浅谈医药工业洁净类厂房智能照明设计与选型

时间：2022-11-29作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：490

摘 要:结合工程设计实践，介绍医药工业洁净厂房照明系统的总体设计思路，探讨工程设计中需关注的照明供电、照度标准、光源及灯具选择等技术问题，并对门厅、人流入口、生产房间、技术夹层及实验室等场所的照明设计及节能措施进行分析。
关键词:医药工业 洁净室 照明设计 照明供电 照度标准光源 灯具 节能
0.引言
       洁净厂房是现代科学技术发展的产物随着科学技术发展的日新月异新技术新工艺新产品不断出现，对生产环境提出了高的要求。医药工业洁净厂房不仅要对空气的微粒进行控制，应对空气中微生物进行控制，所以其设计有别于其它的洁净厂房。
       医药工业洁净厂房相对封闭，基本没有自然采光，主要依靠人工照明，且生产车间内房间分隔大小不一，平面布局复杂，路线曲折，一日照明中断，将造成人员疏散困难，还会对生产造成损失，因此照明设计的合理与否就显得尤为重要。合理的照明设计不仅能保证生产过程的正常运转，而且有利于减少工作人员心理上的压抑感，有利于提高工作效率，便于事故情况下人员的疏散。
1.照明相关要求
       医药工业洁净厂房的照明有其自身特点，本文将根据照明种类、照明供电系统、照度标准、照明光源及灯具几方面分别作简要分析。
1.1 照明种类
       医药工业洁净厂房因内部分隔多、人流及物流路线复杂、出人通道迂回，而且有时存在易燃易爆物品或有毒物品，一般设有以下照明种类:
       （1）正常照明:所有工作场所设置、在正常情况下使用的照明。
       （2）备用照明:用于确保正常活动继续或暂时继续进行的应急照明(如有毒、易燃易爆场所，生物安全实验室等)。
       （3）明用保通道被有效地辨认和使用的应急照明(如走廊、技术夹层及生物安全实验室等)。
       其它特殊要求:某些环境有特殊要求(如灭菌、杀虫等)，这便需要设置紫外杀菌灯及诱虫灯等。
1.2 照明供电系统
       医药工业洁净厂房需要高质量的照明，为获得良好、稳定的照明质量，重要的是保供电电源的可靠性和稳定性。照明电源的可靠性对 GMP(GoodManufacturing Practice)车间至关重要，照明电源的中断意味着生产的中断，这将造成较大的损失。根据 GB 50457-2008《医药工业洁净厂房设计规范》 11.1.1条要求，医药工业洁净厂房的照明负荷宜由变电所专线供电。照明系统供电应与动力供电分开设置，避免引起照明电源频繁和较大的波动，增强其供电的可靠性和稳定性，设计中应注意此要求。
1.3 照度标准
       在无窗的洁净区工作时，封闭及无自然光的环境会使人的生理和心理上产生一种沉闷封闭的感觉，照明设计时应使室内空间显得尽量开阔些，对空间的照度要求应高些。制药生产房间照度一般300 lx:制药生产流转通道考虑到与生产车间的明暗适应问题，其照度值不 2001x:一般场所备用照明照度不应正常照明照度标准的10%。GB50034-2013《建筑照明设计标准》对相关场所均有具体的照度要求，如表1所示。
表 1 制药工业一般照明标准值


 
1.4 照明光源及灯具
1.4.1光源的选择
       医药工业厂房的照明一般要求照度相对较高但灯具安装的数量受到风口数量和位置条件的限制这就要求在达到相同照度的情况下尽量减少灯具安装数量由于荧光灯光效高尧显色性好光谱接近于自然光寿命长故医药洁净厂房一般均采用荧光灯作为照明光源。
1.4.2灯具的选择
       洁净室的照明灯具除满足照度要求外，还应满足如下几点要求:
       （1）外部造型简单、不易积尘、便于擦拭:洁净室对尘埃及气流有严格的要求，安装的灯具不应积尘且不应扰乱气流流型，灯具结构简单，便于清扫工作和维护操作。
        (2)灯具本体及安装时具有良好的气密性:洁净室灯具应具有在棚内与洁净室之间建成能隔断空气流通的构造，能够维持洁净室的空气洁净度及压差。选择的灯具本体背面周围应带密封垫片，其螺栓孔、电源孔亦应带密封垫片。
       (3)行防电理医药工业厂房的室内环境中许多场合要求采取防静电设计，防止静电吸附尘埃而影响环境空气洁净度，故灯具的防静电处理是十分必要的。
       (4)有良好的耐腐蚀性、耐氧化性、易于消毒灭菌:厂房内经常存在或使用溶剂及臭氧等物品。而且出于生产及管理的要求，洁净室内会有定期的清洗、消毒及灭菌，这便要求灯具具有良好的耐腐蚀性并易于消毒灭菌。
       (5)能够有效抑制眩光:医药厂房内照度较高，限制眩光对提高工作效率、降低视觉疲劳、保护视觉健康有十分重要的意义。
       针对以上特点，建议医药工业厂房内采用密闭型洁净荧光灯吸安装。下面就工程中所采用的洁净荧光灯具进行说明(如图1所示):


