廣州某地鐵站LED節(jié)能改造后一般照明質(zhì)量評價實例

趙浩之，劉 菊，王 深，蔣春旭

(工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610)

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廣州某地鐵站LED節(jié)能改造后一般照明質(zhì)量評價實例

趙浩之，劉 菊，王 深，蔣春旭

(工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610)

依據(jù)《照明測量方法》、《城市軌道交通照明》和《地鐵場所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)對廣州市某一地鐵站LED照明改造后的一般照明質(zhì)量進行評價。結(jié)合現(xiàn)場實際情況對該地鐵站的照度及均勻度、顏色及顯色性、眩光和節(jié)能等指標(biāo)進行測試。總結(jié)了一套較詳細的適用于地鐵站照明質(zhì)量的評價方法。

地鐵站；LED照明；照度；眩光；節(jié)能

引言

隨著LED燈具全壽命周期綜合成本的下降，LED燈具正逐步取代傳統(tǒng)光源成為主流照明光源。越來越多的場合開始使用LED燈具，尤其是需要長時間點亮的公共照明，例如購物商場、辦公大樓、道路照明等等[1]。改造項目完成后需要對照明質(zhì)量進行現(xiàn)場評價。上述幾個場合的照明場景比較簡單，評價起來也相對容易。對于地鐵站，其繁多的照明場景、復(fù)雜的布燈方式等則給照明質(zhì)量評價帶來了一定的困難，而且行業(yè)內(nèi)全面系統(tǒng)的照明質(zhì)量評價方法比較少[2-3]。本文將以廣州市某一地鐵站為例，依據(jù)GB/T 5700—2008《照明測量方法》[4]、GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》[5]、CSA 010—2011《地鐵場所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》[6]對其改造后的照明質(zhì)量進行評價，并對地鐵站一般照明質(zhì)量評價方法進行討論和總結(jié)。

1 地鐵站照明場所的分類

依據(jù)GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》，城市軌道交通各場所照明方式可分為一般照明、分區(qū)一般照明、局部照明和混合照明。除特殊要求外，地鐵各場所應(yīng)設(shè)一般照明。同一場所內(nèi)的不同區(qū)域有不同照度要求時，應(yīng)采用分區(qū)一般照明(如同處于站廳層的自動售票機、自動檢票口以及大廳通行區(qū))。除此之外，按照照明種類還可分為正常照明、應(yīng)急照明、值班照明和過渡照明。所有場所都應(yīng)設(shè)正常照明。

在本次工程質(zhì)量評價中，主要針對一般照明為主，考核場景為出入口樓梯、通道、站內(nèi)樓梯、自動售票機、檢票處、站廳和站臺等。由于一個地鐵站中，每種場景都不止一處，因此評價過程中，各種場景都要選取至少一處具有代表性的場景作為考核對象。比如，如果各處自動售票機或檢票處上方布燈方式相同，則隨機選取一處自動售票機或檢票處作為考核對象，如果布燈方式不同的，則需要分別進行考核；站臺和站廳是最主要的通行區(qū)域，為了使考核結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，選取站臺和站廳考中心的大面積區(qū)域作為考核對象。值得注意的是，一般而言地鐵燈具是采取周期有規(guī)律的方式進行布置的，在選取考核區(qū)域時要盡可能使該區(qū)域能覆蓋至少一個布燈周期。

2 照度以及照度均勻度的評價

2.1 照度及照度均勻度標(biāo)準(zhǔn)要求值

地鐵站內(nèi)各個場所照度標(biāo)準(zhǔn)值(100 lx以上)分級如下：100 lx，150 lx，200 lx，300 lx，500 lx，750 lx，1 000 lx，1 500 lx和2 000 lx。本次評價要考核的照明場所以及對應(yīng)的照度要求值和均勻度要求值如表1所示。

2.2 照度及照度均勻度評價方法

待考核的7個照明場所可以被劃分為3類：①站臺、站廳以及通道；②出入口樓梯和站內(nèi)樓梯；③自動售票機和檢票處。由表1可知，第一類的參考平面是傳統(tǒng)的地面，在本文中我們選取方形的測試區(qū)域，利用中心布點法進行測量；對于第二類的樓梯照度，我們選取的是每級臺階的中心點位置，由下至上每3級臺階抽樣一個測試點；對于第三類的自動售票機和檢票處的照度，我們選取的考核平面是使用者在進行購票或檢票操作時需要查看的位置(見表1中照片標(biāo)紅圈位置)，即自動售票機的屏幕下方的有文字的區(qū)域和檢票處的閘機刷卡處。

