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關鍵詞:標準;試驗;對比
中圖分類號: U463.855 文獻標志碼: A 文章編號:1005-2550(2014)02-0038-04
1 概述
汽車前霧燈主要用于在霧、雪、雨或者塵埃等不同的惡劣氣象條件下的道路照明。因此汽車前霧燈是保證行車安全的重要的主動安全部件之一,汽車前霧燈的國內外主要標準體系有:我國GB標準、歐盟ECE法規(以下簡稱ECE)、美國SAE標準(以下簡稱SAE)、澳大利亞ADR設計規則(以下簡稱ADR)等等,這些標準法規中都對配光性能要求及試驗方法、環境試驗要求有相關的規定,這些規定中有相同點也有不同點,對比它們的異同對于研究汽車前霧燈設計及試驗檢測工作具有重要的意義。
2 標準及試驗方法對比
2.1 前霧燈配光試驗要求
ECE R19/04[1]法規中包含了對B級前霧燈及F3級前霧燈的規定,B級前霧燈光源為燈絲燈泡,F3級前霧燈光源為燈絲燈泡、氣體放電光源、LED光源。ADR 50/02[2]標準和GB相同,目前只有B級前霧燈,而我國新近報批的前霧燈國標中已引入F3級前霧燈,SAE J583-2011[3]標準除了包括非對稱光形前霧燈、對稱光形前霧燈之外,還引入了國際協調F3級前霧燈。
GB4660-2007與ADR 50/02[2]標準中的配光屏幕圖都為B級前霧燈,測量范圍為區域A、B、C、D、E見圖1
圖1 B級前霧燈配光屏幕
ECE R19/04[1]法規中F3級前霧燈的配光屏幕圖與傳統的B級前霧燈不同,見圖2,測量范圍包含點1-10、線1-7、線8L、線8R、線9L、線9R和區域D。測量范圍覆蓋的范圍更廣,要求也更加細致,根據申請者的要求,根據標準要求提供兩只組成一對的前霧燈可單獨進行測試。左燈和右燈讀數的和的一半要滿足表中線6、7、8、9及區域D中的限值。然后,對于線6,這兩個前霧燈至少要滿足表中限值50%的要求。
圖2 F3級前霧燈配光屏幕圖
F3級前霧燈對于截止線的質量也有定量的要求,要求截止線清晰度:在V-V線±1°的位置對截止線的平直部分沿垂線掃描時,截止線的銳度因子G最大的測量值不小于0.08.其中G = (log EV - log E (V + 0.1°)),線性度,截止線用于照準的部分在v-v線兩側左3°到右3°應是水平的。彎曲位置的垂直位置處于V-V線兩側左右3°內的偏差應不超過±0.20°,見圖3、4。
圖3 F3級前霧燈的測試界面
圖4 F3級前霧燈的截止線的形狀和位置
圖5 SAE對稱和非對稱前霧燈的配光屏幕要求
SAE標準要求的前霧燈分為三種:(1)非對稱光型前霧燈:特定的設計同時使用達到需要的光型,其光型相對于V-V線不對稱的前霧燈;(2)對稱光型前霧燈:擁有相對于V-V線對稱光型的前霧燈;(3)協調前霧燈,具有前霧燈功能且協調國際前霧燈要求的前霧燈。其中(1)、(2)的光分布要求圖與B級前霧燈和F3級前霧燈都有所區別,見下圖5,包含點1-6,線1、2、3,區域1。
SAE標準中協調F3級前霧燈的配光屏幕圖見下圖6,測量范圍包含點1-10、線1-7、線8L、線8R、線9L、線9R和區域1。國際協調前霧燈的配光屏幕圖及測試點范圍基本與F3級前霧燈相同,這也說明了汽車燈具的全球協調發展。
圖6 協調前霧燈的配光屏幕要求
從以上各國標準對于前霧燈的配光要求可以看出,隨著前霧燈光源類型的增加,前霧燈的造型及設計的改變,各國標準對于前霧燈的配光性能的要求也增加了新的類別,F3級前霧燈作為一類綜合各種光源的前霧燈將是未來的發展方向,從試驗的角度,F3級前霧燈和以往B級前霧燈最大的區別在于,F3級前霧燈有B級的區域配光限值要求過渡到了點、線和區域的限值要求相結合,除此之外標準中將區分對待配對型前霧燈和非配對型前霧燈,部分測量線如line6、7、8、9及區域D均要求兩燈的平均值滿足限值的要求,對照明區域的要求范圍更寬,對于截止線增加了線性度和梯度的定量限值要求。
2.2 前霧燈環境試驗要求
對于前霧燈的環境試驗,ECE法規、GB及ADR標準要求的前霧燈環境試驗項目:塑料配光鏡材料試驗項目包括:(1)耐溫試驗;(2)光源輻照試驗;(3)耐化學試劑試驗;(4)耐洗滌劑和燃油試驗;(5)機械磨損試驗;(6)涂層附著力試驗。整燈試驗項目包括:(1)機械磨損試驗;(2)配光鏡涂層附著力試驗。
SAE標準有前霧燈的環境試驗項目包括SAE J575[4]中的環境試驗(對于車寬超過2032mm依據標準SAE J2139)中的(1)振動試驗;(2)耐潮濕試驗;(3)防塵試驗;(4)耐腐蝕試驗;(5)耐壓力試驗;(6)耐化學試劑試驗;(7)塑料配光鏡前照燈的磨損試驗;(8)耐溫度循環試驗;(9)耐濕度試驗;(10)內部耐熱試驗,還包括SAEJ1383[5]中光束調整裝置的試驗、SAE J576中塑料配光鏡的材料試驗,以及針對于密封單元的試驗。
從對比看來,ECE法規、SAE標準中F3級前霧燈的配光性能要求是基本相同,說明歐洲及美國的標準正趨于協調,我國國標及ADR標準也在進一步發展,整體趨向于全球的協調發展,而其中美國標準對于前霧燈的環境試驗要求更細致一些,對于零部件的環境試驗項目也更加關注前霧燈的可靠性,這一點值得國內的標準起草者借鑒和學習。
2.3 F3級前霧燈的發展
目前F3級前霧燈發展已經比較成熟,尤其是光源為LED的,如圖所示為一個光源為LED的F3級前霧燈與光源為H8的B級前霧燈的比對,本文所使用試驗設備為德國LMT公司生產的"GO-H1400"全自動燈具配光分析系統。該系統由照度傳感器、測試轉臺、供電電源、控制顯示系統、工業控制計算機等硬件部分組成,試驗轉臺用于安裝燈具,可以實現燈具在三個方向的移動以及繞中心的轉動,通過設置工控機中的系統軟件參數可以對供電電源、轉臺旋轉角度進行控制,照度傳感器采集信號后輸出給工控機進行數據分析處理。
在等照度圖中我們可以看到LED光源的F3級前霧燈已經能夠達到傳統B級前霧燈的照明區域寬度和廣度,照明亮度也可以達到要求。這說明未來F3級前霧燈將會得到飛速的發展。
3 結束語
通過上述我國GB標準、歐洲ECE法規、美國SAE標準、及澳大利亞ADR標準的汽車前霧燈的比對,我們發現汽車前霧燈具新技術的發展促進標準法規的發展(如LED前霧燈),同時燈具的不同標準體系正逐步趨向于全球協調發展。
參考文獻:
[1]ECE R19/ 04. Uniform provisions concerning the approval of power-driven vehicle front fog lamps.
[2]ADR 50/ 00. Vehicle Standard(Australian Design Rule 50/ 00-Front Fog lamps), 2006.
[3]SAE J583-2011, Front fog lamp.
