肉食品加工车间的照明设计.pdf

26第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology肉食品加工车间的照明设计张伯乐1 张 旭2 周伟伟1(1 华商国际工程有限公司 北京 100069；2 熠博照明系统（大连）有限公司 大连 116100)摘 要 肉食品加工车间（本文中的肉食品加工车间包括牛、羊、猪、禽类的屠宰与分割车间和肉制品车间）具有低温潮湿的特点，且不同车间的工艺流程和用电设备布置情况各有特色。肉食品加工车间的照度计算、灯具和光源的选择、开关选型、线缆的敷设方式、管材选择、照明线路的保护、灯具的安装方式、照明灯具的控制方式等，均与民用建筑和其他行业有所不同，需要根据工程的特点和产品生产的需求进行照明系统的针对性设计。关键词 低温潮湿；照度计算；灯具安装；管材选择；照明线路的保护Lighting Design of Meat Processing WorkshopZhang Bole1 Zhang Xu2 Zhou Weiwei1(1.Huashang International Engineering Co.Ltd.,Beijing,100069,China;2.Dalian Everbrights Lighting Co.Ltd.,Dalian,116100,China)Abstract Meat food processing workshops(the meat food processing workshop in this paper includes the slaughtering workshop of cattle,sheep,pigs and poultry and the meat product workshop)have characteristics of low temperature and humidity,different technological process of product production,and special layout of electrical equipment.The illumination calculation,selection of lamps and light sources,switch selection,cable laying method,pipe selection,protection of lighting lines,installation method of lamps,control method of lighting lamps,etc.of meat food processing plants are different from those of civil buildings and other industries.The lighting system should be designed according to the characteristics of the project and the needs of product production.Keywords low temperature and humidity;illumination calculation;installation of lamps;pipe material selection;protection of lighting circuit通讯作者：张伯乐，男，本科，高级工程师，注册电气工程师（供配电）。在近几年的工程设计和工程验收中，发现有些肉食品加工车间（猪、牛、羊、禽类等屠宰分割车间，肉制品车间等）存在以下问题：灯具、插座防护等级低影响生产安全；灯具及管线的安装方式无法满足食品卫生要求；安装在车间现场的照明配电箱进出线采用上进上出的方式，导致冷凝水进入箱体内部造成配电回路短路；灯具参数表示不全，导致采购低光效灯具，车间照度无法达到使用要求等等。针对以上问题并结合肉食品加工车间多水潮湿的特点，本文以工程案例为基础对照明设计进行全面的阐述，为新建的肉食品加工车间照明系统设计和已有车间系统改造提供指导。1 照度计算、灯具和光源的选择以某分割车间为例进行照度计算，车间长宽高尺寸为42 m20.8 m5.1 m，采用T8管荧光灯236 W，根据平均照度法：（1）式中：1为光源光通量，6700 lm；N为光源数量；U为利用系数0.5；A为工作面面积，873.6 m2。