王 秋 香

(河南省機場集團有限公司, 河南 鄭州 451161)

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航站樓大空間照明設(shè)計和實施的剖析

王 秋 香

(河南省機場集團有限公司, 河南 鄭州 451161)

介紹了鄭州新鄭國際機場T2航站樓大空間照明系統(tǒng)設(shè)計及實施,從航站樓高大空間照明、燈具選型、布置安裝、燈具維護、應(yīng)急照明、配電及控制等方面進行了探討。重點剖析了航站樓高大空間照明采用大功率LED燈具的可行性和實施過程中應(yīng)注意的問題,實際應(yīng)用效果滿足國家規(guī)范的要求,并達到了節(jié)能的目的。

航站樓; 大空間照明; LED燈具; 照明配電; 照明控制

0 引 言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展以及與國外交流的增加,照明系統(tǒng)正在從以往僅僅滿足功能上的需求,逐步向美觀、舒適、個性、節(jié)能等多方面發(fā)展,故對照明設(shè)計和施工提出了新的要求。為了能更好地完成照明設(shè)計與施工,需要對建筑空間、裝修材料、燈具產(chǎn)品等有更深的了解,同時還要考慮工程造價、運行維護等方面的因素。本文介紹了鄭州新鄭國際機場T2航站樓大空間照明設(shè)計與實施,以期為電氣設(shè)計人員提供參考。

1 項目概況

鄭州新鄭國際機場T2航站樓是一棟三層式航站樓,建筑面積為48.6萬m2,建筑高度為39.5 m,可提供71個近機位,到2025年可滿足3 000萬人次的使用要求。航站樓平面呈“X”布置,由主樓和4個指廊組成,建筑主樓面寬為306 m,最小處進深為192 m,最寬處進深為232 m,南北長約為1 128 m。鄭州新鄭國際機場T2航站樓效果圖如圖1所示。

圖1 鄭州新鄭國際機場T2航站樓效果圖

2 大空間照明方式選擇

大空間照明應(yīng)滿足建筑美學、功能需求、環(huán)境舒適等要求,同時還應(yīng)方便以后的運營及維護。目前機場航站樓大空間照明主要有以下3種方式:

(1) 直接照明方式。采用直照型燈具,安裝在頂棚,通過合理選擇燈具數(shù)量、功率及燈具配光曲線,以達到均勻的地面照度;缺點是配線距離長,燈具安裝及維護較困難。

(2) 間接照明方式。采用大功率投光燈,光線從下部向上投射至頂棚,通過頂棚的二次反射來達到要求的地面照度。為保證地面照度達到標準要求,頂棚的照度值會很高,整個空間的亮度較大。與直接照明方式相比,間接照明方式功率大,效率低,能耗也大,由于燈具投射方向為上射光,眩光宜控制,因此具有較好的美觀性及光環(huán)境的舒適性,安裝及維護較方便,配線簡單。

(3) 直接照明和間接照明相結(jié)合方式。利用間接照明來表現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)特點,用直接照明來補充及完成功能性照明要求。

鄭州新鄭國際機場T1航站樓離港大廳原來采用的是間接照明方式,很好地滿足了建筑裝飾風格要求,投入初期效果很好。運行多年后,地面照度有所降低,原因是燈具的光通量衰減和燈具面罩積灰。T2與T1航站樓離港大廳不同,航站樓的離港大廳有吊頂板,可以嵌入式安裝燈具,對建筑的整體效果沒有影響。雖然燈具安裝最高處已達到了21 m,燈具安裝及維護有困難,配線距離超長,但采取一些措施可以解決;離港大廳的吊頂板顏色為白色金屬板,投光燈光線投射到吊頂板會有明顯的反射光斑,而且空曠區(qū)域面積大,可放置燈具的位置很少,燈具布置受限制,難以達到理想的照明效果,模擬計算結(jié)果也證實了這點。另外,建筑師無法接受混合照明方式,故采用直接照明方式。

3 光源及燈具選擇

高大空間照明通常選擇金屬鹵化物燈、大功率LED燈和高天棚用熒光燈。高天棚用熒光燈不適用于該工程離港大廳,故選擇大功率LED燈。大功率LED燈具有壽命長、低污染、低功耗、啟動時間快和抗沖擊等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用在道路照明、景觀照明等領(lǐng)域。目前,國內(nèi)大型機場航站樓高大空間燈具仍多采用金屬鹵化物燈,其主要原因是大功率LED燈具散熱設(shè)計、LED封裝技術(shù)以及驅(qū)動電源質(zhì)量都會直接影響燈具的使用壽命。選購LED燈具應(yīng)注意以下方面問題:

