航站樓大空間照明設(shè)計(jì)和實(shí)施的剖析

王 秋 香

(河南省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司, 河南 鄭州 451161)

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航站樓大空間照明設(shè)計(jì)和實(shí)施的剖析

王 秋 香

(河南省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司, 河南 鄭州 451161)

介紹了鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓大空間照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施,從航站樓高大空間照明、燈具選型、布置安裝、燈具維護(hù)、應(yīng)急照明、配電及控制等方面進(jìn)行了探討。重點(diǎn)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(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題,實(shí)際應(yīng)用效果滿足國(guó)家規(guī)范的要求,并達(dá)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(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及與國(guó)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(gè)性、節(jié)能等多方面發(fā)展,故對(duì)照明設(shè)計(jì)和施工提出了新的要求。為了能更好地完成照明設(shè)計(jì)與施工,需要對(duì)建筑空間、裝修材料、燈具產(chǎn)品等有更深的了解,同時(shí)還要考慮工程造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)等方面的因素。本文介紹了鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓大空間照明設(shè)計(jì)與實(shí)施,以期為電氣設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 項(xiàng)目概況

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

圖1 鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)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(xué)、功能需求、環(huán)境舒適等要求,同時(shí)還應(yīng)方便以后的運(yùn)營(yíng)及維護(hù)。目前機(jī)場(chǎng)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(guò)合理選擇燈具數(shù)量、功率及燈具配光曲線,以達(dá)到均勻的地面照度;缺點(diǎn)是配線距離長(zhǎng),燈具安裝及維護(hù)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(guò)頂棚的二次反射來(lái)達(dá)到要求的地面照度。為保證地面照度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,頂棚的照度值會(huì)很高,整個(gè)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?yàn)樯仙涔?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(hù)較方便,配線簡(jiǎn)單。

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

鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)T1航站樓離港大廳原來(lái)采用的是間接照明方式,很好地滿足了建筑裝飾風(fēng)格要求,投入初期效果很好。運(yùn)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(duì)建筑的整體效果沒有影響。雖然燈具安裝最高處已達(dá)到了21 m,燈具安裝及維護(hù)有困難,配線距離超長(zhǎng),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(huì)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(dá)到理想的照明效果,模擬計(jì)算結(jié)果也證實(shí)了這點(diǎn)。另外,建筑師無(wú)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(zhǎng)、低污染、低功耗、啟動(dòng)時(shí)間快和抗沖擊等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在道路照明、景觀照明等領(lǐng)域。目前,國(guó)內(nèi)大型機(jī)場(chǎng)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(jì)、LED封裝技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量都會(huì)直接影響燈具的使用壽命。選購(gòu)LED燈具應(yīng)注意以下方面問(wèn)題:

(1) 燈具散熱問(wèn)題。要保證LED光源能達(dá)到5萬(wàn)h壽命,燈具散熱設(shè)計(jì)至關(guān)重要。LED燈具將電能轉(zhuǎn)換成光能的同時(shí)還有部分轉(zhuǎn)換成熱能,如果不能將熱量導(dǎo)出燈具外,這些熱量會(huì)影響LED的發(fā)光效率,導(dǎo)致嚴(yán)重光衰。所以,在燈具選擇時(shí)應(yīng)注意燈具散熱必須是結(jié)構(gòu)性散熱設(shè)計(jì),且散熱設(shè)計(jì)合理,不僅是通過(guò)外加散熱扇來(lái)解決燈具散熱問(wèn)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(huì)導(dǎo)致光損失嚴(yán)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(chǎng)的封裝結(jié)構(gòu),品種多,技術(shù)成熟度較高,缺點(diǎn)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(qiáng)、自動(dòng)化易于實(shí)現(xiàn)、高頻特性好等優(yōu)點(diǎn),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(jìn)行引線的鍵合,最后使用有機(jī)膠將芯片和引線包裝保護(hù)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(lái)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(duì)較低,可以在一個(gè)封裝內(nèi)組裝多個(gè)LED 芯片,是未來(lái)大功率LED封裝的方向。

(3) 大功率LED燈具驅(qū)動(dòng)電源。大功率LED燈具驅(qū)動(dòng)電源多采用恒流式驅(qū)動(dòng)方式。LED的使用壽命為5～10萬(wàn)h,而驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命通常為2～3 a,如果按5萬(wàn)h連續(xù)點(diǎn)亮算,則要達(dá)到6 a質(zhì)保年限的驅(qū)動(dòng)電源價(jià)格應(yīng)是普通驅(qū)動(dòng)電源的4～6倍。所以在選定燈具時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)保年限。

另外,驅(qū)動(dòng)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(shí)具有短路、過(guò)負(fù)荷、過(guò)壓、輸出開路保護(hù)、輸入輸出隔離等功能。