K为灯具的维护系数0.6；Eav为0.75 m水平面照度要求，300 lx。计算得光源数量N为130.4套，取整为130套灯。每套荧光灯功率包括光源及电子镇流器等附件为80 W/套，车间的照明功率密度值为11.9 W/m2。如采用光效为100 lm/W的36 W食品车间专用LED三防灯，其利用系数0.9且光源光通量3600 lm根据式（1）可得光源数量为134.8套，取整为134套灯。采用LED三防灯时车间的照明功率密度值为5.52 W/m2，上述两种灯具的计算结果均满足猪屠宰与分割车间设计规范GB 50317-2009中表10.0.7的照明标准值、功率密度限值（表1）6，而LED灯doi:10.20094/j.issn.1674-0548.2023.02.02627第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology的节能效果尤为明显，在照度不变的前提下，安装功率约为荧光灯的1/2。当采用同等光效的50 W食品车间专用LED三防灯时，灯具数量为96套，可以做到保证照度均匀度的同时，减少了灯具数量也降低了施工成本。在灯具安装高度为6 m及以上的场所可以采用100200 W的大功率LED灯等数量替换250 W或400 W金卤灯。表 1 猪屠宰与分割车间的照明标准值、功率密度限值6Tab.1 Lighting standard value and power density limit of pig slaughtering and segmentation workshop照明场所照明种类及位置照度（lx）显色指数（Ra）照明功率密度（W/m2）屠宰车间屠宰车间2008010检验操作部位照明5008020分割车间、副产品加工车间操作台面照明3008015检验操作台面照明5008025寄生虫检验室工作台面照明7509030包装间包装工作台面照明2008010冷却间一般照明50604待宰间、隔离间一般照明50604急宰间一般照明100606肉食品加工车间选择的灯具种类及LED灯的其它相关参数要在设计图纸中表示清楚，例如灯具的防护等级、光效、显色指数、使用温度、色温等，避免采购单位选择的灯具无法满足肉食品厂的使用要求。市面上相同功率LED灯的光效从60 lm/W到150 lm/W均存在，如不标识光效，采购低价低光效的LED灯的可能性很大，这就会导致车间照度达不到规范和建设单位的要求。规范中要求的显色指数不低于80，防护等级不低于IP55，如显色指数低于80，无法正确表现物质本来的颜色，影响照明效果，而防护等级不够的灯具容易因为进水而损坏或发生短路。车间内冷间的温度范围-354，灯具的使用温度也必须符合环境温度，灯具的使用寿命才可以保证。另外需要注意的是在6 m及以上场所使用的100 W（含）以上的大功率LED，需要采用散热片内置不外露的灯具，以防止积尘积灰积油脂而无法清洗，图1为传统的散热片外置的LED灯，图2为散热片内置的LED灯，图3和图4为6 m以下场所使用的LED三防灯。图 1 大功率LED灯样式1Fig.1 High power LED lamp style 1 图 2 大功率LED灯样式2Fig.2 High power LED lamp style 2 图 3 LED三防灯样式1Fig.3 LED three-proofing lamp style 1 图 4 LED三防灯样式2Fig.4 LED three-proofing lamp style 2 28第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology2 灯具的布置与安装 在进行灯具的布置和安装时，需要考虑生产车间的环境、工艺流线、冷风机、风口的位置、工艺设备的高度等因素。在牛、羊、猪及禽类屠宰车间的屠宰线及分割线上，采用LED三防灯（图3、4）的情况较多，LED三防灯的布置应平行于生产线。在设置冷风机的房间，灯具布置需要避开冷风机的安装位置，设置排管的冷间，灯具应在两组排管之间布置。类似速冻机这样的高大设备，在设备上方设置检修照明即可，在设备之间的通道上可以增加照度确保工人能正常的操作。