(1) 燈具散熱問題。要保證LED光源能達到5萬h壽命,燈具散熱設(shè)計至關(guān)重要。LED燈具將電能轉(zhuǎn)換成光能的同時還有部分轉(zhuǎn)換成熱能,如果不能將熱量導出燈具外,這些熱量會影響LED的發(fā)光效率,導致嚴重光衰。所以,在燈具選擇時應(yīng)注意燈具散熱必須是結(jié)構(gòu)性散熱設(shè)計,且散熱設(shè)計合理,不僅是通過外加散熱扇來解決燈具散熱問題。

(2) LED封裝技術(shù)。LED封裝工藝直接影響著LED燈具的質(zhì)量,如果封裝不合格,會導致光損失嚴重、光通和光效低、光色不均勻、使用壽命短。LED封裝形式有引腳式封裝、表面組裝貼片式封裝、板上芯片直接式封裝、系統(tǒng)封裝式封裝。

① 引腳式LED封裝采用引線架作為各種封裝外型的引腳,是最先成功投放市場的封裝結(jié)構(gòu),品種多,技術(shù)成熟度較高,缺點是熱阻較大,LED使用壽命短,一般用于小功率LED 的封裝。

② 表面組裝貼片式LED封裝是繼引腳式封裝之后的一種LED 封裝方式,是將已經(jīng)封裝好的LED 器件焊接到固定位置的封裝技術(shù),具有可靠性強、自動化易于實現(xiàn)、高頻特性好等優(yōu)點,主要應(yīng)用于電子行業(yè)中。

③ 板上芯片直接式LED 封裝技術(shù)是一種直接貼裝技術(shù),是將芯片裝配于引線框架封裝成分立的器件,再將LED器件焊接在印刷電路板上,進行引線的鍵合,最后使用有機膠將芯片和引線包裝保護的工藝,主要用于大功率多芯片陣列的LED封裝。

④ 系統(tǒng)封裝式LED 封裝技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的技術(shù),符合系統(tǒng)便攜式以及系統(tǒng)小型化的要求,封裝的集成度最高,成本相對較低,可以在一個封裝內(nèi)組裝多個LED 芯片,是未來大功率LED封裝的方向。

(3) 大功率LED燈具驅(qū)動電源。大功率LED燈具驅(qū)動電源多采用恒流式驅(qū)動方式。LED的使用壽命為5～10萬h,而驅(qū)動電源的使用壽命通常為2～3 a,如果按5萬h連續(xù)點亮算,則要達到6 a質(zhì)保年限的驅(qū)動電源價格應(yīng)是普通驅(qū)動電源的4～6倍。所以在選定燈具時,應(yīng)強調(diào)驅(qū)動電源的質(zhì)保年限。

另外,驅(qū)動電源要確保LED的恒流工作特性,保證各LED發(fā)光亮度和發(fā)光色度的一致性及功率轉(zhuǎn)換效率高,同時具有短路、過負荷、過壓、輸出開路保護、輸入輸出隔離等功能。

根據(jù)設(shè)計提出的燈具參數(shù)和安裝要求,大功率LED燈具主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 大功率LED燈具主要技術(shù)參數(shù)

參數(shù) 數(shù)值功率/W90/100輸出/lm9000/10000效率/(lm/W)>100色溫/K4000顯色性85色容差SDCW<5配光WB(寬光)防護等級IP65/IK07電器等級Ⅰ材料燈體：高壓鑄鋁密封：耐熱硅橡膠圈透鏡：光學級PMMA面蓋：高透過率鋼化玻璃適用環(huán)境溫度/℃-40～50燈具壽命/h50000(LM70)驅(qū)動器PhilipsXitaniumLED輸入電壓/V220～240(50/60Hz)功率因數(shù)>0．95安裝方式吊鉤/桿裝/支架

