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        鐵路客站綠色照明及LED應(yīng)用研究

        2014-04-01 03:26:22管亞敏
        照明工程學(xué)報(bào) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:客站站房均勻度

        管亞敏

        (中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430063)

        引言

        根據(jù)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》,到2015年我國(guó)將建1000余座鐵路客站,建設(shè)綠色鐵路客站是當(dāng)務(wù)之急,高效節(jié)能的鐵路客站綠色照明設(shè)計(jì)[1-3]可提高鐵路運(yùn)輸?shù)姆?wù)質(zhì)量、提升站房建筑的美觀性,是實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能、打造綠色客站的關(guān)鍵。本文通過對(duì)近年建成的各類鐵路站房的照明設(shè)計(jì)、維護(hù)管理的實(shí)地調(diào)研和站房各空間照明數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè),對(duì)站房照明存在的問題進(jìn)行了梳理總結(jié),提出了影響照明質(zhì)量和節(jié)能的典型因素,并對(duì)各影響因素進(jìn)行模擬分析。調(diào)研了目前各類光源在鐵路站房的應(yīng)用情況,針對(duì)LED光源的特點(diǎn),提出鐵路站房采用LED替代傳統(tǒng)光源的可行性和推薦適用場(chǎng)所。試圖通過對(duì)站房照明現(xiàn)狀的調(diào)研總結(jié)分析,找出問題的實(shí)質(zhì)并加以改善,不斷提高鐵路站房照明設(shè)計(jì)質(zhì)量,為今后鐵路客站綠色照明設(shè)計(jì)提供參考。

        1 站房照明現(xiàn)狀調(diào)研分析

        根據(jù)《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50226—2007》的規(guī)定,客站站房規(guī)模分為四種:特大型、大型、中型、小型。本次調(diào)研就每種規(guī)模分別選取了2~3座典型站房,在夜間時(shí)段(19:00—22:00),按照《照明測(cè)量方法GB/T 5700—2008》的要求,進(jìn)行各項(xiàng)照明指標(biāo)的測(cè)量。實(shí)測(cè)了各站房空間的地面平均照度(lx)、照度均勻度、顯色指數(shù)(Ra)、功率密度值(W/m2)等數(shù)據(jù),對(duì)各空間天花高度、布燈方式、布燈間距、光源、功率及照明設(shè)施完好性進(jìn)行了調(diào)研分析。調(diào)研發(fā)現(xiàn),不同類型車站的基本照明情況類似,為了說明問題,本文以京滬高鐵的一座中型站為例進(jìn)行分析,實(shí)測(cè)的車站各空間的照明數(shù)據(jù)見表1。

        表1 車站各空間的照明情況Table 1 Lighting situation for each space station

        從表1可見,進(jìn)站廳入口挑檐、二層候車廳和普通站臺(tái)等空間的各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)標(biāo),其他空間存在個(gè)別參數(shù)不達(dá)標(biāo)的情況。分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)的情況,主要有以下幾方面的原因:

        一是受開關(guān)燈控制、維修情況等客觀因素影響,造成照度、照度均勻度不達(dá)標(biāo),如:一層候車室、進(jìn)站廳區(qū)域部分燈具關(guān)閉或已損壞。二是功率密度較低照度不達(dá)標(biāo)場(chǎng)所,往往是所選擇的燈具總功率偏小或燈間距過大(3.6m×6m)所致,如:出站通道;三是功率密度過高照度不達(dá)標(biāo)場(chǎng)所,主要是采購(gòu)的燈具效率過低或維護(hù)不到位造成的,如:售票廳。四是光源類型的不合理導(dǎo)致顯色指數(shù)明顯偏低,如:出站通道使用了光源不達(dá)標(biāo)的熒光燈;五是燈具配光選擇不合適,即使平均照度滿足標(biāo)準(zhǔn),照度均勻度仍表現(xiàn)很差的結(jié)果,如:基本站臺(tái)。

        通過上述分析,排除燈具損壞、未全部開燈等原因,我們認(rèn)為燈具光源的選擇是否正確、布置方式合適與否對(duì)最終的照明效果影響重大,為了更直觀了解影響照明效果的因素[4],本文借助Dialux軟件[5]進(jìn)行模擬驗(yàn)證,分析了建筑材料反射率、燈具的配光和布燈方式三個(gè)因素對(duì)照明效果和照明節(jié)能的影響。

        2 影響照明效果的因素分析

        2.1 建筑材料反射率的影響

        在該項(xiàng)影響因素的模擬中,空間尺寸設(shè)定為:L×W× H(長(zhǎng)×寬×高)=50m×50m×21m,燈具采用IGuzzini MM97Reflexeasy 42.7W LED筒燈,布燈方式均采用單燈均勻排列,將地面、天花、墻壁設(shè)置不同的反射率組合,模擬計(jì)算地面處的照度見表2。

        表2 不同材料發(fā)射率的模擬計(jì)算結(jié)果Table 2 Simulation result of different materials reflectivity

        從表2可見,建筑材料表面反射率的不同,會(huì)對(duì)照明效果產(chǎn)生較大的影響,同等照明功率和方案條件下,各表面的反射系數(shù)越高,室內(nèi)空間的照度值越大。此對(duì)比表明,在照明設(shè)計(jì)中應(yīng)充分調(diào)研使用場(chǎng)所各表面的反射率,并在選擇照明燈具、功率時(shí)重點(diǎn)考慮此因素。另外也說明,提高室內(nèi)建筑材料表面的反射率也是照明節(jié)能的一個(gè)有效措施。