进行灯具布置时需要做到：（1）了解各种食品工艺设备的外形尺寸；（2）熟悉设备的安装位置；（3）熟悉工艺流线。图5为某分割车间的灯具布置，分割车间的温度为810，车间内设有乙二醇吊顶冷风机、分割设备生产线等，灯具布置应躲避冷风机等设备，并平行于生产线布置灯具。分割车间的灯具一般采用吸顶安装或安装在304不锈钢管上的方式。吸顶安装是最常用的一种安装方式，车间内的灯具直接固定在岩棉夹芯板的吊顶上，采用吸顶安装时灯具的配电管线需要在吊顶内敷设，每个灯位的上方都要穿孔，管线穿过夹芯板再与灯具接线口连接，这种方式虽然安装简单方便，但是在夹芯板上的穿孔数量众多。有的大型分割车间会安装上千盏灯具，也就会在夹芯板上打相应数量的穿线孔，而数量众多的穿线孔为防冷桥处理增加了难度，一旦封堵不好就会有凝结水（吊顶内通常会设置通风百叶以达到良好的通风效果，室外温度30 时吊顶内的温度可能达到35 以上，车间内的温度一般为810，空气中的水蒸汽在温差较大时会形成凝结水）从吊顶内沿管线滴到车间内部，甚至落在产品上，严重影响产品质量。吸顶安装的另一个问题是灯具与吊顶板的贴合处容易积油渍无法清洗，也会造成食品的卫生安全隐患。灯具在304不锈钢管上安装的方式（见图6）是一种值得推荐的方法，灯具距304不锈钢管50 mm安装，灯具之间的线路直接敷设在不锈钢管内，再通过不锈钢吊杆与夹芯板固定。这种方式减少了吊顶板的穿孔数量，采用实心杆进行吊装封堵起来难度低，一个回路的灯具，线路只穿一次，大大减少了电气管线穿吊顶板的数量，在清洗灯具时由于有50 mm的安装空隙，也可以轻松的对灯具顶部进行清洗。图 5 分割车间灯具布置Fig.5 Layout of lamps in partition workshop 图 6 灯具在304不锈钢管上安装Fig.6 Installation of lamps on 304 stainless steel pipe 在层高6 m及以上的肉制品车间，建议采用100150 W的大功率LED，当工艺设备的高度在2 m以下时灯具采用均匀布置。当工艺设备在2 m及以上且2 m以上空间没有需要上人操作的平台时，设备上方设置满足检修照度100200 lx的灯具即可，具体照度值也可与建设单位商定。大功率LED的散热量较大在进行安装时，为了避免灯具的散热影响吊顶板的使用寿命，也为了方便清洗灯具，灯具顶部需要距吊顶板100 mm管吊安装，且钢管的内外侧均进行防火封堵和密闭处理，图7、图8为某肉制品车间灯具的安装实景。图 7 灯具在肉制品车间安装实景1Fig.7 Installation of lamps in meat product workshop 129第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology 图 8 灯具在肉制品车间安装实景2Fig.8 Installation of lamps in meat product workshop 2 3 照明的配电与控制3.1 照明线路的保护分割车间等大面积区域，会在进入车间的门口处设置照明箱集中控制，照明箱内的断路器或剩余电流动作断路器同时起到保护线路的作用，但是由于终端回路的配电距离可能达到100 m以上，且为单相220 V供电，断路器等保护器的接地故障保护灵敏度检验，往往被设计师忽视。通过相关计算及查阅资料，总结得出符合断路器接地故障保护灵敏度校验的断路器整定电流和导线规格、距离配合参数，如表2所示（断路器瞬时脱扣器电流倍数为10）1,13。当照明系统的配电线路较长，大于表2的供电距离时，可以通过以下三种方式解决接地故障灵敏度不够的问题1,13：（1）将配电箱设置在负荷中心，减少配电距离。这样做即容易满足接地故障灵敏度的要求，也降低了电压损耗和项目投资，不过受限于工艺布局、建筑功能和使用的方便程度，车间现场照明配电箱的位置距离大部分灯具较远，无法通过这种办法解决问题。