表1 各照明場所照度及照度均勻度要求值Table 1 The requirements of illumination and uniformity

依據(jù)GB/T 5700—2008《照明測量方法》，建筑室內(nèi)照明照度測量測點的間距一般在0.5～10 m之間選擇，對于站臺、站廳、通道宜選取5.0 m×5.0 m或10.0 m×10.0 m的橫縱向間距。考慮到地鐵站面積有限，為了更準(zhǔn)確測量照度值，在站臺和站廳照度評價時，我們采取了1.2 m×1.2 m橫縱向間距，橫縱向分別取5個點，考察范圍即為36 m2的面積。在通道照度評價時，亦采取了此間距，不過考慮到面積大小，橫向和縱向分別取4點和5點。需要注意的是，中心布點法的基本原理是：將照度待測區(qū)域劃分為矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格宜為正方形，應(yīng)在矩形網(wǎng)格中心點測量照度，如圖1所示。

圖1 中心布點法示意圖Fig.1 The center point method diagram

中心布點法的平均照度按式(1)計算。

(1)

式中Eav為平均照度；Ei為在第i個測量點上的照度；M為縱向測點數(shù)；N為橫向測點數(shù)。

照度均勻度按式(2)計算。

U=Emin/Eav

(2)

式中U為照度均勻度；Emin為測量點的最小照度值；Eav為平均照度。

根據(jù)以上的測試方法，我們對該地鐵站LED節(jié)能改造后的現(xiàn)場照度和均勻度進行了考核，結(jié)果如表2所示。

表2 廣州市某地鐵站各照明場所照度和照度均勻度評價結(jié)果表Table 2 Table on the evaluation results of illumination and uniformity of the lighting places of a subway station in Guangzhou

對比表1中的照度和照度均勻度要求值，可以看到上述照明場所都是滿足要求的。對于檢票處和自動售票處，由于考核的區(qū)域覆蓋的面積較小，因此其照度均勻度十分高。而對于地面樓梯和站內(nèi)樓梯，由于沿著樓梯縱向跨越的距離很長，而且某段樓梯上方?jīng)]有布置燈具或天花板高度高矮不一，這些都是導(dǎo)致其照度均勻度較低的原因。在實際測試過程中，考慮到地面樓梯與地鐵站出口直接連接，因此需要在晚上進行測試，以減小外界自然光對測試數(shù)據(jù)的影響。

3 照明光源顏色的評價

GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》中指出光源的顏色也要納入考核的范疇，其中主要考核指標(biāo)為光源的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)。表3是地鐵站各照明場所相關(guān)色溫和顯色指數(shù)的要求值?？梢钥吹皆诒疚脑u價考核幾個照明場所中，標(biāo)準(zhǔn)中對其相關(guān)色溫和顯指的要求是相同。

GB/T 5700—2008《照明測量方法》指出，相關(guān)色溫和顯色指數(shù)的測量，每個功能區(qū)測量點不宜少于3個點。當(dāng)采用不同種類光源混合照明時既要分別測量每種光源的相關(guān)色溫和顯指，也要測量混合后的相關(guān)色溫和顯指。在本文的評價中，該地鐵站采用了2款LED面板燈，均來自同一生產(chǎn)廠家，采用相同的燈珠，而且2款燈除了燈珠數(shù)量、整燈功率不一樣外，其余均相同。因此，理論上講各個照明場所的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)應(yīng)大致相同。為了更好的考核光源的相關(guān)色溫和顯色性，我們采取“九點法”進行測試，即橫向和縱向分別選取3個點，采樣間距為2 m×2 m。測試結(jié)果如表4所示。

表3 各照明場所相關(guān)色溫和顯色指數(shù)要求值Table 3 The requirements of related color temperature and color rendering index of lighting places

表4 站廳區(qū)域相關(guān)色溫和顯色指數(shù)測試值Table 4 Thecorrelated color temperature and color index test value of station hall area

由表4的數(shù)值可以看到，該地鐵站站廳的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)是符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的。我們還對站臺及通道場所做了同樣的測試，得出的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)也是基本一致的。因此，可以判定該地鐵站的光源顏色滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

4 眩光限制的評價

由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細部或目標(biāo)能力的視覺現(xiàn)象，稱為眩光。優(yōu)秀的照明設(shè)計，除保證照度、均勻度等要求外，眩光特別是不舒適眩光的控制也是非常重要的。GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》指出地鐵站安裝的燈具應(yīng)考慮眩光限制。標(biāo)準(zhǔn)中不僅規(guī)定了直接型燈具的最小遮光角，而且還規(guī)定了不舒適眩光應(yīng)采用統(tǒng)一眩光值(UGR)來評價。直接型燈具的遮光角應(yīng)符合表5的規(guī)定。

