鐵路站房內(nèi)的環(huán)境照明設(shè)計(jì)研究

蘭慧青

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

1 引言

鐵路站房運(yùn)營時(shí)間長、能耗多，應(yīng)采用高效光源燈具。作為國家大力提倡的綠色、節(jié)能并逐步實(shí)現(xiàn)落地的照明光源，LED光源的優(yōu)點(diǎn)有：壽命長，后期維護(hù)頻率低。站房高大空間燈具安裝高度高，維護(hù)難度大，更新成本高，燈具壽命長能降低長期維護(hù)頻率，間接節(jié)約了運(yùn)營成本。另外，LED光源表現(xiàn)形式多樣化，燈具樣式豐富，能呈現(xiàn)豐富的動(dòng)態(tài)效果，發(fā)出多種顏色的光，視覺效果佳，呈現(xiàn)出溫馨舒適的光環(huán)境。本文以竣工的某鐵路站房為例，研討某鐵路站房LED照明在功能、經(jīng)濟(jì)性及舒適美觀方面的效用。

2 站房照明與節(jié)能

2.1 照明設(shè)計(jì)功能性探究

站房照明功能性的滿足需按照不同類型空間進(jìn)行探討。GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、TB 10008—2015《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《鐵路客站站房照明設(shè)計(jì)細(xì)則》中羅列了站房典型區(qū)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)要求。以該鐵路站房為例，結(jié)合空間吊頂裝飾設(shè)計(jì)，LED照明在站房4類典型空間中的燈具選型、安裝樣式等設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1。表1中體現(xiàn)了站房照明設(shè)計(jì)中4組不同空間中照明設(shè)計(jì)選用的燈具功率、數(shù)量、色溫、光通量及燈具安裝樣式。4組空間中，候車大廳作為頂棚高度大于12 m的大空間，選用大功率LED照明，減少了燈具點(diǎn)位的安裝，在滿足照度要求的前提下，同樣層高情況下，要達(dá)到同一照度指標(biāo)，大功率的燈具平均功率密度值更低，更節(jié)能并減少了燈具使用數(shù)量，減少燈具投資及降低維護(hù)頻率[1]。盡管大功率LED燈具相比較小功率LED燈具，大功率燈具芯片熱量集中，需要一定散熱裝置，成本比較高，但在大空間照明設(shè)計(jì)中，燈具個(gè)數(shù)減少及照明美觀效果的提升所節(jié)約的投資及維護(hù)費(fèi)用將超過添加散熱裝置所產(chǎn)生的費(fèi)用。地下通廊、售票廳及站臺(tái)無柱雨棚頂棚距地高度在5～9 m，采用筒燈。4組空間照明燈具色溫統(tǒng)一選用4000 K，發(fā)出暖白的光，適宜在鐵路站房公共空間中使用。光通量的設(shè)計(jì)105 lm/W是結(jié)合了照度需求和市場中燈具廠家所能提供的光通量參數(shù)，綜合得出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此作為設(shè)計(jì)驗(yàn)收的依據(jù)。

表1 某站房典型空間照明設(shè)計(jì)指標(biāo)

照明設(shè)計(jì)中照度及均勻度指標(biāo)是檢測照明設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵指標(biāo)，由表2照度對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，維護(hù)系統(tǒng)為0.7的4組區(qū)域LED照明設(shè)計(jì)在Dialux軟件模擬計(jì)算出的照度值全部大于相應(yīng)空間的規(guī)范照度標(biāo)準(zhǔn)值，滿足功能要求。照度均勻度模擬計(jì)算值全部大于規(guī)范均勻度標(biāo)準(zhǔn)。

表2 某站房典型空間照明設(shè)計(jì)值&規(guī)范值對(duì)比

候車大廳、地下通廊、售票廳、站臺(tái)雨棚（無柱）4類站房典型空間的照度色域圖見圖1～圖4。

圖1 售票廳色域圖

圖2 地下通廊色域圖

圖3 無柱雨棚色域圖

圖4 候車大廳色域圖

綜和站房不同空間的照明設(shè)計(jì)照模擬結(jié)果和色域圖分析，LED照明完全可以滿足鐵路站房功能性使用的要求，考慮到LED光源存在的節(jié)能及高效特點(diǎn)，未來鐵路站房將會(huì)更多地使用LED光源。