關鍵詞:城市;道路照明;節能措施
1. 前 言
隨著經濟的發展和社會的進步,城市照明設施越來越引起人們的高度重視和社會各方面的關注。因為它在提高城市形象、改善城市環境同時,不可避免的帶來用電費用的大幅增加,增加了各地政府的負擔。因此,在不降低照明標準、滿足更高的照明質量和視覺環境的前提下,城市照明的節能是必要的。
本文結合筆者自身工作實踐,談談城市路燈照明和節能,希望能收到一些社會效益。
2. 道路照明設置
2.1道路照明主要參數計算
2.1.1 路面任一點的照度計算
路面上設置的燈具i對路面任一點P的照度可按式(1)計算:
EPi=Iγβcos3γ/H2 (1)
(1)式中,EPi為燈具i對路面上P點的照度值;Iγβ為對P點的垂直角γ和水平角β在燈具樣本的配光曲線或光強中對應得值;γ為燈具i的光軸與P點光線的夾角;β為P點與光源在水平面內對應的夾角;H為燈具i的安裝高度;照度計算如圖1。
圖1照度計算
一般在道路中,對應于一個點,同時有若干個點光源在該點投有光通量,而在道路設計照明計算時,一般只要求計算該點附近3~4盞燈具的光照疊加值,將疊加后的照度值作為該點的亮度值,如式(2):
EP=ΣEPi (2)
2.1.2 平均照度和均勻度
按燈桿寬度和路面寬度選擇若干個有代表性的點,求出其中的照度值。其中必然會出現極大、極小值。利用式(3)~式(5)可計算平均照度Eav、均勻度E0和縱向均勻度E1:
Eav=(ΣEP)/n(3)
E0=Emin/Eav (4)
E1=Emin/Emax(5)
式中,n為所取采樣點的個數;Emin為所取得采樣點中照度最小的值;Emax為所取得采樣點中照度最大的值。采樣點取得越多,計算值精度就越高。
2.1.3 亮度指標的計算
由亮度系數Q0和照度換算系數P0的公式:
Q0=L/E;P0=E/L=1/Q0 (6)
式中,Q0為路面的亮度系數;P0為路面照度換算系數;L為路面某單元的亮度值;E為路面某單元的照度值。
由式(6)可得路面亮度的計算式(7):
L=Q0E=E/P0 (7)
亮度系數決定于路面的材料性質、光源、光環境和觀察者相對于觀察單元的位置。我國公路行業對水泥混凝土和瀝青路面的P0值取為15和21;在隧道內則改取為13和22。
2.2道路照明設置
2.2.1 照度標準
照度標準是為各類場所制定的人工電氣照明照度水平值,其數值一般指水平照度。多少年積累照度標準的研究,都是依據視角的研究來確定的。我國建國以來照度標準曾修訂過數次,其中一項是1991年的《城市道路照明設計標準》(GJJ45-91)。
衡量照度的指標:照度的好壞除能否看清物體外,還有看清物體的難易程度,心里感覺舒適性等,衡量照度水平要綜合考慮視角功能、舒適感、經絡性、節能等因素。不同的社會條件,不同的地區照度水平可能存在較大的差別。如深圳地區常規做法是將設計照度標準比現行城市道路照明標準高一至兩個等級要求。
照度標準是有分級的,照度級差大體為1.5倍的系數,我國的照度標準的分級如下:0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50~3000Lx。在城市道路照明設計時,可以選用其中的部分標準。新標準的特點:過去以工作面上最低照度為標準,現在改為工作面上平均照度為標準;過去標準是單值,新標準改為照度范圍,更適合實際情況,有利于靈活運用。例如某一級照度標準為75-100-150Lx,其中值100Lx是推薦值,采用75Lx和150Lx均可。照度標準是設計時重要技術參數之一,必須貫徹執行。
2.2.2 主車道照明設置
主車道照明有桿柱式、高桿式、懸索式和高欄式等幾種,通過它們的優缺點對比,采用其中的桿柱式作主車道照明比較合理。而且在實際主車道照明工程中,已被廣泛采用。因為其優點頗多,在桿柱的頂端安裝照明器,桿柱沿道路配置,其特點式照明器可以沿線形任意布置,并能有效地照到路面,也就是說用小光通量的光源就能滿足要求,經絡性、誘導性均比較好。隨著燈具安裝高度的增加,眩光越來越少,整個照明的舒適性相應增加,同時亮度分布面積擴大,得到同樣均勻度所需燈具數量減少。根據以往的經驗,氣體放電燈的桿高,在10~15m是經濟的。照明器的眩光和人眼的位置有關,并與照明器的垂直照度成比例,除限制照明水平方向發光強度外,燈具的安裝高度也有很大影響,當安裝較高時,桿的間距變大,視野內的燈數減少,產生眩光亮度的視角減少,從而使眩光減弱,為了限制眩光,表1給出了按光源光通安裝燈具的最小允許高度值。可作參考。
用于主車道照明的桿柱式結構,包括桿柱、懸臂長度和懸臂仰角(即燈具安裝仰角),桿柱的懸臂有單邊和雙邊兩種,一般單邊懸臂桿柱安裝在車道邊,懸臂伸向車道,雙邊懸臂桿柱一般安裝在車道中央綠化帶,兩懸臂分別伸向來往車道,有些也安裝在車道邊,一懸臂伸向人行道,一懸臂伸向車道。為了獲得主車道合理照度和抑制眩光,保證照明質量,除優選桿柱尺寸外,對懸臂優化尺寸選定同樣重要,一般懸臂外伸的長度是按燈具發光部門長度(即沿道路橫斷方向發光部分的長度)來決定的,CIE建議懸臂長度不能超過桿柱高度1/4,比較具體要求見表2。
表2桿柱懸臂外伸部分光度選擇表
懸臂傾斜角度(即燈具安裝傾角)選擇,應當重視車道和人行道照明器的光通分配,必須使車道和人行道有相同的寬度,因而照明器盡量采用水平安裝。因為傾角較大時,會增加眩光,慢車道和人行道的亮度降低。實踐證明,懸臂傾角可以作成5°或15°,一般選在5°以下合理。傾角過大,雖然車道側的照明利用率增加,但人行道的照明利用率則下降。
3. 城市道路照明的節能措施
城市路燈照明節能的渠道方法很多,綜合起來節電效果較好的有光源合理選擇、先進的設計、控制系統合理、提高功率因數和定期維護等幾項,分述如下:
3.1光源的選擇
選用節約電能的光源和燈具,是節電的重要內容,所以要選擇經濟性好,消耗電能和投資、維護費用低、發光效率高、壽命長、光色和顯色性好、光通量高、氣體放電等配套的鎮流器,啟動設備等性能要好的光源。如表3可以參考:
光源和燈具的合理選擇,對節約電能影響很大,如選擇不當,電能損失可高達30~40%,反之,就可以大大節約資金。
光源的發展大約分為三代:白熾燈為第一代,熒光燈和高壓汞燈為第二代,高壓鈉燈為第三代。從4可見,高壓鈉燈的發光效率和壽命最高,效率是高壓汞燈的2~2.3倍,壽命是4~4.8倍,效率是白熾燈5.6~11倍,壽命是16~24倍。用高壓的鈉燈取代白熾燈,可節約電能80%以上,代替高壓汞燈可節電60%。同時高壓鈉燈還具有結構牢固、抗繡蝕能力強,技術性能穩定、光通維持性好,維護系數高、透光性強等優點。所以高壓鈉燈已成為被廣泛采用的光源,城市路燈照明已大量采用。
3.2合理的道路照明設計
道路照明設計應遵循國家的規范和標準,設計前要做好調研工作,調研道路的種類、路線形式、道路平剖面、路面反射率和交通情況,區別主干及分支道路、管理形式,推算交通量與行車速度。特別要注意重要交叉點,人行橫道的附近情況,其次調查道路周圍有關情況、氣象條件、供電電源等。重視影響道路照明設計質量的主要因素:①路面的平均亮度;②路面亮度分布的均勻程度;③采用照明器的技術指標與眩光抑制程度;④道路照明器布置的誘導性等。合理的道路照明設計十分重要,如果圖紙有缺陷或設備選擇不當,都會造成損失,損失就造成浪費。
3.3控制路燈的設置更合理
控制路燈的開關,要控制方便、準確和安全,不管采用人工、時鐘自控、光電自控或微機控制的啟閉時間都要準確,這是可以節電的一個方面。以某市為例,裝燈容量從97年底統計為700kW,如果控制路燈啟閉時間不精確,提前亮燈或延遲熄燈都會浪費電能。以每天少亮燈5min計算,每年可以節電2180kWh;采用自動時間控制開關控半夜燈和長夜燈,當夜深行人、車輛少時,自動控制路燈熄滅一半(照度是適當降低些,但不影響道路照明正常使用),亦可以節約電能;在老的路燈照明線路上,因歷史原因,當初可能未考慮節能或考慮得不全面,可以在原來的線路加裝節能裝置,據測試可以節電20%左右;在某些電壓波動較大的線路,當用電設備少時,電壓升高,不利節能,可以考慮增加穩壓器控制電源電壓達到穩定,同樣可以收到節能效果。控制路燈節能例子很多,難于盡舉。
3.4降低照明線路無功損耗和縮小供電半徑
現在隨著供電質量不斷提高,電網電壓日趨穩定正常,而到下半夜當用電明顯減少時,供電電壓升高較多,則照明用電量的功耗也隨之上升。這樣不但縮短了光源的壽命,也增加了不必要的能量消耗。現在有關單位研制了一種節能器,安裝在照明線路內,能按照用戶設置的電壓值自動投入運行,當電網電壓低于設置電壓時,負載電壓直接由電網供電,節能器不參加工作,當電網電壓高于設置電壓時,節能器自動投入工作,電網電壓經節能器降壓供給負載,使照明設備始終在額定電壓下運行。而且,節能器本身功率損耗極小,這也節省了照明設備的電能消耗。
3.5路燈系統和燈具定期維護
燈具的造形、結構形式是由使用場合決定的,為提高燈具的發光效率,很多燈具在制造時都增裝了反光板。在燈具使用過程中,反光板會銹蝕減少反射率,降低亮度;燈具玻璃會粘上粉塵、油污等,降低玻璃的透明度。所以對燈具要定期檢修,力求保持正常發光效率。燈具能發揮其照明作用,就是把光源產生的光通量透過玻璃燈罩,照射到需要的地方,燈具發光效率就光源光通量的利用率,任何燈具的光源的光通量及反射光板的反射效果,其總發光效率總是小于1,如果同一種功率的光源,一種使用在高效燈具上,光通量利用可達70~80%;另一種使用在低效率的燈具上,光通量只能利用40~50%。那么使用在低效率燈具就浪費電能。所以說明選用高效燈具,定期檢修路燈系統,是節能和保證城市道路照明質量有效措施。
關鍵詞:功率密度值;照度;
引言
電氣專業從供配電系統的安全、公共安全,增加了電氣節能。電氣節能涉及格的范圍很廣,包括變配電、控制、照明、新能源的利用等,而建筑照明是電氣節能中唯一有量化標準的內容。主要執行的條文是《建筑照明設計標準》GB50034-2004中第6章6.1.1-6.1.7條(6.1.1僅指住宅的公共區域部分)。在很多電氣施工圖紙中,功率密度值超標現象嚴重,有的甚至用功率密度值反算燈具數量,本文就一些問題提出些自己的看法。
1 建筑照明中的一些問題
在施工圖審查時,出現照明功率密度值有超過以及照度值不符合規范要求的地方。具體表現:
(1) 功率密度值超標,計算功率未考慮鎮流器;當計入鎮流器功率后,導致LPD超標;
(2) 照度確定不合適,導致功率密度值過高;
(3) 照度計算時,有的參數取值不對,如利用系數、維護系數、光源、電器附件技術參數等
2 問題分析
(1)功率密度值超標,計算功率未考慮鎮流器;當計入鎮流器功率后,導致LPD超標。
當選用氣體放電燈時,該類光源需要有鎮流器。對于鎮流器的功率取值,應助于所選用的鎮流器的類別和等級;T8燈管可以采用電子鎮流器,也可以采用電感式鎮流器;對于T5燈管而言,只有電子式鎮流器。
(2)照度確定不合適,導致功率密度值過高。
根據《建筑照明設計標準》GB50034-2004第5章照明標準值的規定,絕大多數各類房間或場所的照明密度值均有規定。
由于設計時計算的照度值與規范有出入,尤其是一些面積較小的房間,要達到所選擇的照度值,需要的照明功率比大面積的房間或場所要大。4.1.7條文說明在一般情況下,設計照度值照度標準值相比,可有-10%~+10%的偏差,此偏差只適用于裝10個燈具以上的照明場所;當小于10個燈具時,允許適當超過此偏差。
(3)照度計算時,有的參數取值不對,如利用系數、維護系數、光源技術參數等。
正規的利用系數的確定,通過計算室形指數,在根據所選的燈具的配光曲線查表時還需選擇相應的天花板、墻面、地板的反射系數,從中找出利用系數。
一般對于利用系數的選取,可根據所設計房間或者場所面積大小而有所區別。面積大的區域,利用系數可適當高些,面積小的房間或場所,利用系數則低一些。一般來說,對于熒光燈槽,利用系數一般在0.38左右;格柵熒光燈利用系數一般在0.55~0.6之間;熒光燈帶的利用系數一般在0.5左右;開啟式熒光燈的利用系數一般則較高;約為0.65甚至還要高些。如教室、閱覽室一般采用蝙蝠翼式配光曲線的燈具,利用系數可高達0.7.
