虹桥机场T2航站楼照明控制提升

陈鹏俊

沪港机场管理（上海）有限公司（上海 200335）

0 引言

上海虹桥国际机场是中国三大门户复合枢纽之一，是上海建设卓越全球城市的重要引擎。机场航站楼建筑照明是集建筑美化、人体工程和航空安全于一身的综合体。维持机场正常运营的基本需求，给予旅客良好的视觉环境和氛围感受，让旅客在机场处于舒适放松的状态，是机场建设的重要组成部分。T2航站楼及其配套的东交通中心原有的智能照明控制系统设计参考数据陈旧，和现在的情形不尽相符，同时新形势对照明效果有了更高的期待。因此必须重新进行照度实测、参数优化、策略调整和系统升级，应用新的智能照明控制系统，在满足机场正常运营照明需求的同时，达到舒适环境、科学管理和有效节能等效果[1]。

1 智能照明控制系统现状

智能照明控制是对航站楼照明进行智能化控制，控制对象包括对虹桥机场整个航站楼的候机大厅、行李大厅、办票、休息、门厅、登机桥、通道等公共区域的工作照明，装饰照明、广告灯箱、引导标识照明，以及雨篷、停车场、道路等辅助照明[2]。采用智能照明控制模块与BA系统相结合的方式进行控制管理。控制系统具有照明控制、照度感测控制、日程计划安排、图示化监控、与BA系统的集成等功能。受控灯具均采用开关方式控制，主要控制方式包括智能面板控制、场景控制、定时控制、亮度控制、可视化集中管理和BA系统控制[3]。

1.1 T2航站楼智能照明控制系统

T2航站楼根据不同区域的运行特点和建筑结构采用不同的控制方式，其中，旅客流程公共区域照明和车道边雨棚照明根据航班需求及光照度进行联动控制；办公区域过道照明和屋顶霓虹灯根据设定时间进行定时控制；办公区域电梯厅照明则采取光照度和定时相结合的控制方式。照度控制模式根据室外照度传感器测得的照度值对相应区域的室内照明进行场景模式设置，分为高照度、中照度和低照度三个模式。定时控制参数每月进行调整。

1.2 东交通中心照明系统控制方案

东交通中心照明系统采用与BA系统相结合的方式进行控制管理。东交通中心主楼B1、1、2、4、5、6、7楼及车库采用定时控制模式，主楼3楼大空间采用照度和时间双重控制模式。光照度控制分夏季模式和冬季模式。

2 现存问题

通过现场调研和综合分析T2航站楼和东交通中心原有的照明控制系统，发现该系统主要存在三个问题。

第一，参考数据陈旧。原有的照明控制系统参考光照度测量之后，楼内进行了LED改造，新增或更换了灯具，现场照度情形已然发生改变。因此，之前测得的照度值数据不能再作为照明策略依据，需要重新进行照度实测更新数据并调整相应的控制策略。另外，楼内照度情况目前掌握仍不全面，相关系统提升工作无法精准开展，而准确科学的实际照度数据是照明系统的基础。

第二，控制策略单一。整个控制系统的设置场景就是日常运行场景，而现实有各种场景及特殊场景，需要更灵活多样的场景控制模式。另外，受光照度影响，区域控制模式不同，不同功能区对照明质量的需求也不同，现有控制策略划分区域不够细致，无法实现有效管理与节能。因此需要分区域、分场景设置控制模式，灵活应对各种情形，实现灯光精准化控制[4]。

第三，空间感受有待改善。实地考察发现，部分区域较昏暗，无室外光照，灯具亮度不足以营造一个明亮舒适的环境。例如，东交通中心3楼靠近幕墙侧走道，虽然幕墙引入了室外光照，但走道与幕墙之间的行李检查室挡住了室外光照，靠近幕墙的地方仅简单地进行了光照度控制，实际效果昏暗。照度达到标准是照明基本要求，对于照度不达标区域，应调整控制策略，并增加或更换灯具。此外，部分区域还存在照度不均匀、眩光、缺乏视觉关注面的照明表达等问题，为此，文章结合此次照明控制提升，进行施工改造研究。

3 照明控制提升措施及效果

针对原有照明控制系统存在的问题，为达到更好的照明效果、更高效的管理、更节约能耗的目标，采取如下措施：首先，进行照度实测，获得楼内不同区域、室外照度和灯具开关情况下的照度值，并进行参数优化，在达到照度标准的同时更省电节能；其次，进行控制提升，根据照度测量结果和照明需求分区域制定适宜的控制策略；最后，进行系统升级，评估整个照度测量工作和控制策略升级方案，增加或更换灯具及照度传感器，获得更完善的照明系统。