2.2 照明設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)節(jié)能性探究

2.2.1 使用綠色LED光源節(jié)能

近年來，鐵路站房常用的光源為熒光燈、金鹵燈以及LED光源[2]?！癓ED光源光效120～250 lm/w，熒光燈50～120 lm/w，金鹵燈50～80 lm/w[3]”。實(shí)際中該鐵路站房照明設(shè)計(jì)已經(jīng)采用了新型LED光源，并對(duì)照節(jié)能規(guī)范做出合理設(shè)計(jì)，國家規(guī)范中對(duì)于節(jié)能方向的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為功率密度限值，2022年4月起，GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》對(duì)功率密度限值實(shí)行統(tǒng)一規(guī)定限值，GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》部分有關(guān)節(jié)能的強(qiáng)制條文取消，取消現(xiàn)行值與目標(biāo)值的區(qū)分。以本文中的鐵路站房實(shí)際案例對(duì)照，根據(jù)表2中的模擬結(jié)果可知，在功率密度方面，4類空間的設(shè)計(jì)功率密度值除雨棚略小于規(guī)范目標(biāo)值之外，均大幅小于功率密度規(guī)范目標(biāo)值。

總的來說，使用LED光源節(jié)省了電量，節(jié)省了運(yùn)營成本。以建筑面積為100 m2室內(nèi)空間為例，吊頂高度5 m，照度同為300 lx，需設(shè)置32 W LED燈具25盞或36 W熒光燈36盞。照明功率密度分別為8 W/m2，13 W/m2。采用LED照明比熒光燈照明節(jié)約5 W/m2。以某站房建筑規(guī)模計(jì)算，49 927.3 m2節(jié)約用電量249 kW，以每天亮燈12 h，每年亮燈250 d計(jì)算，每天用電量節(jié)省12×249=2 988 kW·h，每年節(jié)省電量250×2 988=747 000 kW·h。

2.2.2 利用智能控制方式節(jié)電

智能照明控制方式是幫助鐵路站房實(shí)現(xiàn)節(jié)約運(yùn)營費(fèi)用，間接節(jié)約投資并實(shí)現(xiàn)高效管理的一種方法。本文中的鐵路站房照明采用集中控制和就地控制兩種方式。站房照明集中控制采用智能照明控制系統(tǒng)，智能照明主機(jī)設(shè)于消防控制室。對(duì)候車大廳、售票廳、進(jìn)站廣廳、地下通廊及站臺(tái)雨棚等公共區(qū)大空間采用集中控制方式，且納入BAS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)消防控制室統(tǒng)一控制公共區(qū)照明的需求。

智能照明控制系統(tǒng)按日照強(qiáng)度和時(shí)間參數(shù)等因素通過開關(guān)控制模塊控制不同區(qū)域照明，結(jié)合鐵路站房特定的照明需求，控制站房照明的亮度和開關(guān)時(shí)間，可以避免照明長時(shí)間開啟產(chǎn)生的資源浪費(fèi)。從站房使用管理角度分析，智能照明系統(tǒng)提供了一種便捷、安全及穩(wěn)定的控制方法[4]，提升了鐵路站房的信息化程度，通過通信接口與BAS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)管理，在保持照明運(yùn)行良好的情況下，可同時(shí)減少人力成本開支。

2.2.3 其他可采用的節(jié)能模式

鐵路站房經(jīng)濟(jì)性的實(shí)現(xiàn)還可通過以下方式實(shí)現(xiàn)：（1）采用直接照明。選用直接型燈具，光效最高，節(jié)能效果明顯。（2）選擇窄配光燈具。窄配光燈具所發(fā)出的光投射到特定的范圍，使得燈具數(shù)量減少，功率降低，提高大空間照明效率。（3）內(nèi)投光利用自然光。站房照明設(shè)計(jì)中，適當(dāng)結(jié)合建筑及不同的裝修特點(diǎn)，并且在白天利用自然光，在站房通廊等帶有燈牌及廣告牌的區(qū)域利用燈箱光照，也是一種節(jié)能降本的有效方式。

3 站房照明光環(huán)境優(yōu)化

3.1 站房的光環(huán)境組成

站房的功能已經(jīng)由最初的候車功能發(fā)展成為多功能的空間，在此旅客除了候車之外還有等候、購物、交流等較多的社會(huì)功能需求。因此，站房的照明已經(jīng)不僅是地面的垂直照明需求，已經(jīng)延伸到對(duì)整個(gè)空間的照明，包括地面、頂棚以及人視線停留時(shí)間較多的立面。站房的照明可以分為地面照明、天花照明（間接照明）、立面照明。地面照明需滿足基本的規(guī)范要求；間接照明是在夜晚對(duì)整個(gè)空間明亮度的提升；立面照明是與站內(nèi)店鋪結(jié)合提供更好的視覺感受。