對于維護系數,參見《建筑照明設計標準》4.1.6條,見表1。
房間或場所的照度計算可有下式求出:
Eav=N×Φ×U×K/A
式中:
Eav――照度
N――場所內光源數量
Φ――光源的光通量
U――利用系數
K――維護系數
A――房間面積
燈具數量的確定,可從好毒計算公式經簡單變換得出:
N=A×Eav/(Φ×U×K)
求出N后,可根據所選用燈具時兩管還是三管,將光源再這算成具體的
燈具數量。
從上式中可以清楚看出:當房間或者場所的照度值確定后,Eav可以作為一個不變的常數,Φ、U、K越大,光源所需的數量就越小(成反比)。
Φ是一個光源的光通量,對于光效,我們往往是看一類光源,其單位功率(每W)的流明數。就目前市場上的積累日光燈而言,常用的如T5、T8燈(14W、28W和18W、36W),較好的(三基色)一般都在90lm/W左右。因此整個燈管的光效,大概可以算出來。
光源的選擇,主要考慮以下幾個要素:
光效、色溫、顯色指數、光源壽命和價格。這是在照明設計中做到切合實際應用很重要的要素。
采用高效光源是照明節能的關鍵。在一般無特殊裝飾要求場所應才用直管型熒光燈,盡量不要使用緊湊型熒光燈。對于直管型熒光燈,在選用過程中應考慮以下四項原則:三基色、細管徑、大功率、中色溫。
T8-18W燈管與36W燈管比,要達到同等的照度,多耗電31%(采用電子鎮流器)~45%(采用節能型電感鎮流器),而建設費用要增加30%~40%.
T5燈管:28W-90lm/W、35W-104lm/W,高達空間使用金屬鹵素物燈較為適宜,應選用陶瓷金屬鹵素物燈,其顯色指數Ra從65提高到80~85,光效提高8%~
20%;壽命長10%~15%。
選用的光源技術參數不合理。例如,T5熒光燈的光通量,定為3000lm;有的甚至套用T8燈管的參數;有的選擇又過低,導致審圖人復核時認為照度值超標過多(超過10%)。
4 結束語
以上問題,大家在照度設計時,稍微多花點時間,仔細看看規范,就能正確理解規范中的要求。《建筑照明設計標準》GB50034-2004第3.4.2條規定了照度功率密度的現行值和目標值。現行值從本標準實施之日起執行,目標值執行日期由主管部門決定。
參考文獻:
[1]JGT 16-2008,民用建筑電氣設計規范[S].
[2]GB 50034-2004,建筑照明設計標準[S].
[3]北京照明學會.照明設計手冊[M].第2版.北京:中國電力出版社,2006.
作者簡介:
關鍵詞:市政道路;照明設計;節能
道路照明系統是城市市政系統的重要組成部分,城市夜景也已經成為一個城市現代化水平的重要標志。隨著經濟發展和人民生活水平的提高,人們對城市道路照明要求越來越高。不但要適當提高道路照度水平,而且還要對重要路段增加步行道照明,使道路照明水平達到國際化大都市照明要求,滿足飛快發展的城市建設的需要。但是在提高城市形象,改善城市環境的同時,不可避免地帶來能源的巨大消耗,電費的大幅度增加。在強調持續發展、注重能效的今日這些又與國家積極推行的綠色照明,節約能源的政策存在一定的矛盾,道路照明節能已迫在眉睫。
1、道路照明設置
1.1道路照明主要參數計算
1.1.1路面任一點的照度計算.
路面上設置的燈具i對路面任一點P的照度可按式(1)計算:
(1)
式(1)中,EPi為燈具i對路面上P點的照度值;I為對P點的垂直角和水平角在燈具樣本的配光曲線或光強中對應得值;為燈具i的光軸與P點光線的夾角;為P點與光源在水平面內對應的夾角;H為燈具i的安裝高度;照度計算如圖l。
一般在道路中,對應于一個點,同時有若干個點光源在該點投有光通量,而在道路設計照明計算時,一般只要求計算該點附近3~4盞燈具的光照疊加值,將疊加后的照度值作為該點的亮度值,如式(2):
EP=∑EPi(2)
1.1.2平均照度和均勻度
按燈桿寬度和路面寬度選擇若干個有代表性的點。求出其中的照度值。其中必然會出現極大、極小值。利用式(3)(5)可計算平均照度Eav均勻度E0和縱向均勻度E1。
Eav=(∑EP)/n (3)
E0=Emin/ Eav(4)
E1= Emin/ Emax (5)
式中:n為所取采樣點的個數Emin為所取得采樣點中照度最小的值;Emax為所取得采樣點中照度最大的值。采樣點取得越多計算值精度就越高。
1.1.3亮度指標的計算
由亮度系數Q0和照度換算系數P0的公式:
Q0=L/E;P0=E/L=1/Q(6)
式中:Q0為路面的亮度系數P0為路面照度換算系數;L為路面某單元的亮度值;E為路面某單元的照度值。
由式(6)可得路面亮度的計算式(7):
L= Q0E=E/P0 (7)
亮度系數決定于路面的材料性質、光源、光環境和觀察者相對于觀察單元的位置。我國公路行業對水泥混凝土和瀝青路面的P0值取為15和21;在隧道內則改取為l3和22。
1.2道路照明設置
1.2.1照度標準
照度標準是為各類場所制定的人工電氣照明照度水平值,其數值一般指水平照度。多少年積累照度標準的研究,都是依據視角的研究來確定的。我國建國以來照度標準曾修訂過數次,其中一項是1991年的《城市道路照明設計標準》(GJJ45―91)。
衡量照度的指標:照度的好壞除能否看清物體外,還有看清物體的難易程度,心里感覺舒適性等,衡量照度水平要綜合考慮視角功能、舒適感、經絡性、節能等因素。不同的社會條件,不同的地區照度水平可能存在較大的差別。如深圳地區常規做法是將設計照度標準比現行城市道路照明標準高一至兩個等級要求。
照度標準是有分級的,照度級差大體為1.5倍的系數,我國的照度標準的分級如下:0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50~3000Lx。在城市道路照明設計時,可以選用其中的部分標準。新標準的特點:過去以工作面上最低照度為標準,現在改為工作面上平均照度為標準;過去標準是單值,新標準改為照度范圍,更適合實際情況,有利于靈活運用。例如某一級照度標準為75―100―150Lx,其中值lOOLx是推薦值,采用75Lx和150Lx均可。照度標準是設計時重要技術參數之一,必須貫徹執行。
1.2.2主車道照明設置
主車道照明有桿柱式、高桿式、懸索式和高欄式等幾種,通過它們的優缺點對比,采用其中的桿柱式作主車道照明比較合理。而且在實際主車道照明工程中,已被廣泛采用。因為其優點頗多,在桿柱的頂端安裝照明器,桿柱沿道路配置,其特點式照明器可以沿線形任意布置,并能有效地照到路面,也就是說用小光通量的光源就能滿足要求,經絡性、誘導性均比較好。隨著燈具安裝高度的增加,眩光越來越少,整個照明的舒適性相應增加,同時亮度分布面積擴大,得到同樣均勻度所需燈具數量減少。根據以往的經驗,氣體放電燈的桿高,在10~15m是經濟的。照明器的眩光和人眼的位置有關,并與照明器的垂直照度成比例,除限制照明水平方向發光強度外,燈具的安裝高度也有很大影響,當安裝較高時,桿的間距變大,視野內的燈數減少,產生眩光亮度的視角減少,從而使眩光減弱,為了限制眩光,表1給出了按光源光通安裝燈具的最小允許高度值,可作參考。
表l按光源光通安裝燈具的最小允許高度值
注W為路面寬度
用于主車道照明的桿柱式結構,包括桿柱、懸臂長度和懸臂仰角(即燈具安裝仰角),桿柱的懸臂有單邊和雙邊兩種,一般單邊懸臂桿柱安裝在車道邊,懸臂伸向車道,雙邊懸臂桿柱一般安裝在車道中央綠化帶,兩懸臂分別伸向來往車道,有些也安裝在車道邊,一懸臂伸向人行道,一懸臂伸向車道。為了獲得主車道合理照度和抑制眩光,保證照明質量,除優選桿柱尺寸外,對懸臂優化尺寸選定同樣重要,一般懸臂外伸的長度是按燈具發光部門長度(即沿道路橫斷方向發光部分的長度)來決定的,CIE建議懸臂長度不能超過桿柱高度1/4,具體要求參照表3。
表3桿柱懸臂外伸部分光度選擇表
懸臂傾斜角度(即燈具安裝傾角)選擇,應當重視車道和人行道照明器的光通分配,必須使車道和人行道有相同的寬度,因而照明器盡量采用水平安裝。因為傾角較大時,會增加眩光,慢車道和人行道的亮度降低。實踐證明,懸臂傾角可以作成50或150,一般選在50以下合理。傾角過大,雖然車道側的照明利用率增加,但人行道的照明利用率則下降。
2、市政道路照明的節能措施
市政路燈照明節能的方法有很多,綜合起來節電效果較好的有光源合理選擇、先進的設計、控制系統合理、提高功率因數和定期維護等幾項,分述如下:
2.1光源的選擇
選用節約電能的光源和燈具,是節電的重要內容,所以要選擇經濟性好,消耗電能和投資、維護費用低、發光效率高、壽命長、光色和顯色性好、光通量高、氣體放電等配套的鎮流器,啟動設備等性能要好的光源。如表4可以參考。
光源和燈具的合理選擇,對節約電能影響很大,如選擇不當,電能損失可高達30~40%,反之,就可以大大節約資金。