照明控制提升后，整体达到了楼内照度可视化、点位照度数量化、灯光控制精准化和空间感受人性化的效果，并为今后的灯具改造、策略调整和系统升级提供了参照。

3.1 楼内照度可视化

此前灯具改造项目将原有节能灯更换为节能高效的LED灯，楼内照度情况发生了明显改变。此次实地测量了大量照度数据，获得了各区域随室外照度在不同灯具开关情况下的照度。用色块和文字在地图上标示是否与室外照度相关、开灯平均照度、灯间降低的照度、灯带提升的照度等情况，形成照度图，即可直接从照度图观察得到各区域基本照度情况，实现楼内照度可视化，这为照明系统调整与升级打下了基础。下面具体介绍T2出发层和东交通中心3楼的照度图。

T2航站楼出发层照度情况如图1所示。玻璃幕墙侧、值机柜台、安检区受室外光照度影响，有充足室外自然光采光（以粗黑框表示室内照度显著受室外照度影响）。出发大厅、天桥和禁区基本不受室外光照度影响，开灯照度超标准照度50～100 lx（不同照度用不同明度色标注）。灯间与灯下照度相差不大，照度均匀性良好,其中安检区域天窗氛围灯开启后照度提升约45 lx，灯间照度降低约13%；南北幕墙区域、办票岛天窗区域洗顶灯开启照度提升约20 lx；幕墙区域灯间照度降低约15%；办票大厅灯间照度降低约30%；办票区域灯间照度降低约4%。

图1 T2航站楼出发层照度图

东交通中心3楼照度图如图2所示。由图2可知，玻璃幕墙侧通道和中部圆盘区受光照度影响，中部通道和南北被行李检查室遮挡室外光照的通道不受室外光照度影响，照度约为80 lx，较为昏暗。装饰灯带对照度提升明显，约为20 lx，灯间较灯下照度下降约20 lx。

图2 东交通中心3楼照度图

此次测量工作量大，在楼内34个区域选取了有代表性的286个点位测量地面位置的照度值，经过统计和分析获得T2航站楼和东交通中心各区域照度情况。选点标准有3个：不同功能区、灯下或灯间、远离或靠近室外光。不同功能区光照环境与光照标准不同，灯下与灯间的区分可以获得平均光照度和均匀度，远离与靠近室外光受室外光照度影响不同，照明策略要综合考虑，因地适宜。对于某一点位测量的光环境，有不同室外光照度和不同灯具开关情况下的变化，测得该点位所有光环境下的照度值，并进行统计分析。

将测量数据汇总成表格，并作出各点位随室外照度变化的照度曲线图，依据曲线陡峭程度可将区域划分为是否受室外光照度影响两部分。受室外光照度影响的区域应进行时间与光照度两种控制模式调整，不受室外光照度影响区域则在达到照度标准基础上根据照明需求进行定时控制。T2航站楼照度基本情况如表1所示，东交通中心照度基本情况如表2所示。

表1 T2航站楼照度基本情况

表2 东交通中心照度基本情况

3.2 点位照度数量化

通过照度图可以直观获得各区域基本照度情况，对于特定点位，则通过建模、回归分析得到具体点位的照度。基于测量的大量照度值，利用分析软件SPSS进行线性回归，获得某点位照度函数表达式。通过该点位照度函数可知该点位在不同室外照度下的确切照度值和变化情况，而点位照度数量化对精细化控制有重要意义。下面以东交通中心3楼南侧某点位为例展开说明。东交通中心三楼南侧某点位照度测量值如表3所示。

表3 东交通中心3楼南侧某点位照度测量值

模型摘要b如表4（a）所示，ANOVAa如表4（b）所示，系数a如表4（c）所示。

根据线性回归分析，判定系数R方为0.970，接近1，模型拟合效果良好。由表4（b）可知，方差分析的显著性值为0.000＜0.010＜0.050，说明自变量“室外光照度”与因变量“点位照度”建立的线性关系回归模型具有极显著的统计学意义，线性关系显著，因此点位照度线性回归模型具有科学性。最终建模结果可从表4（c）得知，东交通中心3楼南侧1号点位照度模型表达式如下：