3.2 國內(nèi)外站房照明對(duì)標(biāo)分析

國外的鐵路候車大廳，集合諸多商業(yè)和其他功能，除了對(duì)地面本身的照明之外，會(huì)針對(duì)注重建筑和空間本身的構(gòu)造進(jìn)行照明提亮。國內(nèi)大部分站房，照明以天花下照筒燈的功能照明為主，旨在滿足站房的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。地面照明滿足所有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，立面以店鋪?zhàn)约旱膬?nèi)透光為主。國內(nèi)少部分站房，對(duì)吊頂和立面做了間接照明及裝飾性照明，提升了整體的站房光環(huán)境品質(zhì)。

3.3 某站房光環(huán)境優(yōu)化

某站房光環(huán)境提升有兩大方面：一是利用間接照明照亮有造型感的天花，既突出了建筑造型美感，又提升整體空間亮度。天花造型的層次更加清晰，鋁方通包裹的吊頂和采光頂部分，在夜晚也可以呈現(xiàn)給旅客。二是立面穿孔鋁板后暗藏?zé)魩戳链┛卒X板，讓整體立面不再沉悶，與店鋪的內(nèi)透光和店鋪光相結(jié)合，讓旅客在候車時(shí)有更好的購物和餐飲體驗(yàn)，以及舒適的停留體驗(yàn)。某站房光環(huán)境優(yōu)化效果圖如圖5～圖8所示。

圖5 某站純天花下照燈系統(tǒng)示意

圖8 補(bǔ)充天花間接照明及立面提升照明效果圖

圖6 某站天花間接照明及立面提升照明系統(tǒng)示意

圖7 某站純天花下照燈照明效果圖

4 結(jié)語

對(duì)鐵路站房進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，主要包括光源選擇、燈具選型與照度計(jì)算。鐵路站房照明設(shè)計(jì)建議如下：燈具安裝高度在9 m以下的區(qū)域設(shè)置LED筒燈，燈具安裝高度在9 m以上設(shè)置LED泛光燈，而對(duì)于建筑高度接近20 m的超大空間，通過增加燈具安裝點(diǎn)位達(dá)到增強(qiáng)照度的目的。對(duì)于售票窗口、售票工作臺(tái)等照度要求較高的區(qū)域，增加筒燈作為局部照明，增強(qiáng)該區(qū)域照度。

照明設(shè)計(jì)功能性的滿足建立在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范中的要求上。站房候車廳空間較高，安裝在其頂棚鋁單板裝飾縫內(nèi)部的燈具更換維護(hù)困難，除了采用長壽命，高品質(zhì)的LED燈具，站房還設(shè)計(jì)了維修馬道來緩解更換和維護(hù)的不便，減少維護(hù)費(fèi)用。馬道檢修不到的燈具采用升降梯或登高車進(jìn)行維護(hù)更新。

經(jīng)濟(jì)節(jié)能及美觀方面，鐵路站房采用LED光源、利用智能控制照明及利用自然光、廣告燈牌照明的方式節(jié)約成本。站房非重點(diǎn)區(qū)域，未來可多使用光導(dǎo)照明的方式進(jìn)行照明設(shè)計(jì)[5]。從人性化設(shè)計(jì)、美觀及舒適度的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理選取光束角，采用直接間接相結(jié)合的方式是目前較為理想的光環(huán)境設(shè)計(jì)。相比傳統(tǒng)國內(nèi)鐵路站房照明設(shè)計(jì)，采用間接照明及暗藏?zé)魩жS富了站房照明的光環(huán)境，給予旅客舒適的停留體驗(yàn)，夜間景觀照明利用玻璃幕墻形成內(nèi)透光效果，獲得了較好的照明效果，同時(shí)減少了工程投資。

LED在綠色節(jié)能與照明效果上的表現(xiàn)比傳統(tǒng)光源更加突出。盡管現(xiàn)階段LED光源仍缺乏質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系，廠家產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，電氣參數(shù)各不相同。在未來統(tǒng)一LED照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大幅降低LED光源成本以及政府對(duì)于“碳達(dá)峰”“碳中和”政策的貫徹實(shí)施下，LED光源將在未來站房照明設(shè)計(jì)中占據(jù)主要地位。