光源的發展大約分為三代:白熾燈為第一代,熒光燈和高壓汞燈為第二代,高壓鈉燈為第三代。從表4可見,高壓鈉燈的發光效率和壽命最高,效率是高壓汞燈的2~2.3倍,壽命是4~4.8倍,效率是白熾燈5.6~11倍,壽命是l6~24倍。用高壓的鈉燈取代白熾燈,可節約電能80%以上,代替高壓汞燈可節電60%。同時高壓鈉燈還具有結構牢固、抗銹蝕能力強,技術性能穩定、光通維持性好,維護系數高、透光性強等優點。所以高壓鈉燈已成為被廣泛采用的光源,城市路燈照明已大量采用。
2.2合理的道路照明設計
道路照明設計應遵循國家的規范和標準,設計前要做好調研工作,調研道路的種類、路線形式、道路平剖面、路面反射率和交通情況,區別主干及分支道路、管理形式,推算交通量與行車速度。特別要注意重要交叉點,人行橫道的附近情況,其次調查道路周圍有關情況、氣象條件、供電電源等。重視影響道路照明設計質量的主要因素:①路面的平均亮度;②路面亮度分布的均勻程度;③采用照明器的技術指標與眩光抑制程度;④道路照明器布置的誘導性等。合理的道路照明設計十分重要,如果圖紙有缺陷或設備選擇不當,都會造成損失,損失就造成浪費。
2.3控制路燈的設置更合理
控制路燈的開關,要控制方便、準確和安全,不管采用人工、時鐘自控、光電自控或微機控制的啟閉時間都要準確,這是可以節電的一個方面。以某市為例,裝燈容量97年底統計為700kW,如果控制路燈啟閉時間不精確,提前亮燈或延遲熄燈都會浪費電能。以每天少亮燈5min計算,每年可以節電2180kW?h;采用自動時間控制開關控半夜燈和長夜燈,當夜深行人、車輛少時,自動控制路燈熄滅一半(照度適當降低,不影響道路照明正常使用),亦可以節約電能;在老的路燈照明線路上,因歷史原因,當初可能未考慮節能或考慮得不全面,可以在原來的線路加裝節能裝置,據估算可節電20%左右;在某些電壓波動較大的線路,當用電設備少時,電壓升高,不利節能,可以考慮增加穩壓器控制電源電壓達到穩定,同樣可以收到節能效果。控制路燈節能例子很多,難于盡舉。
2.4降低照明線路無功損耗和縮小供電半徑
目前城市路燈照明,相當部分是感性負荷,電源除供給有功功率外,尚需供給無功功率。由于無功電流通過線路系統,導線上有電阻造成電能損失,并會引起如下損害:功率因數愈低,則電力算是愈大,電壓降低愈大;增大電力損耗,感性負荷導致無功電流而產生電力損失和降低電壓,電壓降低路燈亮度也降低,不能保證照明質量;影響電費收費率(低),所以水電部用電規則規定,用戶必須保證有功功率在0.9~0.95,裝設必要的電容補償,在電源側并有關接入電容器組,將無功功率降低到最低限度,也就是提高功率因數。充分考慮按負荷的增減,采用移相電容組補償來改善功率因數。補償電容組接入電源用三角形接法比較好。功率因數補償要自動控制,控制器指令分步投合,以感性負載功率因數的大小自動分步組合投入或推出電容器臺數,以保證功率因數經常處于0.95左右,以改善感性負載滯后的功率因數,達到節能目的。其次,可提高設備的自然功率因數,如正確選擇照明變壓器容量,提高變壓器負荷率(一般以75~80%比較合適)。對于負載率長期小于30%的變壓器應予以更換。另外,在照明線路上加裝有自動調壓功能節能器,保證電壓穩定。電壓過高,不利燈具使用壽命和浪費電力,電壓過低,照度不夠,不能保證照明質量,安裝了這種節能器,可兼自動調壓,使燈具在額定電壓下使用,節能效果好。
縮小供電半徑,可以減小電壓降。在同樣負載下,可以減少管線的截面積,節約資金,所以供電電源半徑一般選在500~800m為宜。
2.5路燈系統和燈具定期維護
城市路燈系統常在風吹雨淋、粉塵等異常環境中使用,難免要損壞。如不定期檢修,不僅將會降低路燈的照明質量,而且將成為事故潛伏隱患或出現事故。燈具的造型、結構形式是由使用場合決定的,為提高燈具的發光效率,很多燈具在制造時都增裝了反光板。在燈具使用過程中,反光板會銹蝕減少反射率,降低亮度;燈具玻璃會粘上粉塵、油污等,降低玻璃的透明度。所以對燈具要定期檢修,力求保持正常發光效率。燈具能發揮其照明作用,就是把光源產生的光通量透過玻璃燈罩,照射到需要的地方,燈具發光效率就光源光通量的利用率,任何燈具的光源的光通量及反射光板的反射效果,其總發光效率總是小于1,如果同一種功率的光源,一種使用在高效燈具上,光通量利用可達7O~8O%:另一種使用在低效率的燈具上,光通量只能利用40~50%。那么使用在低效率燈具就浪費電能。所以說明選用高效燈具,定期檢修路燈系統,是節能和保證城市道路照明質量有效措施。
3、結束語
關鍵詞 地鐵車站,光環境,照明設計
光環境與其它環境的結合,構成城市新的人文景觀。它也作為一種語言,傳達著設計者及建造者的一份關切,一份提供給使用者的溫馨與舒適。人與光的這種交互式參與及融合,為照明設計提出了一定的難度:解決好光與周圍環境在視覺感受上的協調與統一。建筑照明領域的先驅理查德·凱利(Richard Kelly) 認為, 視覺是一個處理信息的過程。視覺環境不僅僅是光學的有效表面的組合,人也不僅僅限于被動接受周圍環境,而是接受過程中的一個主動因素。因為人們是根據視覺環境中不同的要求和各異的經歷和期待來理解圖像的。這種以視覺心理學為基礎的照明設計概念,要求我們綜合考慮不同環境下光的各種效果和對人不同的視覺影響,提供最佳照明布置方案,選取光源與照明器。地鐵作為一種獨特的交通形式,為城市建筑增添了新的亮點,因而合理解決地鐵中的光環境, 同樣是城市文化發展的必要組成。
1 車站主要空間營造光環境的方式
車站內裝飾決定照明設計的基調。車站照明設計應力求簡潔明快、美觀大方而又實用,既便于安裝和維修,又與車站建筑風格相適宜。車站布置照明的方式有多種,其主要形式有:嵌入式照明、吸頂式照明、懸吊式照明、導軌式照明、反射式照明等。車站若凈空不高,一般采用嵌入式照明的方式較為普遍,有的在嵌入式照明的基礎上,增設懸吊式照明,這樣可以比較靈活地滿足裝飾照明要求。站臺、站廳及通道工作照明和節電照明光源采用熒光燈和節能燈相結合的方式。并應注意以下幾點:
(1) 選用高光效的光源和高效率的燈具,如高效熒光燈具或其他高效燈具;
(2) 光源的光色要與空間協調,此外還要圍繞車站內光環境(如裝修材料及其色澤等) 來確定;
(3) 除水平照度,還應合理設計垂直照度;
(4) 一般照明的照度,主要是恰當考慮均勻度, 以適應場所的變動。
車站出入口位于站廳兩側的空間內,與站廳氣氛要相協調。光源采用高亮度的白熾燈或熒光燈, 設計較站廳單一。因為吊頂很低,與大開口相鄰顯得很壓抑,因此可用花式吊頂向上照射,做出明亮的頂面,來造成視覺的上浮感,使空間顯得開敞。
站臺中間柱子上可設壁燈,采用與吊頂同一風格的燈具,既可作為進一步的裝飾,又可用作站臺邊緣的分隔示意。對于立柱的裝飾照明,為了突出其立體效果,表現立柱的形狀、紋理、質感和色調, 需要采用漫射照明和定向照明按一定比例結合起來設置。定向照明則應從旅客觀看的方向投射。
設備、附屬房屋及風道一般工作照明光源以熒光燈為主,白熾燈為輔。有旋轉機械的房間采用白熾燈。站臺底板下和變電所電纜夾層內安全工作照明光源采用白熾燈光源。
管理用房與公共區相區別的是吊頂很低,由于功能的需要,照明設計要求相對簡單一些,并盡可能與建筑設計協調;嵌入式格柵熒光燈,安裝在吊頂中,可謂恰當地定義這個空間。管理用房的室內裝修屬明亮、淡雅的色系,為現代辦公室輕松的風格,除格柵熒光燈作重點照明外,不求過多的變化; 整個房間吊頂內嵌以為數不多的筒燈調節氛圍。
2 車站各種功能照明的控制
設備及管理用房、附屬房屋及風道等,設一般工作照明;站廳、站臺及通道等,設工作照明和節電照明,其比值為2∶1 ; 站臺、站廳及通道等,設廣告照明;站臺底板下和變電所電纜夾層等,設置24~36 V 安全電壓照明。
在照明配電設計時,每個燈具可分步投入。這樣,一方面可以根據要求投入一部分或全部的燈光,另一方面也可以節約能源。為達到這一要求, 傳統的作法是:工作照明、節電照明和出入口照明等在照明配電箱的分路控制采用空氣開關,在車站控制室的控制采用饋電回路外接按鈕至車控室模擬屏控制。
為增添照明效果,營造動感氣氛,建議車站公共區一般照明可由可控硅箱實現平滑調光。每臺可控硅箱擁有若干回路,每路含一定容量的調光回路。
車站的應急照明亦由可控硅箱來進行調光。正常情況下,應急照明由主電源供電,并且根據需要由照明配電室隨一般照明一起進行調光。應急情況下應急照明回路跳接至緊急電源側,使應急照明不經調光硅輸出而處于全亮狀態。
車站照度標準應按GB 50157 -92 《地下鐵道設計規范》( 編者按: 新的《地鐵設計規范》( GB 50157 -2003) 已頒布,故應執行新規范中的照度標準) 、GB/ T16275 -1996 《地下鐵道照明標準》進行設計,不足部分由其它規范作補充。
照明設計的關鍵在于提供良好的水平照度和垂直照度,合理布置燈具,降低眩光指數,消除頻閃效應。同時還應考慮安裝、調試及日常維修的方便。
公共區照明控制采用燈具交叉的接線方式。燈具應均布于三相,以利用三相之間的相位差別, 消除頻閃效應。
