張甲塵， 王從科， 于金鶴

(1. 基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司，成都 610021；2. 中國中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100037；3. 廣東三雄極光照明股份有限公司，廣州 510000)

0 前言

現(xiàn)行國家規(guī)范中規(guī)定的“照明功率密度限制W/m2”是設(shè)計(jì)、審圖中的重要指標(biāo)，這些數(shù)據(jù)是國家公布的權(quán)威數(shù)值，數(shù)據(jù)參考的是熒光燈在理想狀態(tài)下接近“完美”的數(shù)值。在如今廣泛應(yīng)用LED燈具的市場(chǎng)環(huán)境下，雖然有很多數(shù)據(jù)可以作為設(shè)計(jì)參考，但是不能回避的一個(gè)問題是：在LED輸入條件下，這個(gè)數(shù)值是需要設(shè)計(jì)人員重新估量的。相信在不久的將來，國家的權(quán)威數(shù)據(jù)也會(huì)相繼推出更加有針對(duì)性的數(shù)值。

1 軟件計(jì)算

為便于統(tǒng)一比較，本文以PAK542750型LED燈管(15W/6 500K/1 500lm/顯色指數(shù)≥80/雷達(dá)感應(yīng)型/燈具不帶燈罩)作為設(shè)計(jì)條件，安裝高度均為2.2m，室內(nèi)高度3.5m。其中，雷達(dá)感應(yīng)方式是以多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)的控制方式，平時(shí)處于3W微亮狀態(tài)，感應(yīng)觸發(fā)時(shí)為15W全亮狀態(tài)。由于節(jié)能感應(yīng)及相關(guān)技術(shù)措施不在本論文的討論范圍內(nèi)，故所有計(jì)算及測(cè)量照度值均是100%亮度時(shí)的數(shù)值。

根據(jù)JGJ 100-2015《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中，表7.4.3規(guī)定“行車道(含坡道)照度50lx，停車位照度30lx”。本文以住宅車庫8.1m和8.4m兩種常見的柱網(wǎng)作為輸入條件，在行車道與車位上方分別均勻布置燈具。

模擬軟件采用德國專業(yè)照明設(shè)計(jì)軟件DIALUX。該軟件通過導(dǎo)入cad圖紙，并選取燈具數(shù)據(jù)庫(所選取的燈具數(shù)據(jù)庫內(nèi)有燈具配光曲線及光通量等參數(shù)決定最終的照度值)作為輸入條件，進(jìn)行模擬計(jì)算。PAK542750型LED燈管配光曲線參考圖1。

圖2～3分別為8.1m、8.4m兩種燈具布置的導(dǎo)入模型圖。通過模擬，可得到與之對(duì)應(yīng)的模擬等照度圖及點(diǎn)照度值圖(參見圖4～7)。

圖2 8.1m柱網(wǎng)布置圖

圖3 8.4m柱網(wǎng)布置圖

圖4 8.1m柱網(wǎng)等照度圖

圖5 8.1m柱網(wǎng)點(diǎn)照度值圖

圖6 8.4m柱網(wǎng)等照度圖

圖7 8.4m柱網(wǎng)點(diǎn)照度值圖

根據(jù)圖2～7數(shù)據(jù)可知，車道部分1.33W/m2、1.15W/m2均可滿足50lx的照度要求；停車位部分0.67W/m2、0.7W/m2亦均可滿足30lx要求。不難發(fā)現(xiàn)，圖3的布置更接近此種燈具布置的“臨界點(diǎn)”。

需要特別指出的是，以上數(shù)據(jù)均是建立在一定輸入條件下的結(jié)果，一個(gè)條件的更改必然會(huì)改變最后的結(jié)果。如燈具功率改變，這種“臨界點(diǎn)”也必然會(huì)隨之變化。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

通過對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行一年以上項(xiàng)目的實(shí)際測(cè)量，得出數(shù)據(jù)見圖8。

圖8 沈陽市法蘭香頌項(xiàng)目地下車庫照度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

可以看到，圖8與圖2布置相同，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)值較模擬計(jì)算數(shù)值相差不大，且在工程允許誤差范圍內(nèi)。

3 公式分析

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，以50lx的照度要求為例，以上布置LED燈具的“照明功率密度W/m2”在1.15～1.33W/m2范圍即可到達(dá)。這個(gè)數(shù)值與熒光燈的現(xiàn)行值/目標(biāo)值(2.5/2 W/m2)相差較大。從而得知：相同數(shù)量、相同功率的熒光燈與LED燈具，在相同建筑模型中的照度是不同的(LED燈的照度高于熒光燈的照度)。

根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版)公式(5-39)平均照度的基本公式：Eav=NΦUK/A1(式中，Eav為工作面上的平均照度，lx；Φ為光源光通量，lm；N為光源數(shù)量；U為利用系數(shù)；A為工作面面積，m2；K為燈具的維護(hù)系數(shù))?？芍?，在相同建筑模型中，相同數(shù)量、相同功率熒光燈與LED燈的相同點(diǎn)(數(shù)值相等或相近)包括：A、N、K。而高品質(zhì)的熒光燈具及LED燈具的發(fā)光效率(lm/W)均可達(dá)到90～100，所以Φ幾乎也是相等的。從而可推出兩種情況(熒光燈與LED燈)的差別在于U。

根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版)公式(5-40)：U=Φ1/Φ(式中，Φ1為自光源發(fā)射，最后投射到工作面上的光通量，lm)，又由于相同功率的熒光燈與LED燈Φ“幾乎一樣”，所以LED燈具比熒光燈更節(jié)能“幾乎全”取決于Φ1。這也從另一方面印證了大部分文獻(xiàn)一致提到的觀點(diǎn)“LED燈具更節(jié)能的原因在于發(fā)光角度更好”。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文可以得出以下幾個(gè)分析結(jié)論。

(1)當(dāng)采用LED燈具作照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)LED燈具參數(shù)，選擇合適的計(jì)算軟件進(jìn)行照度計(jì)算，進(jìn)行合理的照明設(shè)計(jì)。(2)LED燈具實(shí)際功率密度值大大低于現(xiàn)行規(guī)范要求。(3)Φ1(自光源發(fā)射，最后投射到工作面上的光通量)是LED更節(jié)能的直接原因。