基于照明改造实例的会议室照明质量提升方法

罗运有，邹晓锐，戢太喜，丁 军，余 鹏

(广东省建筑科学研究院集团股份有限公司，广东 广州 510500)

引言

在形成办公空间的诸多环境因素中，光环境被认为是最为重要的因素之一。办公建筑照明的重点是创造明亮舒适的光环境，以提高工作人员的工作积极性，提高工作效率。舒适健康的照明环境不仅能使人精神愉悦，提高工作效率，还能避免因光环境不适对身体造成的伤害[1-3]。

为开展照明改造，本文首先对会议室的照明环境及灯具情况进行了调研测试。其次，在室内照明环境现状与改造工程限制条件的基础上，确立了灯具的选型策略，并通过照明模拟预估了改造效果，制定了照明改造方案。最后，根据现场测试，验证了照明质量的提升情况，并进行了对比分析。

基于上述改造项目实例，本文得出了一些适用于会议室照明改造的灯具选型方法，为办公建筑中同类会议室的照明改造提供了参考案例。

1 照明改造房间概况

1.1 照明改造要求与目标

改造会议室的室内照明灯具类型主要为0.6 m和1.2 m的T8灯管、6～8寸的筒灯以及MR射灯。改造前会议室的灯具存在能耗高、寿命短、严重光衰老化及损坏等问题，同时室内照明质量也欠佳。因此，照明改造的总体目标是综合提升室内照明质量并实现照明节能。

考虑到会议室的实际情况，建筑室内的电气布线、吊顶结构等均早已完成安装并正常使用，因此照明改造将采用对现有灯具进行同类替换的方式开展实施。改造后室内照明质量要求见表1，改造灯具选型要求见表2。

表1 改造后照明质量要求Table 1 Requirements of illuminating quality in retrofit

注：改造后室内照明质量的各项参数除满足国家标准以外，同时应不低于改造前

表2 改造灯具选型要求Table 2 Requirements of lamp style selection in retrofit

1.2 房间构型与灯具布设

会议室为近似正六边形的高大无外窗空间，边长约为10 m，面积约为260 m2，所有灯具均安装于顶部平面，采用吊顶暗装，并按圆环形或六边形阵列形式布置。为方便描述，本文根据灯具的类型及安装形式将会议室灯具的布设位置由内至外依次划分为①内部、②中部、③外部和④边缘4个区域，具体情况见图1和表3。

图1 会议室区域划分及灯具分布平面图Fig.1 Plan for regional division and lamps arrangement of conference room

表3 会议室区域划分及灯具情况简述Table 3 Brief introduction for regional division and lamps arrangement of conference room

会议室内部区域的地板距天花板距离为4.2 m；中部区域的地板距天花板距离为3.8 m；外部和边缘区域地板距天花板距离为3.5 m。会议室灯具布设的详细情况见表4、表5。

1.3 室内照明环境现状

根据现场照明测试，改造前会议室的外部及边缘区域的照度值较低；同时，会议室的整体照度均匀度也偏小，不满足标准要求。会议室的照明参数见表6，照度分布情况见图7。

由于会议室的照度均匀度和显色指数未达到标准要求，本文将利用Dialux软件，通过调整优化灯具的光效参数，模拟改造后会议室的照明情况，并据此制定照明改造的灯具选型方案。

表4 改造前会议室灯具的详细情况Table 4 The details of the lamps of conference room before lighting retrofit

表5 改造后会议室灯具的详细情况Table 5 The details of the lamps of conference room after lighting retrofit

表6 会议室改造前照明参数实测值Table 6 Lighting parameters of the conference room measured before retrofit

2 改造灯具选型策略

2.1 改造灯具选型方法

为实现室内照度分布的优化，可以通过改变灯具的布设形式，提升光源数量或功率等方式[4]，也可以提升灯具光效、优化配光曲线。

在灯具投射距离不变的情况下，提升光通量可以提高灯具照射范围内的平均照度，而扩大光束角则可提升光源在空间各个方向的光强分布均匀性，以加强灯具照射范围内的照度均匀度。

针对会议室部分区域照度值较小、整体均匀度不足和显色指数偏低的现状，本文将采用“提升光通量”和“扩大光束角”两种灯具选型方法，并依据灯具的布设区域及安装形式进行具体选定，同时保证更换后灯具的显色指数大于80，功率低于更换前。会议室内各区域灯具的选型方法见表7。

表7 改造灯具选型方法Table 7 Method of lamps style selection in retrofit

2.2 备选灯具产品情况

根据表2所述改造灯具的选型要求，本文选定某品牌4个系列LED灯具产品作为照明改造的备选灯具，具体情况见表8～表10和图2～图4。

表8 备选筒灯光学及电气参数Table 8 Optical and electrical parameters of the alternative downlight products