眩光分為直接眩光和間接眩光。要消除眩光, 有以下幾種方法可采用:
① 合理布置光源的位置和照射方向;
② 增加遮擋光源的設施;
③ 合理降低單個光源的照度,以增加燈具數量來保證總照度的要求。照明電源穩定性是保證照明質量的關鍵因素。
照明設備端子處電壓偏差允許值應符合GB 50052 -95 的要求:正常情況下照明燈具端子供電電壓偏差允許值為±5 % ; 特殊情況下照明燈具端子供電電壓偏差允許值為+ 5 %~ -10 %(遠離變電所200 m 以上小面積工作場所) 。
為提高照明質量,熒光燈具設單燈電容補償器,補償后功率因數≥0. 85 。為防止高次諧波對無線通信的干擾,熒光燈燈具不采用電子鎮流器,均采用電感鎮流器。
3 車站附屬照明的設置
(1) 立面照明
各個車站建筑都有它的一般性和各自特征。對各個車站的立面照明除如何將它的一般性和特征展現得更有功能性和藝術性之外,應該有意識將出入口的立面和門廳設置更明亮、更具藝術性,使旅客對車站印象深刻。要使人在看到車站外形美之外,更重要的是感受到這種交通形式環境的舒適、運行的迅捷,使人們一出行就想到乘座地鐵去“享受享受”。
(2) 廣告照明
各個車站廣告照明應有其各自的特點。設計時可采用下列方式:
① 用霓虹燈造出商品名稱、形狀、商標,或勾邊、或沿廣告形狀制造,燈光或長明、或閃爍。有的廣告底層尚配以卷地毯式的閃爍霓虹燈襯托。
② 透明廣告畫、圖片等可制成燈箱,在畫或圖片后面用熒光管照射,使畫面色彩透射出來。可采用高顯色性的光源。
③ 對不透明廣告畫面,可用高顯色性光源的投光燈照射,將畫面的色彩和層次顯現出來。
(3) 車站的重點照明
重點照明是為了重點地把主要工作點或主要場所照亮,以適應工作要求,突出功能區,方便工作人員和乘客。其照度應隨種類、形狀、大小、布置方式而定,同時必須和車站內一般照明相平衡。在選擇光源及照明方式時,不能忽視建筑的立體感、光澤及色彩等。重點照明的要點是:
① 以高照度突出工作點,如售、檢票口,站臺邊緣等;
② 以強烈的定向光束突出立體感,如立柱、廣告牌等;
③ 利用光色突出特定部位或特有色澤的部位;
④ 用燈具本身、或燈具排列和內部裝修協調組合,地鐵內商場的某些主要場所或需要造成某種氣氛的場所產生富有生氣而又熱烈的理想光線,從而對商品造成良好的照明效果,使室內產生美感。
(4) 車站特定用途的應急照明
地鐵應急照明的設置同樣是光環境處理的要點,它包括變電所、通信機房、信號機房、綜控室、消防泵房等重要設備用房照明。
在站廳、站臺出口以及車站通向站外的出入口處的應急照明,均設置出口標志燈。指向標志燈安裝間距不大于20 m , 而且設計應保證人站在車站內任何位置,至少能看到(除柱遮擋外) 一個。照度應高一些更為合適。其原因有以下幾點:車站人員密集;旅客對車站疏散路線不一定熟悉;災害發生時比其余場所更易發生恐慌擁擠,造成事故。
在控制室、配電室等必要部位設安全照明,采用自帶蓄電池的應急燈。主要照明熄滅后,應急燈能在0. 5 s 之內亮起來。
4 地面車站光環境的探討
天然光是人們最喜愛的光源。充分利用天然光已得到共識。地面車站的天然光環境設計需要確定日照時數和采光系統。我國已制定的《建筑采光設計標準》,對采光系數作了規定。根據該標準有關規定,可對地面車站的日間照進行恰當優化。
對于地鐵,出于其使用功能或環境要求,也需要考慮夜景照明設計。通過夜景照明彌補或改善車站在日間的形象,進行藝術創造,重塑形象。不同類型的車站應具有其獨特的視覺氣氛,讓人獲得感知上的愉悅。設計應著重突出車站有特色或藝術感較強的地方。
在設計之前,首先應確定觀察的方向,并從幾個方向進行觀察。為了設計夜景照明,可把其中一個方向定為主要觀察方向,根據主方向決定照明方案。對于下列不同因素,夜景照明應采用相應的表現手法:
① 車站的輪廓。如果車站的外形輪廓比較豐富,那么可以用輪廓燈、霓虹燈管或光纖來勾劃車站外形。有時此方法也可與泛光照明配合使用。
② 環境與背景。環境與背景決定著車站立面照明的效果。如果車站周圍有障礙物,它可能會遮擋住燈具投射的光線,但它也可以隱蔽工具。如車站附近有水面,如湖泊、河流等,可予以利用。此時,被照明的車站在水中映出倒影,顯出情趣盎然。如果車站和環境的背景是暗的,那么只需要比較少量的光就能使車站比背景亮。如果車站附近有其它建筑物在夜間亮燈,此時就需要較多的光線投射到車站上,這樣才能產生突出的效果。
③ 屋頂是車站整體形象的重要組成部分,應予以特別的照明表現。建議采用以下幾種方法:在遠距離設置燈具,同時照亮立面與屋頂;利用鄰近的屋頂在近距離設置窄光束燈具照亮屋頂;直接在屋頂上設置小型燈具照亮屋頂。
④ 車站外裝修的表面材料、材質、顏色不同,夜景照明的表現方法也會受到影響,一般采用冷光照明。對于擁有大面積玻璃窗及玻璃幕墻的車站,采用內透光的方法更為合適。
通常,車站主立面及主要部位照度應高一些, 照射范圍應大一些,而次要部位或非主立面,照度應低一些或照射范圍小一些,以達到分清主次,突出主題的目的。以上照明效果的產生,需要適宜的照明燈具及光源。對于投光燈具,其主要參數有額定光通、最大光強、光束角。燈具的最大光強主要取決于光源。光束角不同,有利于的瞄準點不同。窄光束角的瞄準點遠,光束利用率高,適用于遠距離、大面積的照明;寬光束角的瞄準點達到一定距離后,光強便減弱,只適用于近距離、小范圍的照明。設計者可結合自己要表現的對象、照度水平、表現手法及布燈位置來選擇燈具。
由于夜景照明的燈具大多設置于室外,環境條件較差,所以選擇夜景照明燈具時,在滿足燈具的光技術特性的前提下,多選擇密閉型燈具。密閉性應達到IP55 以上,此種燈具具有良好的防腐性,能在風霜雨雪的惡劣氣候條件下保持正常工作,并具有靈活、準確的雙向調節瞄準機械和牢固的鎖緊裝置,便于安裝、調試和維護。
5 結語
隨著高技術的不斷發展,建筑向智能化、網絡化的發展趨勢日益明朗。車站作為建筑的一部分也將被高新技術武裝起來。例如:通過計算機建立一套自動的能量均衡與調節系統,使地鐵光環境處于最佳運行狀態;使形態記憶合金用于百葉窗,自動調節太陽光的入射量,以通過高效長壽命的太陽能電池獲取照明所需的能源,使取之不竭、用之不盡的太陽能在地鐵光環境中得到充分利用;事先根據現有車站的模式、光源與燈具,以及裝飾材料、色彩等各種形成光環境的基本因素,構成成千上萬種的光環境效果處理方案,貯存在計算機中,使設計者可隨意選擇,并根據意愿進行修改,光環境的設計將更加得心應手。
目前,在許多城市環境照明建設中存在著很普遍的光污染的現象。因此,必須在利用資源、注重環境下人的視覺感受、建設高質量與高節能的“ 綠色照明”工程的原則下,光環境才能真正成為構筑城市文化的有機組成部分。
參 考 文 獻
關鍵詞:小區照明;道路照明;亮度均勻性;配電箱;風載荷
中圖分類號:TU113文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)24-0103-02
0前言
室外照明設計中較為常見的就是道路及小區、廣場等場地照明,其功能就是保證黑暗時的人員安全,滿足重要視覺功能的極限要求,減小參與者的恐懼感,維護公共秩序。作為照明設計,國家規范對設計已作出明確要求。但不同使用范圍的道路照明,如城市道路、工礦企業廠區道路和住宅小區道路等,其設計是有所區別的。
1內容
1.1住宅小區照明與城市道路照明在光照設計上的不同
按照常規,評價一個照明工程的光照設計通常有以下內容:何種光源、光效率、亮度、亮度均勻性、眩光、視覺引導等。現在室外照明普遍采用高效的高壓鈉燈或高壓汞燈光源。在道路照明設計中一般采用效率更高、壽命更長的高壓鈉燈,然而在小區照明設計中有所不同,由于小區(主干道、主入口、公共生活區除外)要求環境的幽靜,冷色光源更易給人靜的感覺,所以小區中也普遍采用高壓汞燈。
一般小區平均照度在1 lx/m2左右,而道路要達到2 lx/m2左右。從數字上看,小區照明比道路照明要暗得多,其實并非如此,只是道路對亮度均勻性(最低亮度與平均亮度之比)有一定的要求,一般不低于40%。因為對于快速行駛的車輛而言,明顯的亮度變化容易引起視覺錯誤甚至暫時地失去視覺,造成交通事故。而小區中車輛、人員行進速度都比較緩慢,對住宅小區而言,亮度均勻性的概念沒有實際意義。所以住宅小區中一些主出入口、路口、公共區亮度都比較高,而其他地方亮度較低,因此平均亮度較低。出于交通方面的同樣考慮,道路要求無眩光或眩光極小,所以道路均采用截光或半截光燈具,一方面防止眩光,一方面增加光效。而小區照明對眩光不做限制,可以采用非截光燈具,同時由于非截光燈具的光不但射到地面,還射到其他工作面(如墻面、樹林、建筑物等),還能起到一定的環境照明效果。