图 1 洁净荧光灯具
       (1)灯具的灯罩采用透明挤出成型面板，并在材料中抗UV剂及静电防止剂:在灯罩的内侧条纹，增加漫反射的效果，从而有效地抑制眩光。是度2.0mm，透光率住，热变形系数小，不易老化。受灯管长期照射也不易变色。不易积灰尘，清洁起来非常方便。
       (2)本体背面周围带密封垫片，螺栓孔、电源孔带密封垫片。天花板与灯具之间使用防尘衬套及防尘电源衬套，当器具安装后能有效防止空气从安装孔及电源进线处进人灯具，从而防止灰尘进人洁净室(区)。
       (3)高气密性的圆弧灯罩设计，不会扰乱气流。
2.照明设计
       医药工业厂房有固定的用途及要求，其照明设计应在深刻理解其用途及特点的前提下进行设计。首先照明回路设计应根据防火分区及工艺分区分别设置，不应出现跨越防火分区或工艺分区的情况;其次应对其房间(场所)环境进行分析，针对不同环境采用不同的设计。
2.1门厅照明设计
       门厅是工作人员经常出入的地方，照明设计应给工作人员创造一种工作气氛，应以简洁明快的灯具为主，不宜选择豪华的装饰灯具。有条件的场所应尽可能充分利用自然光，并设计照明节能控制。
       医药工业厂房需采取防止蚊虫进入工作场所的措施，故门厅一般均设置诱虫灯，这是区别于普通建筑内门厅的主要特点。室内诱虫灯设计安装时，应避免光线直射至室外。诱虫灯应门框上沿0.2m以上且距墙及门框不少于0.2m。
其它与GMP生产车间相通的入口处亦应设置诱虫灯，设置方法与门厅处相同，本文不再赘述。
2.2人流路线入口照明设计
       医药工业厂房平面布局复杂，有人流路线和物流路线之分。人流路线一般经过换鞋、衣、洗手等一系列程序后进入洁净室(区)。这一出入路线所经房间面积较小、灯具少，一般采用同一灯具兼作正常照明与应急照明;又因这一路线上的房间均同时使用。故在一个房间外统一设置照明开关即可。当人流路线入口分男女两条路线时，可在各自一个房间外分别设置开关控制，如图 2所示。


图 2 人流路线入口照明设计
2.3生产房间照明设计
       生产房间内应设有正常照明与备用照明，备用照明可利用房间内10%~30%的灯具作为备用照明并兼顾正常照明，不必单设置备用照明灯具，洁净室的照明开关宜设置在门外。
       当灯具布置与风口等其它设备发生冲突时，应与及相关专业协调解决，避免灯具远离工艺生产设备。
       当棚密布风机过滤单元FFU时，应采用泪珠式荧光灯，灯具安装在过滤器的框架下侧。
       有爆炸危险的房间，照明设计应符合GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》的有关规定。
2.4技术夹层照明设计
       技术夹层内因布置安装了大量的设备及管线，所以会有维修管理人员在此维护。大量的设备及管线使得夹层维护路线复杂，一日发生紧急情况，没有照明将对人员疏散造成严重影响，因此夹层内除应设置正常照明外，应注意应急照明的设置。
       夹层照明宜单设置照明配电箱，以便于管理及维护。因夹层内的照明只有在有人员维护时才使用点亮，故其照明可不用设置强制点亮措施(即无人员维护时即使出现紧急情况也不用点亮)，但其照明配电应引自应急照明配电箱。
       为便于维护人员找到夹层出口，应在夹层出口处设置安全出口指示灯。
2.5生物安全实验室照明设计
       生物安全实验室不同于其它普通实验室，是从事对人可能产生危害的生物实验的场所，因此其照明设计是否合理直接影响实验室的安全性。生物安全实验室内因需经常清洗、消毒，故应采用密闭防水型灯具及开关。所选光源应为高显鱼光源，显色指数(Ra)应大于80，以利于实验观察，保证鉴定正确和不产生疲劳感，便于长时间的工作。另外生物安全实验室内需设置适量固定安装的紫外线杀菌灯，紫外线杀菌灯的开关应与其它照明灯开关分开设置，并在外观上有所区别，用以避免误操作。生物安全实验室的入口应设置实验室工作状态的灯光信号，方便实验室外的人员了解实验室内的工作状态，避免实验时非工作人员进人实验室内。设计时可在实验室的门口上方设置带“实验中”字样的红色标志灯，其开关设置在实验室实验人员控制。生物安全实验室应设置应急照明，为实验操作人员处理中断的实验并进行消毒灭菌、撤离过程服务，且应设置紧急发光疏散指示标志。
图3是某二级生物实验室照明设计示意图。