根據(jù)設(shè)計(jì)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(hù)等級(jí)IP65/IK07電器等級(jí)Ⅰ材料燈體：高壓鑄鋁密封：耐熱硅橡膠圈透鏡：光學(xué)級(jí)PMMA面蓋：高透過(guò)率鋼化玻璃適用環(huán)境溫度/℃-40～50燈具壽命/h50000(LM70)驅(qū)動(dòng)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(chǎng)所主要有離港大廳和候機(jī)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(jī)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(jì)性等問(wèn)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(xué)、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(guò)照度模擬計(jì)算后,雖然照度均勻度不如第一種方案,但各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]中對(duì)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?yàn)榉?無(wú)陰影區(qū)域?yàn)槠桨?燈具安裝在相鄰的3塊平板吊頂上,每個(gè)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(chǎng)地條件限制,后者投資造價(jià)成本過(guò)高。

綜合考慮后,離港大廳的高度超過(guò)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(zhǎng)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(gè)檢修平臺(tái),但由于受鋼結(jié)構(gòu)屋面網(wǎng)架桿件的限制,馬道和平臺(tái)無(wú)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(guò)施工方、設(shè)計(jì)方、建設(shè)方研究討論、制作樣品、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),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(jì)

JGJ 243—2011《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]規(guī)定:大空間及公共場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置備用照明,用以確保當(dāng)正常照明因故障熄滅后仍可繼續(xù)進(jìn)行正常工作或活動(dòng),其照度值不應(yīng)低于該場(chǎng)所正常照明照度值的20%。目前國(guó)內(nèi)大型機(jī)場(chǎng)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(dòng)的要求,通常只能另設(shè)具有快速啟動(dòng)功能的燈具作為應(yīng)急照明。T2航站樓離港大廳和候機(jī)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(wú)論是由雙電源切換箱還是由EPS電源箱供電的燈具,平時(shí)均可作為正常照明使用,通過(guò)智能照明控制系統(tǒng)控制,火災(zāi)時(shí)由消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)控制點(diǎn)亮。

6 照明配電

T2航站樓離港大廳和候機(jī)廳的正常照明均采用交叉供電方式,可保證一路失電時(shí)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(gè)普通照明配電箱(A、B配電箱)和1個(gè)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(dǎo)體,分2個(gè)獨(dú)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(wèn)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(guò)控制每個(gè)回路燈具的數(shù)量和加大導(dǎo)線截面來(lái)解決供電線路電壓降問(wèn)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(jī)廳所采用的LED燈具具有可支持?jǐn)?shù)字DALI或模擬1～10 V調(diào)光控制接口,通過(guò)照明控制系統(tǒng)可對(duì)每個(gè)燈具進(jìn)行單燈獨(dú)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(diǎn):

(1) 全壽命恒亮控制。通過(guò)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(yùn)行,在壽命周期內(nèi)逐漸提高功率來(lái)補(bǔ)償LED的光衰,實(shí)現(xiàn)全壽命期間亮度恒定,延長(zhǎng)燈具壽命,帶來(lái)節(jié)能效果。

(2) 時(shí)鐘控制?？蓪⒆飨r(shí)間表或日光變更周期預(yù)設(shè)入燈具,在不同時(shí)間段自動(dòng)實(shí)現(xiàn)照明亮暗的調(diào)節(jié),有效降低能耗。燈具集成的Dynadimmer時(shí)鐘控制器可以最多提供5級(jí)亮度設(shè)置,同時(shí)每天進(jìn)行獨(dú)立設(shè)定管理。

(3) 壽終警示預(yù)設(shè)。燈具使用時(shí)間會(huì)被自動(dòng)記錄在驅(qū)動(dòng)器中,當(dāng)燈具達(dá)到預(yù)設(shè)的壽終使用時(shí)間時(shí),壽終警示信號(hào)將被激活,提醒用戶更換新燈具。 壽終警示激活時(shí)間可以按每500 h的增量進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)?shù)竭_(dá)激活點(diǎn)時(shí),燈具會(huì)持續(xù)明暗閃爍2.5 s后正常運(yùn)行,以后每次開燈都會(huì)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(diǎn)之一是瞬時(shí)啟動(dòng),開啟瞬時(shí)即達(dá)到100%亮度。對(duì)于某些特定應(yīng)用場(chǎng)合,高功率LED燈具的瞬時(shí)全亮?xí)?lái)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(shí)間跨度,確保照明系統(tǒng)在平順和舒適的過(guò)程中達(dá)到全亮,緩沖時(shí)間可設(shè)定為1～30 s。

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

以上控制方式為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)的理想控制方案。由于受工程造價(jià)限制,該工程未能完全采用這些控制方案,而是僅通過(guò)一套與公共照明共用的智能照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。

8 結(jié) 語(yǔ)

介紹了鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓大空間照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施,剖析了采用大功率LED燈具的可行性和實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。與其他同類照明場(chǎng)所相比較,實(shí)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(jì)標(biāo)準(zhǔn): GB 50034—2013[S].

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

[3] 邵民杰,王偉宏,倪云茹,等.機(jī)場(chǎng)航站樓大空間照明的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略[J].照明工程學(xué)報(bào),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(jí)工程師,從事機(jī)場(chǎng)建設(shè)管理工作。

TU 113.6

B

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)