照明的視覺指導作用一般跟燈的排列有關,單側排列指引性最強,雙側對稱次之,雙側交叉最次。由于一般道路比較直、變化小,對照明指引性要求低,所以大都采用均勻性好的雙側交叉和雙側對稱排列。小區道路路型較為復雜,路口多、分叉多,所以要求照明有較好的視覺指導作用,一般多采用單側排列,即使在道路較寬的住宅小區主干道,也采用雙側對稱排列。另外在小區中進行照明設計應時刻注意避免室外照明對居民室內環境起不良的影響,這一點主要是通過選擇合理的燈具和恰當的燈位來控制。
1.2住宅小區照明與城市道路照明在電氣設計上的不同
道路照明的配電箱一般處于道路的中間,向兩側送電,是條型的,線路長但是分叉少;而住宅小區配電箱一般位于小區中央,向四周送電,是中心輻射型的,線路不長,但分叉較多。所以住宅小區配電往往出線較多,但每路出線負荷較小,傳送距離短。道路照明選擇電線往往要考慮負荷、壓降和保護等三大方面,為了減少線路電壓損失,最好采用三相均衡輸電。而住宅小區照明就無須考慮壓降,應把精力放在負荷如何分配上。
1.3住宅小區照明與城市道路照明在燈型設計上的不同
燈型設計分為結構設計和外型設計兩個方面。城市道路寬度一般在15m及以上,小區道路一般為3~5m。為了得到更好的均勻度和防止眩光,城市道路燈柱高度一般為路寬的0.6~1.2倍,由于高度較高,一般都必須計算風載荷,材料以鋼管為主;而小區路燈為了考慮維修方便,燈高均為2.5~4m之間,材料可選用鋼管、鑄鋁、不銹鋼等。道路照明燈型設計一般應與城市的整體風格相一致,同時對一些特色道路也要與周圍建筑相匹配。以無錫為例,這是一個現代化的商業城市,道路燈型應以簡潔明快、富有現代氣息為主,燈柱可采用圓柱或錐型鋼管,燈型一般為單挑或雙挑。
而住宅小區照明則完全根據小區的建筑風格和環境而定,燈型繁多。但為了以后維修方便,建議盡量使用單叉或雙叉路燈,此類燈型在設計燈座時可以有更大的自由去追求整體燈型的美觀。另外小區燈柱對強度要求較低,可以考慮更多地采用外型美觀,但強度稍差的不銹鋼材料。
1.4住宅小區環境照明與城市道路照明設計的不同
現代住宅小區的照明設計已不單是小區道路的照明設計,往往還包括一些泛光照明設計。照明設計分為兩大類,明視照明和環境照明。道路照明主要是明視照(下轉第頁)(上接第頁)明,涉及照明生理學,一般要求工作面上有充分的亮度、均勻、無眩光、照明器布置與周圍協調、光源顯色性好等;環境照明則不同,主要涉及照明心理學,一般要求照射面的亮或暗要根據需要進行設計,有時需要暗光線造成氣氛,照度要有差別不可均一,可利用小面積眩光造成魅力感,可利用特殊彩色光進行色彩照明,講得通俗一點,一般道路照明要均勻的亮,而環境照明要亮暗區分明顯,一般有1~2處亮點,亮點的亮度是一般地區亮度的3倍左右效果最佳。但是在處理住宅小區環境照明時不應忘記住宅小區照明的格調還是讓人覺的幽靜、舒適為主,住宅小區內環境照明只宜在主入口或公共設施區采用,防止妨礙居民休息。
2結語
綜上所述,針對住宅小區照明與城市道路照明設計的區別,在具體設計時除嚴格地遵循規范要求外,按照住宅小區與城市道路照明的具體情況,應將安全和節約投資統一考慮,以作出最為合理的設計方案。
參考文獻
[1] 卡倫,奔亞.建筑照明設計及案例分析[M].機械工業出版社,2005.
英國化學家戴維使人類進入了利用電照明的時代,愛迪生又將燈光帶入了家庭,燈與光已成為影響人們生活行為的重要因素。住宅是人們居住的重要空間,其環境質量直接影響人們的生活質量。隨著經濟的發展,居住條件的改善,人們對住宅空間的物質功能和精神功能有著更多層面的要求。燈與光的設計已成為室內設計的重要組成部分。更多人希望通過燈與光的設計渲染空間色彩心情,營造空間光影情趣,豐富空間區域層次。正如一位設計師說“燈光是居室內最具魅力的調情師。”
二、渲染空間色彩心情
依薩克·牛頓首先提出色彩來源于光線,在三棱鏡的反射下,一束光線形成了七彩彩虹:紅橙黃綠青藍紫,它通過視覺影響著人們。在用光色豐富空間的同時,其產生多種作用和效果,它不僅直接影響視覺的生理機能,還影響到人的情緒,心理狀態,甚至工作效率。色彩還可以改變空間體量,調節空間情調。顏色同光一樣,是構成光環境的要素。正確的光色設計需要符合主人的情趣愛好,并運用物理及美學多方面的規律,進行科學調配。這對于提高室內的視覺感受,渲染空間色彩心情具有重要的作用。
(一)燈光色彩的物理效應
1.溫度感。色彩的溫度感是人們長期生活習慣的反應。低色溫給人一種溫暖、含蓄、柔和的感覺,高色溫帶來的是一種清涼奔放的氣息。不同色溫的燈光,會營造不同的家居表情,調節居室的氛圍,如:餐廳的照明應將人們的注意力集中到餐桌,一般用顯色性好的暖色吊燈為宜以真實再現食物色澤,引起食欲;臥室燈光色宜采用中性的且令人放松的色調,加上暖調輔助燈,會變得柔和、溫暖;櫥衛應以功能性為主,燈具光源顯色性好。低色溫的白光給人一種親切、溫馨的感覺,采用局部低色溫的射壁燈可以突現朦朧浪漫的感覺。
2.重量感。重量感即各種色彩給人的輕重感不同,我們從色彩中得到的重量感,是與質感的復合感受。其主要取決于明度。明亮的光和暗色的影會使人的心理產生輕重感,光給人以發散輕盈的感覺,而暗色的影則給人以收縮凝聚重量感;相同視覺對顏色也會有此感覺,白色和黑色對比,白輕黑重。如:在家居設計中,如果追求現代簡約風格的空間,明亮的光會使得空間激情奔放,詮釋休閑自由、輕便的生活理念;如果追求豪華、動感、多變的古典主義的空間,運用強烈的光影對比,加強空間層面的層次感,以及對室內局部的重點照明,配以低色溫燈光,將會把空間渲染出一種厚實、穩重的燈光氛圍。
3.體量感。在一般情況下,色彩給人的視覺感受是:明亮的、鮮艷的,溫暖的色有膨脹、擴大的感覺;而灰暗的冷色有縮小的感覺。也就是說體量感是由于色彩的作用,使物體看上去比實際的大或者小。燈光的布置可以夸張或減小造型的體量感,通過間接照明或重點照明讓室內空間中形體或層面更加突出,達到強調空間主題的作用。如:強化照明作用于空間中主要裝飾立面和藝術裝飾品。在設計中為表現形體塊面之間的關系和層次變化,可以通過光對形體塊面的層次和塊面的輪廓的弱化或強調以及色彩的變化來表現,其非常重要,它使人的視覺在對室內的裝飾和陳設上具有了跳躍性。如:通過間接的照明燈光分清塊面與塊面之間層次,突出主次關系,因此照明燈光設計與室內空間設計是一個密不可分的整體,設計時應把握空間的主題,明確創作的意圖和形態的特征,理解形體塊面之間的主次關系,才能準確的用燈光來塑造空間的體量感。[1]
4.距離感。如果等距離的看兩種顏色,一般而言,暖色比冷色更富有前進的特性,兩色之間,亮度偏高,飽和度偏高的呈前進性,因此在室內燈光要考慮到環境色彩。如果燈光與物體顏色接近,會使物體的顏色效果減弱;光色與物顏色完全互補的話,會使物體更顯得暗淡。例如:紅、黃等暖色在白熾燈照射下,會光彩奪目,用熒光燈照射卻把原來的色彩沖淡了。也就是說在室內設計中要考慮到在高照度和高顯色性燈光的作用下,物體的顏色可以表現得更加鮮艷奪目。而在冷色燈光的照射下,物體的原來的暖色將會丟失,顯得黯淡而蒼白。在室內設計中,利用燈光來改變空間和物體的距離感,根據主人對家居風格的追求和生活的品位來決定。
(二)色彩的心理和生理效果
色彩的心理效果主要表現為兩方面:一是悅目性;二是情感性。給人以美感稱之為閱目性;能影響人的情緒,引起聯想,乃至具有象征的作用稱之為情感性。
色彩的情感性主要表現在它能給人以聯想。色彩給人的聯想是具體的或是抽象的,所謂抽象,指的是聯想起某些事物的品格和屬性。如;森林的主調是綠色,富有生機,它會使人聯想到青春、新生、健康和永恒,通常是安詳、寧靜、公平、智慧、謙遜的象征。白色能使人聯想到清潔、純真、神圣、光明和平等,也可以使人聯想到哀憐和冷酷。
由以上可以分析,燈光的色彩在室內色彩的配合下,根據各人的性格愛好來決定。如果幽靜恬美,可選用淡綠、乳白色的燈光效果,喜歡熾熱氣氛;可選用杏黃和橘黃色的燈光效果等等。
除心理感受之外,色彩還會引起人的生理變化,也就是由顏色的刺激而引起視覺變化的適應性問題。色適應的原理遠用到室內燈光色彩中,要以消除視覺干擾,減少視覺疲勞為主要目的,使視覺感官從中得到平衡和休息。正確地運用色彩將有益于身心健康。例如:客廳是會客和家人用餐場所,燈光用色不宜艷麗花哨,以免刺激神經,引起煩亂急躁的情緒。多彩的燈光可用與適當點綴,豐富心情。[2]
三、營造空間光影情趣
照明設計的一個重要環節就是根據功能要求和環境條件選擇合適的燈具,并將照明功能和裝飾效果協調統一。
燈具是功能產品,同時也是豐富的信息載體和文化形態,是相應歷史時期人們審美情趣、科技水平、功能需求的綜合體現。當今搶眼的燈飾儼然成了主角,一個燈泡,一支光管照亮居室那樣的潮流早已逝去。
燈具采用的材料日趨多元化,除傳統材料外如今新型材料的出現使燈具造型和藝術風格更加的多元化。根據人們不同的審美情趣的需要日趨豐富,由此營造了多樣的光影效果及氛圍情趣。
(一)吊燈