表5 直接型燈具的最小遮光角Table 5 The minimum shading angle of direct lighting

本文所評價的地鐵站采用的2款LED面板燈除了燈珠數(shù)量和整燈功率外，其余均相同。我們使用亮度計對其光源表面的平均亮度進行了測試，其中A型號面板燈(額定功率40 W)平均亮度為2831 cd/m2，B型號面板燈(額定功率25 W)平均亮度為1605 cd/m2。兩款燈具遮光角均為11°，遮光角的計算方法具體可參照GB/T 29293—2012《LED筒燈性能測量方法》對于眩光控制的說明。根據(jù)表5的數(shù)據(jù)，可以看到該兩款燈具的遮光角是滿足要求的。這里需說明一下的是：該地鐵站使用的LED面板燈并不是使用裸光源直接照明，而是采用具有高透光率的導(dǎo)光板。優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)光板可以使燈具表面的發(fā)光更加均勻，投射范圍更大，出光更加柔和，較好的解決了燈具效率與舒適性、眩光的矛盾[2]。如果在遮光角考核時，添加Lav<5和5

當(dāng)然也可以通過測試統(tǒng)一眩光值(UGR)來評價眩光限制的情況。UGR有一定的應(yīng)用條件：適用于簡單的立方形房間的一般照明裝置設(shè)計，不適用于采用間接照明和發(fā)光天棚的房間；適用于同一類燈具為均勻等間距布置；燈具為雙對稱配光等。UGR的詳細測試方法和公式可以參見GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》的附錄F。在本次評價中，選取站廳中比較有代表性的一塊區(qū)域進行UGR測試，其結(jié)果如表6所示。

表6 站廳層的UGR測試數(shù)據(jù)Table 6 The UGR test data of Station hall layer

注：其中H、T、R分別表示UGR位置指數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)中垂直、橫向和縱向的坐標(biāo)值。

標(biāo)準(zhǔn)中指出站廳的UGR要求值不高于22，本次考核值為17.0，結(jié)合對于遮光角的評價結(jié)果，可以判定該地鐵站站廳的眩光控制是滿足國家要求的。以此方法還可以繼續(xù)對站臺、通道等乘客主要通行場所的眩光控制水平進行評價。

5 照明節(jié)能的評價

照明節(jié)能應(yīng)采用照明場所一般照明的照明功率密度(LPD)來考核[7]。照明功率密度可由式(3)求出。

(3)式中LPD為照明功率密度，單位為W/m2；Pi為被測量照明場所的第i單個照明燈具的輸入功率，單位為W；S為被測量照明場所的面積，單位為m2。

根據(jù)公式(3)和LED燈具現(xiàn)場實際安裝規(guī)格和數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果，得到的測試數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 站臺和站廳照明功率密度測試數(shù)據(jù)Table 7 Station and station lighting power density test data

可以看到，該地鐵站站臺和站廳LPD是滿足國家要求的。需要注意的是，這里的標(biāo)準(zhǔn)要求值是專門根據(jù)LED燈具提出的，參見CSA 010—2011 《地鐵場所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》，傳統(tǒng)熒光燈具的要求值遠高于此值。

6 結(jié)語

本文以廣州市某一地鐵站為例，全面系統(tǒng)的對該地鐵站LED照明改造后的一般照明質(zhì)量進行評價，總結(jié)并歸納了一套簡單實用的地鐵站一般照明質(zhì)量評價方法。本文主要考核了出入口樓梯、通道、站內(nèi)樓梯、自動售票機、檢票處、站廳和站臺等7處主要場景的照度及均勻度、顏色及顯色性、眩光和節(jié)能等方面指標(biāo)。在測試方法的選擇和現(xiàn)場測試方面，本文充分結(jié)合了國家標(biāo)準(zhǔn)要求和現(xiàn)場實際情況的特性，使得本評價方法具有較高的實用性，希望對今后國內(nèi)地鐵站和公共交通候車大廳等場所的LED節(jié)能改造照明質(zhì)量評價有所借鑒。

[1] 俞建峰，顧高浪，陶宏錦. LED照明產(chǎn)品質(zhì)量控制與國際認證[M].北京：人民郵電出版社，2012.

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[4] 照明測量方法：GB/T 5700—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[5] 城市軌道交通照明：GB/T 16275—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[6] 地鐵場所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范CSA 010—2011[S].北京：CSA，2011.

[7] 莊金迅，劉原. 淺談影響城市地鐵站照明能耗的照明標(biāo)準(zhǔn)[J].照明工程學(xué)報，2011,22(5)：82-85.

Quality Evaluation Method for LED Lighting Renovation Project of Subway Stations in Guangzhou

ZHAO Haozhi, LIU Ju, WANG Shen, JIANG Chunxu

(ChinaCEPREILaboratory,Guangzhou510610，China)

In this paper,according to the standardsMeasurementMethodsforLighting,UrbanRailTransitLightingandTechnicalSpecificationforLEDLampsUsedforLightinginSubwayStation,a subway station in Guangzhou was evaluated on the LED lighting renovation project quality. In combination with the actual situation of the subway station, the illumination and uniformity, color and color rendering, glare and energy saving and other indicators were tested. A more detailed evaluation method for the quality of subway station lighting is summarized.

subway station; LED lighting; illumination; glare; energy saving

TP391.4

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.008