離港大廳LED燈具如圖2所示。配光曲線如圖3所示。

圖2 離港大廳LED燈具

圖3 燈具配光曲線

根據(jù)安裝高度不同,選用100 W、90 W和60 W三種規(guī)格LED燈。

4 燈具布置、安裝及檢修

該工程大空間場所主要有離港大廳和候機廳,兩者吊頂相互連接構(gòu)成同一空間,但高度不同,離港大廳高度為18～21 m,候機廳高度為7～18 m。離港大廳吊頂天花板有平板和翻板兩種板塊,燈具只能安裝在平板上,燈具布置形式要充分考慮照度均勻性、燈具檢修可行性、配電線路合理性及經(jīng)濟性等問題。如果采用傳統(tǒng)的均勻布置燈具方案,即在每塊平板處布置1盞燈具,燈具間距為6 m。該方案很容易滿足照明質(zhì)量要求,但檢修馬道的設(shè)置非常密集,綜合考量并不合理。為了使馬道設(shè)置最小化,并結(jié)合建筑美學、滿足照明質(zhì)量要求等因素,最終將燈具分組布置,組間距為18 m,每組燈具為8盞。經(jīng)過照度模擬計算后,雖然照度均勻度不如第一種方案,但各項指標均滿足GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標準》[1]中對照明質(zhì)量的要求。離港大廳吊頂燈具布置(局部)如圖4所示,陰影區(qū)域為翻板,無陰影區(qū)域為平板,燈具安裝在相鄰的3塊平板吊頂上,每個平板吊頂安裝2盞燈具。

高大空間照明燈具檢修必須要考慮,可采用室內(nèi)升降梯,或在吊頂內(nèi)設(shè)置檢修馬道。前者受高度及場地條件限制,后者投資造價成本過高。

綜合考慮后,離港大廳的高度超過18 m的區(qū)域,采用在吊頂內(nèi)設(shè)置檢修馬道方案;高度低于18 m區(qū)域,采用室內(nèi)升降梯檢修燈具方案。檢修馬道在燈具上方通長設(shè)置,馬道中心間距為18 m,馬道寬度為1.1 m,每組燈具上方另增設(shè)1個檢修平臺,但由于受鋼結(jié)構(gòu)屋面網(wǎng)架桿件的限制,馬道和平臺無法在每組燈具的間隙處布置。離港大廳馬道布置(局部)如圖5所示。

經(jīng)過施工方、設(shè)計方、建設(shè)方研究討論、制作樣品、現(xiàn)場試驗,最終研制出一套燈具安裝及更換的燈具升降系統(tǒng)。

5 應(yīng)急照明設(shè)計

JGJ 243—2011《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[2]規(guī)定:大空間及公共場所應(yīng)設(shè)置備用照明,用以確保當正常照明因故障熄滅后仍可繼續(xù)進行正常工作或活動,其照度值不應(yīng)低于該場所正常照明照度值的20%。目前國內(nèi)大型機場航站樓高大空間多采用金屬鹵化物燈,而金鹵燈不能滿足斷電后快速啟動的要求,通常只能另設(shè)具有快速啟動功能的燈具作為應(yīng)急照明。T2航站樓離港大廳和候機廳采用的是LED燈,完全滿足JGJ 243—2011的要求,故將1/4的LED燈作為應(yīng)急照明,這些燈具中4/5燈具電源取自雙電源切換箱,1/5燈具電源取自EPS電源箱,由EPS供電的燈具要保證疏散照明照度不低于5 lx。無論是由雙電源切換箱還是由EPS電源箱供電的燈具,平時均可作為正常照明使用,通過智能照明控制系統(tǒng)控制,火災(zāi)時由消防自動報警系統(tǒng)控制點亮。

6 照明配電

T2航站樓離港大廳和候機廳的正常照明均采用交叉供電方式,可保證一路失電時仍有50%以上的照明。為了滿足供電質(zhì)量要求,離港大廳的照明配電箱設(shè)置在馬道上,每隔60 m設(shè)置1組配電箱,包含2個普通照明配電箱(A、B配電箱)和1個雙電源切換箱。由照明配電箱至燈具采用照明小母線供電,每條照明小母線內(nèi)有6根銅導體,分2個獨立的照明回路,分別供給每組中的3盞燈具,即每組8盞燈具中有3盞燈具接A配電箱,3盞燈具接B配電箱,另外2盞燈具接雙電源切換箱。

馬道上配電箱電源均引自樓層配電間。由于EPS電源箱重量重、體積大,考慮到馬道承重和吊頂內(nèi)防火問題,EPS電源箱設(shè)置在樓層配電間內(nèi)。配電線路敷設(shè)在馬道上的防火金屬線槽內(nèi),并通過控制每個回路燈具的數(shù)量和加大導線截面來解決供電線路電壓降問題。