表 2 各截面三相和单相BYJ电线对应不同额定电流的断路器的最大供电距离1,13Tab.2 Maximum power supply distance of circuit breakers with different rated current corresponding to three-phase and single-phase BYJ wires of each section断路器额定电流/A三相BV绝缘电线规格最大供电距离/m单相BV绝缘电线规格最大供电距离/m6BYJ-5*2.5137BYJ-3*2.513710BYJ-0-5*2.582BYJ-3*2.58216BYJ-5*482BYJ-3*2.551BYJ-5*6123BYJ-3*48220BYJ-5*466BYJ-3*466BYJ-5*698BYJ-3*69825BYJ-5*679BYJ-3*452BYJ-5*10121BYJ-3*67932BYJ-5*1095BYJ-3*109540BYJ-5*16121BYJ-3*1076（2）采用剩余电流动作断路器（RCBO）。如果选用了RCBO，可以不作接地故障保护校验，肉食品车间通常都会采用TN-S系统，这种措施是完全适用的。（3）增大照明配电箱出线回路导线截面。可以通过加大导线截面的方法满足配电回路接地故障保护的需求，采用此方法需同时考虑成本问题。以上措施中，在面积较大的肉食品车间，照明回路供电距离长，采用剩余电流动作断路器（RCBO）最为有效、经济。供电距离过长还需要注意导线电压降校验，以供电距离150 m，照明负荷为1 kW，采用BYJ导线为例进行电压降计算：U%2Ua%ILI=P/（0.22.COS）式中，I=5.05 A，L=0.15 Km，采用2.5 mm的BYJ导线时Ua%为3.4552,3，见照明设计手册（第三版）P102表4-16，U%5.23，已经超出规范规定的5%要求，当采用4 mm的BYJ导线时，Ua%为2.145，U%3.25，经电压降校验，此时应采用4 mm的BYJ导线。3.2 肉食品加工车间照明灯具的控制方式（1）开关就地控制开关就地控制适用于车间内各种面积较小的房间，灯具数量少，需要根据工艺流线和灯具布 （2）30第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology置进行分组控制，如猪、牛、羊等屠宰车间的副产品间。开关的防护等级需要达到IP55及以上并采用下进下出的进出线方式，以防止冷凝水进入开关内部。在0 以上的房间，开关设置在房间内侧的门口处，对于温度在0 及以下的房间，为了防止低温对开关寿命的影响，需要将开关设置在房间外侧的门口处，此时开关需要自带指示灯，方便管理人员在不开冷藏门的情况下了解灯的开关状态。（2）集中控制在面积较大，灯具数量多、回路多的房间如分割车间，需要在进入房间的门口处设置照明配电箱。每个照明回路通过交流接触器、按钮在配电箱上集中控制，在车间内设置的照明配电箱防护等级不低于IP55，且采用下进下出的进出线方式，配电箱的材质以304不锈钢为宜。图9为某分割车间照明灯具布置图，圆圈处为集中控制用的照明配电箱，图10为系统图和控制原理图，实现通过按钮和交流接触器控制灯的开、关。（3）智能控制随着照明技术的发展，智能照明控制系统越来越完善，国内有些肉食品加工车间已采用如i-bus、c-bus等总线回路控制，尤其是在大空间、多回路、多灯具的房间，实现定时控制功能、就地手动控制功能、群组组合控制功能、远程控制功能等更有利于节能和管理。现在LED照明技术的进步，成本的降低，使得数字可寻址照明接口（DALI控制）在肉食品加工车间内的应用成为了未来的趋势，DALI系统配合智能LED灯，可以实现每盏灯的单独控制，了解每盏灯的开关状态、可以随意调光，时间控制、远程控制、就地控制、分组控制等都可以通过编程实现，在手机的APP上和管理电脑上也可以做到灯具的监控2。4 照明线缆及管材的选择4.1 照明线缆的选择肉食品加工车间内的员工数量多，尤其是分割车间，工人数量经常在200人以上。根据人员密集场所消防安全管理第3.3条相关规定：肉食品加工车间通常被定义为劳动密集型车间即人员密集场所9。另根据电力工程电缆设计标准 GB 50217-2018，第3.3.7条：在人员密集场所或有低毒性要求图 10 采用集中控制方式的照明配电箱系统图及原理图Fig.10 System diagram and schematic diagram of lighting distribution box with centralized control mode图 9 分割车间照明配电箱布置Fig.9 Layout of lighting distribution box in partition workshop的场所，应选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等无卤绝缘电缆，不应选用聚氯乙烯绝缘电缆。