基于照明改造實例的會議室照明質量提升方法

羅運有，鄒曉銳，戢太喜，丁 軍，余 鵬

(廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510500)

引言

在形成辦公空間的諸多環(huán)境因素中，光環(huán)境被認為是最為重要的因素之一。辦公建筑照明的重點是創(chuàng)造明亮舒適的光環(huán)境，以提高工作人員的工作積極性，提高工作效率。舒適健康的照明環(huán)境不僅能使人精神愉悅，提高工作效率，還能避免因光環(huán)境不適對身體造成的傷害[1-3]。

為開展照明改造，本文首先對會議室的照明環(huán)境及燈具情況進行了調研測試。其次，在室內照明環(huán)境現(xiàn)狀與改造工程限制條件的基礎上，確立了燈具的選型策略，并通過照明模擬預估了改造效果，制定了照明改造方案。最后，根據(jù)現(xiàn)場測試，驗證了照明質量的提升情況，并進行了對比分析。

基于上述改造項目實例，本文得出了一些適用于會議室照明改造的燈具選型方法，為辦公建筑中同類會議室的照明改造提供了參考案例。

1 照明改造房間概況

1.1 照明改造要求與目標

改造會議室的室內照明燈具類型主要為0.6 m和1.2 m的T8燈管、6～8寸的筒燈以及MR射燈。改造前會議室的燈具存在能耗高、壽命短、嚴重光衰老化及損壞等問題，同時室內照明質量也欠佳。因此，照明改造的總體目標是綜合提升室內照明質量并實現(xiàn)照明節(jié)能。

考慮到會議室的實際情況，建筑室內的電氣布線、吊頂結構等均早已完成安裝并正常使用，因此照明改造將采用對現(xiàn)有燈具進行同類替換的方式開展實施。改造后室內照明質量要求見表1，改造燈具選型要求見表2。

表1 改造后照明質量要求Table 1 Requirements of illuminating quality in retrofit

注：改造后室內照明質量的各項參數(shù)除滿足國家標準以外，同時應不低于改造前

表2 改造燈具選型要求Table 2 Requirements of lamp style selection in retrofit

1.2 房間構型與燈具布設

會議室為近似正六邊形的高大無外窗空間，邊長約為10 m，面積約為260 m2，所有燈具均安裝于頂部平面，采用吊頂暗裝，并按圓環(huán)形或六邊形陣列形式布置。為方便描述，本文根據(jù)燈具的類型及安裝形式將會議室燈具的布設位置由內至外依次劃分為①內部、②中部、③外部和④邊緣4個區(qū)域，具體情況見圖1和表3。

圖1 會議室區(qū)域劃分及燈具分布平面圖Fig.1 Plan for regional division and lamps arrangement of conference room

表3 會議室區(qū)域劃分及燈具情況簡述Table 3 Brief introduction for regional division and lamps arrangement of conference room

會議室內部區(qū)域的地板距天花板距離為4.2 m；中部區(qū)域的地板距天花板距離為3.8 m；外部和邊緣區(qū)域地板距天花板距離為3.5 m。會議室燈具布設的詳細情況見表4、表5。

1.3 室內照明環(huán)境現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場照明測試，改造前會議室的外部及邊緣區(qū)域的照度值較低；同時，會議室的整體照度均勻度也偏小，不滿足標準要求。會議室的照明參數(shù)見表6，照度分布情況見圖7。

由于會議室的照度均勻度和顯色指數(shù)未達到標準要求，本文將利用Dialux軟件，通過調整優(yōu)化燈具的光效參數(shù)，模擬改造后會議室的照明情況，并據(jù)此制定照明改造的燈具選型方案。

表4 改造前會議室燈具的詳細情況Table 4 The details of the lamps of conference room before lighting retrofit

表5 改造后會議室燈具的詳細情況Table 5 The details of the lamps of conference room after lighting retrofit

表6 會議室改造前照明參數(shù)實測值Table 6 Lighting parameters of the conference room measured before retrofit

2 改造燈具選型策略

2.1 改造燈具選型方法

為實現(xiàn)室內照度分布的優(yōu)化，可以通過改變燈具的布設形式，提升光源數(shù)量或功率等方式[4]，也可以提升燈具光效、優(yōu)化配光曲線。

在燈具投射距離不變的情況下，提升光通量可以提高燈具照射范圍內的平均照度，而擴大光束角則可提升光源在空間各個方向的光強分布均勻性，以加強燈具照射范圍內的照度均勻度。

針對會議室部分區(qū)域照度值較小、整體均勻度不足和顯色指數(shù)偏低的現(xiàn)狀，本文將采用“提升光通量”和“擴大光束角”兩種燈具選型方法，并依據(jù)燈具的布設區(qū)域及安裝形式進行具體選定，同時保證更換后燈具的顯色指數(shù)大于80，功率低于更換前。會議室內各區(qū)域燈具的選型方法見表7。

表7 改造燈具選型方法Table 7 Method of lamps style selection in retrofit

2.2 備選燈具產(chǎn)品情況

根據(jù)表2所述改造燈具的選型要求，本文選定某品牌4個系列LED燈具產(chǎn)品作為照明改造的備選燈具，具體情況見表8～表10和圖2～圖4。

表8 備選筒燈光學及電氣參數(shù)Table 8 Optical and electrical parameters of the alternative downlight products

