鐵路客站綠色照明及LED應(yīng)用研究

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(guò)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(wèn)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(guò)對(duì)站房照明現(xiàn)狀的調(diào)研總結(jié)分析，找出問(wèn)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(shuō)明問(wèn)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(jiàn)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(jiàn)，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(kāi)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(guò)大(3.6m×6m)所致，如：出站通道；三是功率密度過(guò)高照度不達(dá)標(biāo)場(chǎng)所，主要是采購(gòu)的燈具效率過(guò)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(guò)上述分析，排除燈具損壞、未全部開(kāi)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(jiàn)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(jiàn)，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(shuō)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(jiàn)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(jiàn)，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(jiàn)圖1)，地面的照度和照度均勻度見(jiàn)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(guò)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(lái)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(jiàn)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(kāi)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(méi)有完善的LED驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等原因，在站房照明中還沒(méi)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(guò)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(guò)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(jiàn)。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)。

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