第3.4.1条第3款：在人员密集场所或有低毒性要求的场所，应选用聚乙烯或乙丙橡皮等无卤外护层，不应选用聚氯乙烯外护层8。31第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology4.2 管材的选择 图 11 采用304不锈钢支架进行管线固定Fig.11 304 stainless steel bracket used for pipeline fixation车间内普通照明的管线敷设一般分布为3个区域：车间吊顶内可以采用厚壁热镀锌钢管或JDG管明敷；二层夹层办公区域的普通照明可以采用阻燃PVC管、JDG管、SC管暗敷或JDG管、SC管在吊顶内明敷，应急照明需要采用SC管暗敷或明敷；在车间内明敷的管线需要采用304不锈钢管以防止潮湿多油环境对管材的腐蚀，最低标准也要用厚壁热镀锌钢管（公称口径为15、20的热镀锌钢管厚度不低于2.2 mm，公称口径为25、32的厚度不低于2.5 mm）。车间内垂直敷设的电气管线见图11，采用304不锈钢支架进行固定，支架高度为50 mm，以便清洗，减少细菌滋生。5 备用照明根据牛羊屠宰与分割车间设计规范GB 51225-2017，第11.3.2条规定，屠宰与分割车间宜设置备用照明。备用照明应满足所需场所的最低照度值，但不应低于该场所一般照明照度值的10%5。备用照明的作用是当正常照明因故熄灭后，便于工作人员进行必要的生产操作。在实际工程中，根据外部电源的情况，一般分为两种做法。（1）当采用柴油发电机组作为备用电源时，普通照明配电总柜的电源应引自市电与发电机互投母线，在市电停电时，普通照明的电源由柴油发电机组提供，即作为正常照明使用，也可全部作为备用照明使用。（2）当采用两回路10 kV市电或一路10 kV市电时，需要另设EPS作为备用照明的第二电源。在设计时，由于车间的占地面积大，配电距离远，生产区域多水潮湿，在生产区域设置备用照明专用配电箱，且满足防护等级IP55的要求。EPS设置在车间配电间内，不能设置在生产区域等潮湿的环境中，在由EPS为现场的备用照明专用配电箱供电。6 结束语随着近几年肉食品加工车间的高质量发展，建设单位对车间电气设备的选型、安装要求逐渐提高，结合多年的设计经验我们从照度计算、光源选择、灯具的参数要求、灯具安装方式、灯具控制方式、照明线路的保护、备用照明等方面对肉食品加工车间的照明设计进行了总结，确保产品安全、生产安全。参考文献1 任元会.低压配电设计解析M.北京:中国电力出版社,2020.2 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册（第三版）M.北京:中国电力出版社,2016.3 中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用配电设计手册（第四版）M.北京:中国电力出版社,2016.4 中华人民共和国住房和城乡建设部.低压配电设计规范:GB 50054-2011S.北京:中国计划出版社,2012.5 中华人民共和国住房和城乡建设部.牛羊屠宰与分割车间设计规范:GB 51225-2017S.北京:中国计划出版社,2017.6 中华人民共和国商务部.猪屠宰与分割车间设计规范:GB 50317-2009S.北京:中国计划出版社,2009.7 中华人民共和国农业部.禽类屠宰与分割车间设计规范:GB 51219-2017S.北京:中国计划出版社,2017.8 中国电力企业联合会.电力工程电缆设计标准:GB 50217-2018S.北京:中国计划出版社,2018.9 全国消防标准化技术委员会.人员密集场所消防安全管理:GB/T 40248-2021S.北京:中国计划出版社,2021.10 全国电器安全标准化技术委员会.外壳防护等级(IP代码):GB/T 4208-2017S.北京:中国标准出版社,2017.11 王厚余.低压电气装置的设计安装和检验M.北京:中国电力出版社,2012.12 全国低压电器标准化技术委员会.剩余电流动作保护电器(RCD)的一般要求：GB/T 6829-2017S.北京:中国标准出版社,2017.13 陆辉.TN系统接地故障保护半径探讨J.建筑电气,2017,36(8):25-28.