        2.2 燈具配光角的影響

        模擬驗(yàn)證中我們選擇同一品牌同一系列的不同配光角的燈具,包括14度、30度、62.8度共三類,建筑材料表面的反射率為:地面0.4、頂棚0.8、墻壁0.7,采用均勻布燈方式,計(jì)算地面處的照度和照度均勻度。模擬計(jì)算了兩種空間尺度,分別為L(zhǎng)×W× H(長(zhǎng)×寬×高)=50m×50m×21m和L×W× H(長(zhǎng)×寬×高)=50m×50m×8m,模擬結(jié)果見表3。

        表3 不同配光角燈具的模擬計(jì)算結(jié)果Table 3 Simulation result of different angle distribution

        從表3可見,在實(shí)現(xiàn)相同平均照度的基礎(chǔ)上,高空間采用窄配光角燈具,功率密度最低,且可達(dá)到較好的均勻度。低空間則需要采用中或?qū)捙涔饨堑臒艟?,才可?shí)現(xiàn)較好的照度均勻度。根據(jù)空間高度和照度要求,選擇合適的配光角的燈具是合理設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。選取合適配光曲線的燈具,也可以有效降低照明功率密度,實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能的目的。

        2.3 布燈方式的影響

        該項(xiàng)模擬計(jì)算的空間尺寸為:L×W× H(長(zhǎng)×寬×高)=50m×50m×21m,材料反射率分別為:地面0.4,頂棚0.8,墻壁0.7,選擇IGuzzini MM97Reflex Easy,42.7WLED筒燈,吸頂安裝,設(shè)定其維護(hù)系數(shù)為0.8,計(jì)算不同布燈方式下(見圖1),地面的照度和照度均勻度見表4。

        表4 燈具不同組合方式下的模擬計(jì)算結(jié)果Table 4 Simulation result of different lamp arrangement

        根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,在使用下射筒燈的情況下,在距高比一致、照明功率、燈具總量相同的前提下,通過選擇合適的配光曲線的燈具,不同布燈組合形式對(duì)照度影響不大,差別基本在5%以內(nèi)。在具體設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)綜合考慮空間高度、天花形式和維修馬道等各種因素,合理選擇燈具間距,進(jìn)行燈具組合排布。

        3 LED在站房照明的應(yīng)用分析

        站房照明中光源的選擇應(yīng)結(jié)合光效、色溫、顯色指數(shù)、光源壽命和價(jià)格等因素確定,選擇光效高的光源和燈具有利于節(jié)能。在售票廳、候車廳等需要較高辨識(shí)度的場(chǎng)所,應(yīng)選擇顯色指數(shù)高的光源,鐵路站房的高空間場(chǎng)所,維修困難,宜選擇壽命長(zhǎng)的光源。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,目前站房照明應(yīng)用較多的光源主要有金鹵燈、熒光燈等,部分站房景觀照明采用了LED光源。其中,金鹵燈的啟動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng),且紫外線含量高,適用于需要長(zhǎng)亮的高空間場(chǎng)所,熒光燈價(jià)格便宜,適用于空間高度小于7m的空間。隨著LED技術(shù)的逐漸成熟,LED燈在鐵路照明中的應(yīng)用也越來越廣泛,LED具有體積小、壽命長(zhǎng)、光效高、熱量低、調(diào)光方便等優(yōu)點(diǎn)。在鐵路站房的應(yīng)用中,可針對(duì)LED這些特殊的優(yōu)勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)光源進(jìn)行替換使用。LED在鐵路站房中適用的場(chǎng)所見表5。

        表5 LED優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)所對(duì)應(yīng)表Table 5 Table of LED advantage and apply area

        LED高效節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng),在調(diào)查中已有部分鐵路客站開始嘗試使用。但由于目前LED燈具價(jià)格相對(duì)較高,各燈具品牌的質(zhì)量參差不齊難以控制采購(gòu)燈具的質(zhì)量,沒有完善的LED驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等原因,在站房照明中還沒有大面積使用,目前主要用于顯示屏、導(dǎo)向標(biāo)志燈箱和廣告燈箱等。隨著LED技術(shù)的不斷成熟、價(jià)格下降及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),LED燈具的應(yīng)用比例會(huì)逐漸上升。在應(yīng)用的過程中,建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)建立完善的核查措施,對(duì)燈具的光學(xué)效果和安規(guī)等方面進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)。

        4 結(jié)論

        本文通過對(duì)目前我國(guó)鐵路站房的照明現(xiàn)狀實(shí)地調(diào)研,分析提出了影響照明效果和節(jié)能的因素及改進(jìn)措施,研究提出了LED光源在鐵路客站照明中應(yīng)用的方法和前景,為站房綠色照明設(shè)計(jì)提供了切實(shí)可行的指導(dǎo)意見。實(shí)現(xiàn)鐵路客站綠色照明除設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)高效的照明方案、采用綠色節(jié)能光源外,還應(yīng)考慮安全環(huán)保、智能控制等多方面的因素,同時(shí)與照明運(yùn)營(yíng)管理密切相關(guān)。

        [1] 王寧.鐵路站房照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(1):14-15.

        [2] 宋海濤.鐵路客站站房照明設(shè)計(jì)的整體思路與方法[J].山西建筑,2014,40(1):39-41.

        [3] 成耀先.大型鐵路客運(yùn)站房大空間照明技術(shù)探討[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,26(2):120-122.

        [4] 戎海燕,管亞敏,榮浩磊.鐵路站房照明效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].照明工程學(xué)報(bào),2012,23(1).

        [5] 樊燁,裴雷. Dialux軟件在鐵路客運(yùn)站房照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用,2014,33(2):25-32.

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