图 3 生物实验室照明设计示意
2.6应急照明设计
       医药工业厂房是密闭厂房，内部分隔多，室内人员流动路线复杂，出人通道迂回，为便于事故情况下人员的疏散及火灾时能救灾灭火，应合理布置消防应急照明、安全出口和疏散指示灯。
       应急照明商根据工艺及专业提供的蔬放路线进行设计，并应使得疏散路线上的照明合理。当建筑设有消防口时应设"红色应急照明灯，以便于消防人员及时进入建筑进行灭火因医药工业厂房的楼梯间一般为封闭楼梯间，且楼梯间还通往技术夹层，这便使得楼梯间相对复杂，故应设计应急照明，且应设置用于指示疏散方向的楼层疏散标志灯。厂房内的疏散指示灯应采用暗装型，以防止积尘及物品运输时磕碰损坏。
3.照明设计的节能措施
3.1合理选择照度
       因医药工业厂房相对封闭，自然采光较少，主要依靠人工照明，生产车间内房间众多，分隔大小不一，灯具安装数量很大，因此，照度的选择至关重要，关系到是否节能且能否获得较高的视觉功效和视觉满意度。照度过低造成疲劳和精神不振，影响工作效率:照度过高则易于产生眩光，体人烦躁难以忍受，同时还造成浪费。确定照度应以人为本，达到适用，经济:在保证规定的照摩水平且满足生产工作需要的前提下尽量节省能源，并应严格遵守 GB50034-2013《建筑照明设计标准》确定的标准。
3.2合理选择节能光源、灯具及附件
       照明设计中应采用效率高、配光合理、寿命长、性能稳定的节能光源和灯具，并按房间的室空比选择具有合适配光曲线的灯具。采用荧光灯替代普通荧光灯，使用三基色荧光灯代替普通卤粉荧光灯。荧光灯采用节能电子镇流器，灯具功率因数不应小于0.9
3.3 合理的照明控制
       照明控制应考虑医药工业厂房的体用特点，综合考虑人流路线、物流路线及生产工艺流程的控制要求。厂房内的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明可采用集中控制，按照厂房的生产市用要求采取分区，分组控制措施，每个生产间(区域)立控制:对较大生产间，照明控制按生产线设置。当业主资金充裕时可以考虑智能照明控制系统，根据生产体用情况有选择地控制照明器具开启。
3.4合理的照明控制
       照明控制应考虑医药工业厂房的使用特点，综合考虑人流路线、物流路线及生产工艺流程的控制要求。
       厂房内的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明可采用集中控制。按照厂房的生产使用要求采取分区、分组控制措施，每个生产间(区域)立控制:对较大生产间，照明控制按生产线设置。当业主资金充裕时可以考虑智能照明控制系统，根据生产使用情况有选择地控制照明器具开启。
4.安科瑞在医药工业的解决方案
4.1平台概述
       AcrelEMS-BP能效管理系统，集电力监控、能源管理、设备运维于一体。平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、气、冷热量及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。
       安科瑞生物制药能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成35KV/10KV的10KV/O.4KV电力监控系统、智能马达监控系统、能耗管理系统、电气火灾监控系统、防火门监控系统、消防设备电源系统、消防应急照明和疏散指示系统，充电桩管理系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可对制厂区全局的用电和用电安全进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足用户用电可靠、安全、稳定、有序的要求。
4.2平台拓扑图


4.3平台子系统
       （1）电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录 
   
（2）能耗管理系统
       建立的能耗监测管理系统，对生物制药各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便生物制药用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能快速的掌握点位的报警，并为生物制药削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。
 
 
（3）马达监控
       马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。


（4）智慧消防
       智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就能够通知到达相关人员。


（5）充电桩管理平台
       充电桩在“源、网、荷、储、充”信息能源结构中是必不可缺的。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必不可缺的一部分。


4.4相关平台部署硬件选型清单
       4.4.1电力监控及马达保护系统












 
4.4.2能源管理系统


 
4.4.3智慧消防系统
(1)电气火灾监控系统
(2)消防设备电源监控系统
(3)防火门监控系统
(4)消防应急照明和疏散指示系统




 


 
4.4.4充电桩理系统


 
5.结语
       医药工业厂房的设备众多、专业技术复杂、要求严格，其设计需要多种专业协同配合，是综合性强的工程设计。照明是它的一个重要组成部分，照明照度的确定、光源和灯具的选择、灯具的布置与、设备专业的协调都是洁净厂房照明设计中的重要课题，一个好的医药工业厂房照明设计做到照度适当、空间明亮，并且合理使用棚空间，巧妙布置安装灯具才能达到美观、舒适、照度均匀、气流组织合理，也才能保证医药工业厂房的洁净度要求，既节能又方便维护管理。
 
参考文献
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[10]医药工业洁净厂房照明设计.张永林

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