表9 備選T8燈管光學及電氣參數(shù)Table 9 Optical and electrical parameters of the alternative T8 tube products

注：燈具光束角在法向測光平面為160°，在軸向豎直測光平面為120°

表10 備選MR16射燈光學及電氣參數(shù)Table 10 Optical and electrical parameters of the alternative MR16 spotlight products

注：該系列燈具有兩種子型號，光束角分別為24°和36°

圖2 備選筒燈的外觀及配光曲線示意圖Fig.2 Exterior and distribution curve flux of the alternative downlight products

圖3 備選T8燈管的外觀及配光曲線示意圖Fig.3 Exterior and distribution curve flux of the alternative T8 tube products

圖4 備選MR16射燈的外觀及配光曲線示意圖Fig.4 Exterior and distribution curve flux of the alternative MR16 spotlight products

3 改造燈具選型方案

3.1 房間模型創(chuàng)建

為簡化模型復雜度，本文在建模時將會議室設置為正六邊形，并忽略了室內桌椅物件和設備器材，未對其建模，同時將房間的內表面材質簡單地分為地板、墻面和天花板三類，各類材質的反射比也均設置為同樣的參數(shù)值，因此所得模擬結果將與實際情況有一定偏差。

會議室照明模擬模型如圖5所示，模擬時主要參數(shù)設定值情況如下：天花板和門的反射比為0.70，墻壁的反射比為0.50，地面的反射比為0.20[5]；燈具維護系數(shù)為0.80，工作面(參考平面)高度為0.75 m，與各面墻壁的距離均為0.5 m[6，7]。

圖5 會議室照明模擬模型Fig.5 Model for illuminating simulation of conference room

3.2 照明模擬分析

根據(jù)表7所述的改造燈具選型方法，結合表8～表10中的備選燈具產(chǎn)品目錄，對室內現(xiàn)有燈具進行同類對應替換，并根據(jù)模擬結果不斷微調燈具選型，最終得到符合表1要求的照明模擬方案。會議室改造后的照度分布梯度預估情況如圖6所示，照明效果預估情況見表11。

圖6 會議室工作面照度分布模擬Fig.6 Illuminance distribution on reference surface of the conference room by simulation

表11 會議室照明效果模擬Table 11 Illuminating quality parameters of the conference room by simulation

3.3 選型方案制定

根據(jù)照明模擬結果對應的燈具參數(shù)設置，會議室的燈具改造選型方案詳見表4、表5。根據(jù)該選型方案，會議室開展了照明改造，以下介紹改造前后的照明質量及照明能耗的變化情況。

4 照明改造實測與分析

1)照明質量變化情況。根據(jù)改造前后的照明測試數(shù)據(jù)，會議室的照明質量及照明能耗變化情況見表12、圖7和圖8。

2)照明改造效果分析。通過選用高光效的LED燈具，改造后會議室的最小照度、平均照度、照度均勻度和顯色指數(shù)均獲得了顯著提升，照明功率密度則大幅降低。

表12 會議室改造前后照明參數(shù)對比Table 12 Comparison on lighting parameters of conference room before and after retrofit

圖7 會議室改造前工作面照度分布實測值Fig.7 Measured value of illuminance distribution on reference surface of conference room before retrofit

圖8 會議室改造后工作面照度分布實測值Fig.8 Measured value of illuminance distribution on reference surface of conference room after retrofit

此外，由于會議室模型的幾何構型和材質反射比設定值與實際情況有偏差，同時現(xiàn)場照明測試存在測量誤差，因此改造后會議室的照明實測效果與模擬效果有一定差異。

1)照明改造情況。根據(jù)改造前后照明測試數(shù)據(jù)對比，會議室的照明質量均獲得了顯著提升：平均照度升高至496 lx，照度均勻度增加至0.61，顯色指數(shù)增大至83.9，照明功率密度減小至19.47 W/m2。

2)照明改造燈具的選型方法。若受到客觀條件限制，照明改造只能通過對既有燈具進行同類替換來實現(xiàn)，則應優(yōu)化燈具的配光曲線，以提高燈具照射范圍內的平均照度、增大燈具照射區(qū)域、提升燈具在空間各個方向光強分布的均勻性。對于布置于房間內部區(qū)域或者采用直接照明的燈具，在其改造選型時宜優(yōu)先考慮擴大燈具的光束角；而對于布置于外部區(qū)域或者采用間接照明的燈具，在其改造選型時宜優(yōu)先考慮提升燈具的光通量。

3)照明改造中新型LED燈具的適用性。通過采用新型LED燈具替換普通熒光燈、白熾燈等傳統(tǒng)燈具，會議室的照明效果獲得了優(yōu)化，照明質量參數(shù)取得了較大提升，照明節(jié)能率超過50%。這說明新型LED燈具相較于傳統(tǒng)燈具的照明效果提升和節(jié)能潛力均較大，可作為照明改造中優(yōu)先選用的產(chǎn)品。