,更重要的是提高员工的工作效率,心理、生理和情绪的满意度。因此为检测员工对改造后光环境满意的程度,分别从视觉执行度、视觉舒适度和视觉氛围性三个方面对工作人员进行灯具使用满意度问卷调查,图1是调查问券现场测评情况,其中满意度分为非常不满意、不满意、一般、满意、非常满意五个等级。一期共发放问卷50份,参考表2对照明质量评价满意及以上的有45份,人员视觉体验和心理感受综合满意度大于90%其中对工作区照明不满意最高的因素是日光不够因此在工业厂房建筑设计过程中需要考虑充分引入天然光,提高人员对室内采光需求

1 一汽红旗员工视觉舒适度调查问卷现场测评图片

                                                表3人员满意度问卷调研汇总

                           Table 3 Questionnaire survey of the satisfaction

灯光数量

视觉执行度

视觉舒适度

视觉氛围性

(非常)不满意

一般

非常满意

(非常)不满意

一般

非常满意

(非常)不满意

一般

非常.满意

(非常)不满意

一般

非常满意

2

3

45

0

5

45

0

5

45

0

4

46

满意度90%

满意度90%

满意度90%

满意度92%

综合满意度>90%

太亮

日光不够

室内照明颜色不好

缺少台灯(任务)照明

缺灯光个人控制设备

2

6

1

1

3

4 总结及建议

一汽红旗M焊装车间照明改造项目采用低眩光、深罩型可调光单光源240W LED工矿灯替换传统450W金卤灯,在照明质量、照明节能、照明环保方面都有极大提高,本项目引入工业照明智能控制技术,针对不同时间、区域、作业需求同时设置自动和手动两种控制方式,提高操作效率的同时降低能耗,节约用电成本,增加灯具使用寿命。本项目引入工业人本照明设计理念,240W工矿灯的色温是4206K,显指大于80,相比于传统金卤灯(色温6000K,显指60-70),能够为使用者提供更加舒适的工作光环境,降低工作疲劳度,减少事故的发生几率,较高的显指利于提高焊接的精准性,增加产品良品率。依据《GB/T 51268-2017 绿色照明检测及评价标准》我们设计了系统全面的检测和评价方案对照明改造后的光环境进行评估,并通过问卷调研方式了解员工主观体验和感受,总结照明改造的不足,在下一步工业厂房照明改造过程中提出以下建议

1) 大空间工业照明设计需要与建筑采光相结合,充分利用天然光的同时,通过室内光源照度调节保证不同区域的恒照度需求

2) 大空间工业照明设计需要根据不同区域,不同工位进行特定的灯具光学性能(照度、显色、频闪、眩光设计

3) 照明控制设计尽量方便简单,集成化智能化

结合以上建议,综合照明质量、照明节能、照明控制、照明环保及运维管理各分标准,改进照明设计中存在的问题,为未来舒适、健康绿色大空间工业照明提供设计参考

参考文献

[1] 牛衍方, 孙德栋, 龚桃荣, 辛军. 可见光通信技术在智能工业照明中的应用研究[J]. 照明工程学报, 2017, 28(05): 27-31.

[2] 冯思伟. LED在工业厂房照明设计中的应用[J]. 照明工程学报, 2015, 26(03): 27-29.

[3] 郭凤群. 工业厂房LED照明设计分析[A]. 中国照明学会.2017年中国照明论坛——半导体照明创新应用与智慧照明发展论坛论文集[C]. 中国照明学会, 2017: 6.

[4] 黄旭, 秦晓明. 基于LED照明的工业厂房照明设计[J]. 电气应用, 2013, 32(21): 74-76.

[5] 李源潮.推进转型升级 实现创新价值——在中国科协创新驱动助力工程总结交流会上的讲话[J]. 科协论坛, 2017(05): 4-5.

[6] 绿色照明检测及评价标准: GB/T 51268-2017 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2017. 

 

 

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