7 照明控制

該工程大空間照明及公共區(qū)域照明均采用智能照明控制系統(tǒng)控制。

離港大廳和候機廳所采用的LED燈具具有可支持數(shù)字DALI或模擬1～10 V調(diào)光控制接口,通過照明控制系統(tǒng)可對每個燈具進行單燈獨立或多燈分組調(diào)光控制[3]。除具有傳統(tǒng)的照明控制所具備的功能外,還具有以下特點:

(1) 全壽命恒亮控制。通過預(yù)設(shè)的調(diào)光控制程序和光衰減曲線,使燈具在初始條件下以較低的亮度和功率開始運行,在壽命周期內(nèi)逐漸提高功率來補償LED的光衰,實現(xiàn)全壽命期間亮度恒定,延長燈具壽命,帶來節(jié)能效果。

(2) 時鐘控制。可將作息時間表或日光變更周期預(yù)設(shè)入燈具,在不同時間段自動實現(xiàn)照明亮暗的調(diào)節(jié),有效降低能耗。燈具集成的Dynadimmer時鐘控制器可以最多提供5級亮度設(shè)置,同時每天進行獨立設(shè)定管理。

(3) 壽終警示預(yù)設(shè)。燈具使用時間會被自動記錄在驅(qū)動器中,當燈具達到預(yù)設(shè)的壽終使用時間時,壽終警示信號將被激活,提醒用戶更換新燈具。 壽終警示激活時間可以按每500 h的增量進行設(shè)定。當?shù)竭_激活點時,燈具會持續(xù)明暗閃爍2.5 s后正常運行,以后每次開燈都會閃爍,重復(fù)提醒用戶。

(4) 漸亮開啟預(yù)設(shè)。LED燈具最大特點之一是瞬時啟動,開啟瞬時即達到100%亮度。對于某些特定應(yīng)用場合,高功率LED燈具的瞬時全亮會帶來刺眼和不舒適的感覺?？刂葡到y(tǒng)可以預(yù)設(shè)燈具開啟后從0%到100%全亮的時間跨度,確保照明系統(tǒng)在平順和舒適的過程中達到全亮,緩沖時間可設(shè)定為1～30 s。

(5) 過熱保護控制。高溫環(huán)境對LED的壽命有很大的影響,過熱保護控制可以幫助燈具自動檢測環(huán)境溫度是否過熱,一旦超過燈具承受的最高溫度5 ℃以上時,燈具自動降低電流和功耗,最大程度減少高溫對燈具壽命和性能的影響。

以上控制方式為LED照明系統(tǒng)的理想控制方案。由于受工程造價限制,該工程未能完全采用這些控制方案,而是僅通過一套與公共照明共用的智能照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。

8 結(jié) 語

介紹了鄭州新鄭國際機場T2航站樓大空間照明系統(tǒng)設(shè)計及實施,剖析了采用大功率LED燈具的可行性和實施過程中應(yīng)注意的問題。與其他同類照明場所相比較,實際應(yīng)用效果滿足要求,可節(jié)省電能30%～50%。

[1] 建筑照明設(shè)計標準: GB 50034—2013[S].

[2] 交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范:JGJ 243—2011[S].

[3] 邵民杰,王偉宏,倪云茹,等.機場航站樓大空間照明的設(shè)計與實施策略[J].照明工程學報,2008,19(4):71-78.

Analysis on Design and Implementation of Large-space Lighting System for Airport TerminalWANG Qiuxiang

This paper introduced the design and implementation of large-space lighting system for T2 airport terminal of Xinzheng International Airport,and discussed the large-space lightin,lamp selection and installation,lamp maintenance,emergency lighting,power distribution and control,etc.The feasibility of using the high power LED lamps and the matters needing attention in implementation process were mainly analyzed for the large-space lighting of airport terminal.The actural applications meet the requirements of national standards,and achieve the purpose of energy saving.

airport terminal; large-space lighting; LED lamp; lighting distribution; lighting control

王秋香(1966—),女,高級工程師,從事機場建設(shè)管理工作。

TU 113.6

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1674-8417(2016)12-0029-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.12.007

2016-07-12

(Henan Province Airport Group Co., Ltd., Zhengzhou 451161, China)