吊燈多用于客廳、臥室,其給給人以熱烈奔放、富麗堂皇而高雅的感受、適用于客廳、臥室。吊燈的種類有很多,如,單頭吊燈,多頭吊燈,旋轉下照燈等,多頭吊燈的管線長短不一,更會使居室情趣倍增。除傳統的吊燈以外,相繼出現突破傳統形式的新式燈,如銀河燈。室內垂吊的多根流星管,猶如夜空中的銀河一般,富有夢幻感。
吊燈在空間裝飾中占有非常重要的位置,因此吊燈的風格直接影響整個客廳的風格。帶金屬裝飾。玻璃裝飾件的歐陸風情吊燈,瑰麗精美,富麗堂皇;木制中國宮燈與日式燈具,古色古香,純樸典雅,富有民族氣息;以不同顏色玻璃罩的吊燈,往往內罩純白,外罩天藍色,雪青色,墨綠色或淡紅色,色型為圓、橢圓、雙曲線、拋物線與直線的組合,美觀大方,充滿時代氣息;由成千上萬只研磨的玻璃珠串接成的珠簾燈具,能折射五彩光芒,給人以興奮、耀眼、華麗的感受;而用飄柔的布,綢制的燈罩吊燈,清麗可人,柔和溫馨。將吊燈的風格充分的融合在客廳的布置中,配上適宜的燈光,會使空間的主調氣氛更加突出。
(二)壁燈
壁燈柔和含蓄、溫馨浪漫、適用于臥室,可與床或梳妝臺組合,壁燈常用于輔助照明,常見的壁燈有床頭壁燈、鏡前壁燈、普通壁燈。床頭壁燈大多裝在床頭的左上方,燈頭可方向轉動,光束集中,便于閱讀,鏡前壁燈多裝飾在盥洗間鏡子和化妝鏡附近,淡雅和諧的光線,可以把環境點綴的優雅、富麗。
(三)吸頂燈
吸頂燈高雅溫和,適用于臥室,高度較低的客廳及多用于房間。其分為藝術造型吸頂燈,嵌入式吸頂燈,半嵌入式吸頂燈。其中以嵌入式吸頂燈為例,它的出光口有方型,圓型、橢圓型、菱形等。可根據設計意圖,布成多種圖案,有效控制亮燈的位置與盞數,能創造照明新意境,有時明亮一片,有時幽雅浪漫,有時跳躍歡快,有時悠悠怡人。還會產生使人浮想聯翩的朦朧照明。其散發的魅力不可擋。
(四)落地燈
落地燈形態多姿多彩,主要作為工藝品欣賞,可放在床頭,一般多用于客廳和沙發旁邊。
落地燈通常分為上照式落地燈和直照式落地燈。上照式落地燈,燈光光線照在天花板上,再漫射下來,均勻散布在空間內,這種間接照明方式,光線較為柔和,對人眼刺激小,還能在一定程度上使人放松心情。直照式落地燈,類似臺燈,光線集中,既可以關掉主光源后作為小區域的主燈,又可以通過照明的不同和室內其他光源配合出光環境的變化。同時落地燈還可以憑自身獨特的外觀,成為居室內一種很好的擺設。
(五)臺燈
臺燈于床頭,寫字臺,沙發之間的案幾,墻角柜,裝飾架處。其分為工藝臺燈和書寫臺燈。工藝臺燈,其追求外觀效果,以多樣的材質和造型配合多樣的家居裝飾,具有多樣的藝術造型和良好的裝飾效果,
(六)射燈
射燈是典型的無主燈、無定規模的現代流派照明,能營造室內照明氣氛,若將一排小射燈組合起來,光線能變幻奇妙的圖案。由于小射燈可自由變換角度,組合照明的效果也千變萬化。射燈光線柔和,雍容華貴,其也可局部采光,烘托氣氛。
(七)筒燈
其一般裝放在臥室、客廳、衛生間的周邊天棚上。這種嵌于天花板內部的隱置性燈具,所有光線都向下投射,它可用不同的反射器、鏡片、百葉窗、燈泡來取得不同的光線效果。筒燈不占據空間,可增加空間的柔和氣氛,試著裝多盞筒燈,可營造溫馨的感。在選用壁燈時,要與頂燈、臺燈、落地燈等各類燈具相配套,空間立體式的錯落布置,使同一房間的燈飾在款式、色彩、材質和光色等方面保持統一的同時,又進一步強化著空間的格調。而不同房間的燈具在風格上可相互區別,各成體系,充分發揮了燈具在塑造居室風格方面所起的獨特作用。
以上介紹的燈飾每一種都具備它獨特的魅力,在室內設計中各種燈具可相互輔助,在款式、色彩、材質和光色等方面保持統一,來強化空間的格調;然而燈具的風格又可在不同房間里相互區別各成體系,充分發揮其在塑造局勢風格方面所起的獨特作用。[3]
四、豐富空間區域層次
當代人們已經意識到健康的燈光設計對生活的影響,室內設計照明已由過去僅注重單光源過渡到多光源的效果。多光源已經照顧到每一個使用者和每一種生活情境對燈光的需求,主光源提供環境照明使室內都有均勻的照度,而展示燈,臺燈等提供重點照明或局部照明,則豐富了空間的層次,分割了空間區域。多光源的配合,使得空間照明無論是濃墨重彩,還是輕描淡寫,都能形成曼妙的空間氛圍。如:居室中的客廳,它是室內的主體和中心,它的頂燈應成為空間的主燈,主燈選用良好的光線,如果頂較高可選擇吊燈,反之可選擇吸頂燈。有些嘗試用一組燈作為主燈,在開關上則分開控制。全部開啟時,滿天繁星,一室輝煌。單獨開啟時,則星星點點,意境深遠。
會客廳的兩個主體是沙發和茶幾,它們是看電視和聊天的地方,可在沙發邊上放一個落地燈,個性且裝飾性強的落地燈,配上不同的燈罩,會出現不同的光效果。燈罩的出光口朝上,光線會漫射,帶來一些溫馨氣息;燈罩的出光口朝下,光線就會對地面和近靠的沙發形成一個特寫;燈罩如果采用全玻璃罩設計,光線就可以向四周平均地照射。
燈光可以讓人感知到室內各區域空間的界線,運用不同的燈光照度和燈光的色彩對不同的功能空間進行劃分。同時燈光還可以強調空間之間的主次關系,通過照度的強弱和色溫的變化,以及局部的重點照明,讓空間的界定更加清晰,空間的層次感更加豐富。在居室中,客廳應選用柔和的光線,怡人的燈光可以創造浪漫的氣氛;餐廳應選用較強的區域燈光,使餐廳籠罩在溫馨的氛圍中;如果需要在臥室劃分學習空間,燈光選用區域照明,不宜過亮,防止影響家人休息;休息區域宜用柔和的光線,給人以朦朧感。居室頂部的高差處理,也可用豐富的燈光藝術效果,增強空間里的層次感。燈光對居室的界定功能,使人產生錯落有致的主體感和區域層次感。[4]
新街口位于南京市的中心區域,是中國著名的商業中心,有著近百年歷史的著名商圈,被譽為“中華第一商圈”(圖1)。現在我們來分析新街口夜景照明系統設計。
現代城市的建筑外立面亮化不是簡單的泛光照明,二是建筑本身的風格在光效上美的再現,并且是一個城市塑造形象的重要環節。一個透亮的建筑外觀可以吸引人們的目光,可以提升建筑所在區域甚至所在城市的經濟價值,獨特社會效應等。商業街建筑照明要抓住被照亮的重點部位,強化光的明暗對比,把要凸顯的細節呈現出來,形成視覺中心。比如對建筑物頂部進行亮化,使建筑物主體明暗有序(圖2)。
商業街夜間建筑外觀照明設計師建筑物裝飾的重要部分,在建筑設計中,光是表達空間的形態,創造環境氣氛的基本元素,尤其是晚間,一個優秀的燈光照明系統能賦予建筑物獨特的魅力。讓前來新街口消費購物的人具有強烈的激情和心理感受。
二、商業街建筑外立面夜晚燈光裝飾的特點
光作用于視覺器官,光賦予建筑可視形象,因此建筑照明設計過程可以看作是一個視覺傳達設計的過程。對于整個建筑照明設計領域來說,表現形式應當追求多樣性和豐富性,創造有意味的視覺形式,盡可能滿足當代消費文化下的大眾追求視覺刺激的要求。這可以從視覺傳達設計的各種觀念風格和設計實踐方法來取得靈感。要運用視覺傳達的整合原理,從形式變化中求統一,塑造視覺中心。
所以我們需要控制投光角度和范圍,建立光的構圖來渲染空間的變幻效果,同時改善空間比例、空間層次、空間導向,可以在一片灰暗亮度低的空間背景中突出照明效果,吸引注意力。
商業街建筑照明設計并不是簡單地呈現靜態表現工程,我們可以運用現代對視覺文化進行表現的一種互動的文化理念和手法,在表現上運用音、光等能夠表現信息傳達的一種視覺傳達模式,在表現和傳達上進行一種雙向性和趣味性的結合,從而使得建筑不僅能夠給人一種在夜晚當中視覺的“可見性”,同時也能夠更好地傳達一些現實的文化信息。在建筑的外立面當中進行燈光的輔助設置,不僅僅是運用燈光的照明技術,同時也要更好地結合建筑周圍所存在的景觀表現,將其與建筑藝術進行良好地結合。在進行建筑施工和設計的時候,更應該結合建筑物所存在的位置、表現的功能以及其所具有的特點進行獨具一格的照明設計,以能夠更好地體現建筑物各個角度的特點,并在不同的功能分區以及建筑部分表現出多彩的燈光語言(如圖3)。
三、商業街建筑外立面夜晚燈光布置手法
建筑物本身所要設置的燈光應該更好的表現出建筑所具有的長度,合理的影當控制在0.7―1 m以內,用以更好的規避光斑現象的產生。當泛光燈的光束為窄配光并且墻面照度要求較高、被照的建筑物則較為暗淡,如果想使得周圍建筑物能表現的較為光亮的時候,則可以將燈光設計的密度增大,反之,則可以將燈光設置密度減小,以表現暗部。
建筑色彩光源的照明只適合短暫時間場合,如時尚萊迪的霓虹燈效果。最好不要用于建筑外觀的永久性投光設置,因為有顏色的光線在陰影的襯托下非常容易導致視覺疲勞。
投光燈的投射角使得投射陰影的存在,陰影和明亮的對比可以突出建筑立面的立體感。投射陰影的大小取決于建筑表面凹凸程度和照明光線的投射角度。照明光線的平均方向角度與表面法線應該不小于45度,為了突出一個特別低的凸面應該增加投射角度。
建筑物光照效果并不是要始終不變,不同的要求對應的效果應該不一樣。同時不同的燈光照明系統中,要考慮燈具和燈具之間的位置如何調整到最佳狀態。