表9 备选T8灯管光学及电气参数Table 9 Optical and electrical parameters of the alternative T8 tube products

注：灯具光束角在法向测光平面为160°，在轴向竖直测光平面为120°

表10 备选MR16射灯光学及电气参数Table 10 Optical and electrical parameters of the alternative MR16 spotlight products

注：该系列灯具有两种子型号，光束角分别为24°和36°

图2 备选筒灯的外观及配光曲线示意图Fig.2 Exterior and distribution curve flux of the alternative downlight products

图3 备选T8灯管的外观及配光曲线示意图Fig.3 Exterior and distribution curve flux of the alternative T8 tube products

图4 备选MR16射灯的外观及配光曲线示意图Fig.4 Exterior and distribution curve flux of the alternative MR16 spotlight products

3 改造灯具选型方案

3.1 房间模型创建

为简化模型复杂度，本文在建模时将会议室设置为正六边形，并忽略了室内桌椅物件和设备器材，未对其建模，同时将房间的内表面材质简单地分为地板、墙面和天花板三类，各类材质的反射比也均设置为同样的参数值，因此所得模拟结果将与实际情况有一定偏差。

会议室照明模拟模型如图5所示，模拟时主要参数设定值情况如下：天花板和门的反射比为0.70，墙壁的反射比为0.50，地面的反射比为0.20[5]；灯具维护系数为0.80，工作面(参考平面)高度为0.75 m，与各面墙壁的距离均为0.5 m[6，7]。

图5 会议室照明模拟模型Fig.5 Model for illuminating simulation of conference room

3.2 照明模拟分析

根据表7所述的改造灯具选型方法，结合表8～表10中的备选灯具产品目录，对室内现有灯具进行同类对应替换，并根据模拟结果不断微调灯具选型，最终得到符合表1要求的照明模拟方案。会议室改造后的照度分布梯度预估情况如图6所示，照明效果预估情况见表11。

图6 会议室工作面照度分布模拟Fig.6 Illuminance distribution on reference surface of the conference room by simulation

表11 会议室照明效果模拟Table 11 Illuminating quality parameters of the conference room by simulation

3.3 选型方案制定

根据照明模拟结果对应的灯具参数设置，会议室的灯具改造选型方案详见表4、表5。根据该选型方案，会议室开展了照明改造，以下介绍改造前后的照明质量及照明能耗的变化情况。

4 照明改造实测与分析

1)照明质量变化情况。根据改造前后的照明测试数据，会议室的照明质量及照明能耗变化情况见表12、图7和图8。

2)照明改造效果分析。通过选用高光效的LED灯具，改造后会议室的最小照度、平均照度、照度均匀度和显色指数均获得了显著提升，照明功率密度则大幅降低。

表12 会议室改造前后照明参数对比Table 12 Comparison on lighting parameters of conference room before and after retrofit

图7 会议室改造前工作面照度分布实测值Fig.7 Measured value of illuminance distribution on reference surface of conference room before retrofit

图8 会议室改造后工作面照度分布实测值Fig.8 Measured value of illuminance distribution on reference surface of conference room after retrofit

此外，由于会议室模型的几何构型和材质反射比设定值与实际情况有偏差，同时现场照明测试存在测量误差，因此改造后会议室的照明实测效果与模拟效果有一定差异。

1)照明改造情况。根据改造前后照明测试数据对比，会议室的照明质量均获得了显著提升：平均照度升高至496 lx，照度均匀度增加至0.61，显色指数增大至83.9，照明功率密度减小至19.47 W/m2。

2)照明改造灯具的选型方法。若受到客观条件限制，照明改造只能通过对既有灯具进行同类替换来实现，则应优化灯具的配光曲线，以提高灯具照射范围内的平均照度、增大灯具照射区域、提升灯具在空间各个方向光强分布的均匀性。对于布置于房间内部区域或者采用直接照明的灯具，在其改造选型时宜优先考虑扩大灯具的光束角；而对于布置于外部区域或者采用间接照明的灯具，在其改造选型时宜优先考虑提升灯具的光通量。

3)照明改造中新型LED灯具的适用性。通过采用新型LED灯具替换普通荧光灯、白炽灯等传统灯具，会议室的照明效果获得了优化，照明质量参数取得了较大提升，照明节能率超过50%。这说明新型LED灯具相较于传统灯具的照明效果提升和节能潜力均较大，可作为照明改造中优先选用的产品。