隨著時代的趨勢,建筑呈現大型,復雜化的,所以外立面的燈具數量也在逐步增多。因此,需要節能,國家對節能越來越重視。我們需要綠色照明。二極管,簡稱 LED,是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。因其具有長壽命、利環保、高光效、低能耗、體積小、堅固耐用、安全性高等特點,所以被公認為21 世紀的“綠色照明”,是當前全球最具發展前景的照明技術之一。LED 綠色照明工程的基本性能特點是:節能、高效、舒適、安全、環保、壽命長久。
而實現綠色照明工程就是要發展和推廣高效、節能的照明器具,節約照明用電,減少環境及光污染,建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境的照明系統。照明燈具中,白熾燈使用近一百年,但它的壽命短、能耗大,熒光燈雖然光效高,但它含汞而有害金屬,污染環境。照明燈具正逐步走向節能、高效、環保、長壽命的。
用燈類型:LED節能燈、LED日光燈、LED燈帶、LED顯示屏; LED數碼管;LED點光源、大功率LED洗墻燈,地磚燈;LED投光燈 燈管;光纖燈;大功率LED路燈;護攔管、太陽能LED路燈;高亮度;超高亮;室外景觀燈;庭院燈,草坪燈、地埋燈,激光燈,輪廓燈。
LED發光字制作,七色變化、全彩色變化;也可分段變化,可追逐、漸變、跳變,也可流水變化及多種自設定程序變化。LED發光字燈珠主要用于展示廣告字體(壓克力、吸塑、鐵皮字等等)和標識的夜間效果。它以文字或標識為媒介,安裝在樓宇頂部或墻面,既能表現標識白天效果,又能利用LED作為發光光源,在夜間表現出另外一種效果,再配以LED照明應用控制系統,對文字或標識進行動態視頻控制,在一些娛樂氣氛較濃的場所,LED發光字燈珠已經成了企業展示自我形象的最佳選擇。
燈光表現得過于均勻則會在很大程度上使建筑物缺少立體的感覺,我們在對建筑物外觀進行燈光設置的時候,同時應當注意燈光表現上給人視覺的立體感受,通過燈光的強弱對比來更好地表現建筑物應當具有的真實光源特點。在一個視場當中對燈光光源的朝向應有所區別,通過陰影的效果,使得建筑物形成一種鮮明的立體感。但是,如果照明的方向以及泛光燈的設計角度過于單一的話,便會使得建筑物外立面呈現出光照突兀的感覺,使人在視覺上產生不協調的感覺,為了規避這一不良的視覺效果,可在主照明方向90度的范圍之內,運用比較柔弱的光影使之表現更加的柔和,具有層次感。
關鍵詞:地鐵 ,應急照明, 電源 , 設計
Abstract: the subway emergency lighting is very important in the subway safety facilities, especially in public buildings in the event of fire, power supply fault is cut, emergency lighting system to evacuate, fire fighting and rescue work, ensure safety and security, and make the necessary operation treatment or maintain work continue to play an important role
Key words: the subway, emergency lighting, the power supply, the design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
一、應急照明系統概述
一個完整的應急照明系統設計主要需考慮以下幾方面內容:應急照明電源的選擇,應急照明的控制方式,應急照明設置的范圍,燈具的選擇及安裝位置,導線選型及敷設方式等。作為現代建筑物中安全保障體系的一個重要組成部分,有關國家標準對應急照明系統的設計都有詳細的規定。只有嚴格按照規范執行,才能保證應急照明在火災狀態下或正常電源故障的情況下發揮應有的作用。
1、應急照明電源的選擇
應急照明電源的選擇應綜合考慮應急照明的種類、轉換時間、持續工作時間、各種電源的特點及實際工程的要求等多種因素,力求做到安全可靠、技術先進、經濟合理。應急照明電源主要包括以下三種:
1.1 接自電力網
有效地獨立于正常照明電源的線路,由電網獨立電源供電,要求由外部引來兩路獨立電源供電,確保一路故障時,另一路仍能繼續工作。這種方式供電的容量、持續時問和轉換時間等都易滿足要求;但在重大災害時,其供電可靠性可能遭到破壞,失去應急照明供電的作用。因此,對于像地鐵地下車站這樣的特別重要建筑,對應急照明的供電還需與其它供電方式相結合。
1.2 蓄電池組
此種電源又分為集中設置型和燈具自帶電源獨立型。集中設置型的電源集中設置整套的整流、充電、逆變、轉換等裝置,故障率低,可靠性高,造價相對比分散設置電源低,且規模越大,經濟性越合理。近年發展起來的EPS(應急電源系統),還采用精密的技術來控制蓄電池的充電周期,大大提高了使用壽命;其自帶的自動檢測功能,也降低了系統的維護管理工作量。但其缺點在于,一旦應急電源處火災或故障,將影響整個應急照明系統,并且需要專門房間放置集中電源,對配電線路要求高。獨立型電源則存在數量眾多、相對造價高、設置分散、不易管理維護等不足,但單個燈具出現故障不會對整個系統產生較大影響。
1.3 應急發電機組
發電機組由于其啟動時間較長,一般不單獨用于應急照明系統。
2、應急照明的控制方式
應急照明的控制方式一般有集中控制、消防聯動控制和分散控制。
集中控制是指應急照明回路的通斷直接由應急照明電源室或配電室進行控制。由于在故障或火災時,應急照明必須保證點亮,而一般情況不能保證能按要求人工控制總開關,所以這種方式下的應急照明通常處于長明狀態。這種方式,雖然無需控制,接線簡單,但浪費能源,燈具長時間工作,使用壽命短。其適用于小功率的燈光疏散指示標志和無自然采光的場所。
消防聯動控制分兩種:一種是在火災時通過火災自動報警及聯動控制,自動強制接通火災應急照明,適用于規模較大、有火災自動報警系統的大型建筑;另一種是采用正常熄滅、失電點亮的自帶蓄電池應急燈具,其接線引自非應急照明回路,當發生火災時,由消防“切非”切掉所有非消防設備負荷,而使回路斷電,燈具點亮。
若應急照明兼做正常照明,為方便平時節約電能,對應急照明回路設置現場就地控制開關,即對應急照明進行分散控制。但該方式必須采取措施保證火災或故障情況下,應急照明處于點亮狀態。
所以,應急照明燈具的狀態在正常情況下有三種可能:①長明;②由就地開關控制,可能點亮,可能熄滅;③熄滅。而從電源正常轉變為正常電源故障或者建筑火災,應急照明燈具需要全部點亮。此時,長明燈,無須控制,一直點亮。分散控制的燈具就其類型的不同又分兩種情況:對于自帶蓄電池燈具設置就地開關,必須采用三配線方式(即在開關前端引專線至燈內,做蓄電池充電線,避免開關引起的頻繁充放電,保證蓄電池保持浮充狀態,并且可提供配電線路是否斷電的信號),斷電自動轉換由燈內蓄電池供電,點亮;對于設置就地開關的普通燈具可采取設置控制線消防強啟或設置繼電器控制等方式,使其自動點亮。而對于正常熄滅,失電點亮的自帶蓄電池燈具,其電源回路引接自非消防電源回路,即可達到故障或火災時點亮的目的。
3、應急照明的設置范圍
應急照明的設置范圍須按照規范要求,結合建筑本身的特點來確定,以確保不同類型照明的照度、持續時間等符合要求。由于火災備用照明與非火災備用照明在功能要求上不同,所以設置范圍、燈具及線路敷設要求也不同。應當注意兩者之間的區別。
4、燈具的選擇及安裝位置
應急照明尤其是安全照明的光源必須能夠瞬時點亮。相關規范規定安全照明正常電源與應急電源的轉換時間應小于05S,故應當選用白熾燈、快速啟動的熒光燈等光源。燈具應能滿足火災時的運行要求,采用有玻璃或其他非燃材料制作的保護罩的消防專用燈具。各相關規范對應急照明燈具的安裝位置、高度等都有明確要求,應當根據不同種類的應急照明照度要求,對樓梯間、疏散走道的形式,以及建筑的防火分區等合理布置。
5、導線的選型及敷設
火災應急照明的配電線路須滿足火災時連續供電的需要,所以導線及敷設方式都須考慮防火要求,采取耐火電纜、穿管敷設及涂防火漆等防火措施。
二、應急照明的設置
1、應急照明中備用照明的設置
地下車站站廳、站臺、出入口通道、房屋區樓道、重要設備用房、重要值班室、地下區間隧道均應設置應急照明(即備用照明)。地下站廳、站臺、出入口通道應急照明照度為正常照度的10%左右。重要房間(如車站綜合控制室、站長室、控制室、通信機房、信號機房、變配電室、環控機房、消防水泵房、氣體滅火鋼瓶問等)應設置應急照明,并應保證足夠的照度(正常照度的30% 以上)。地下區間應急照明中的備用照明為區間正常照明的一部分,夜間停運后進行區間檢修時可同時開啟工作照明及備用照明。
2、應急照明中疏散誘導標志照明的設置