表4 （b） ANOVAa

表4 （a） 模型摘要b

式中：Y为点位照度；X为室外光照度。

另外，根据现场是否有灯带提升亮度的情况修正式（1），增加项20a（20为灯带提升的20 lx，a取0或1）。此点位位于灯下，灯间照度将下降约30 lx，则点位照度表达式应增加项-30c（c取0或1），用于区分点位位于灯下或灯间。此时表达式具有普遍性，楼内某点位照度都可以由如下函数表示：

式中：k、b为常数；a、c取0或1。

3.3 灯光控制精准化

航站楼空间广阔、功能区众多、人群密集，精准的灯光控制需根据功能区需求、采光情况、灯具排布及航班联动等多方位影响因素设置照明模式，在满足基本功能性照明需求的同时，达到高效利用能源、节能减耗的效果。通过照度图和线性关系回归模型，楼内照度基本明晰。该方案针对原控制系统进行优化，并在日常模式达到国际标准基础上引入新的节能模式，进一步节能减耗，提升照明模式灵活性。

（1）控制系统优化。根据照度实测结果，按照功能区、灯具排布和是否受室外光照度影响等细分区域，实现更精准、更切合实际需求的灯光控制，同时为灵活的照明模式设置与切换提供条件。通过照明回路排查，整合接触器下的回路接线情况，按照照明回路区域、灯具类别分配各接触器控制回路范围，实现不同控制区、不同类别灯具的独立控制，以便后续的节能功能控制和区域化控制。

（2）节能模式。航站楼面积庞大，其照明系统的电能消耗总量非常大，仅靠控制各场所的照明功率密度值、采用高性能照明灯具及节能光源等措施尚不够，还达不到真正意义上照明的充分节能[5]。因此必须采用合适的智能照明控制系统，合理管理照明系统，进一步体现节能功效。优化正常照明模式，同时新增节能模式，在达到照明标准的基础上实现节能功效最大化。

节能模式根据国家和地方照度标准值设定，正常模式较节能模式设定更高的标准，各区域正常模式与节能模式照度标准如表5所示。根据照度实测，相应调整光照度控制区域参与控制的室外照度传感器阈值，达到预设的标准。东交通中心3楼室内照度标准与控制传感器阈值对应表如表6所示，目前阈值为350 lx，按照标准，正常模式应为250 lx，节能模式200 lx，阈值相应下调约20%，实现有效节能。

表5 正常模式与节能模式照度标准

表6 东交通中心3楼室内照度标准与控制传感器阈值对应表

经测算，灯光控制精准化可每年减少用电量90 470 kW·h，节省电费约85 950元，同时降低了灯损耗率与维护费用，实现了环境效益与经济效益的双赢。

3.4 空间感受人性化

通过现场照度实测及控制策略调整，已基本发挥了现有灯具的最大功效。但通过此次航站楼照度实测发现，部分区域照度偏低，而且灯光除了最基本的照明功能，还有装饰、引导、强调和分隔功能。此外，还存在空间感官偏暗、视野亮度分布不平衡、缺乏视觉关注面的照明表达等问题。

为获得更好的灯光效果，并使旅客有更人性化的空间感受，新增和更新T2航站楼值机区域、安检区域、三角区商业、长指廊、短指廊等5大区域的3 187套灯具，大幅提升现场照度及旅客感官。一是补足现场功能照明缺失区域，提升基础照明，达到国标要求；二是水平和垂直动线上的基础照度连续而贯穿始终；三是节点处适当强化垂直面和天花亮度，形成视觉焦点，在特定作业区加强分区重点照明，完善空间功能；四是通过不同的灯具配合营造空间表现力和张力。

改造后极大地提升了旅客体验。一是在现场营造一种舒适优雅氛围，缓解旅客焦虑心情，给予旅客轻松愉悦的感受；二是通过灯光的排列指引人们行走路线，协助旅客顺利完成登机流程；三是灯光突出特别展示物，航站楼内关注面表达、制造视觉焦点有利于消除旅客的疲惫迷茫感，给予旅客安心新奇的感受；四是使用不同的匹配功能灯光分隔，达到和谐有序的效果。

文章以办票大厅改造为例，表现此次照明提升效果。改造前后对比图如图3所示，（a）入口处新增42套洗顶灯具，完善建筑形体，营造入口氛围。（b）扶梯区新增174套天窗洗顶灯光，更新58套大理石墙面的洗墙筒灯，形成对比，强化了办票区中轴核心地位，引导人流；更新柱子洗顶灯具，形成轻盈的顶面，增强空间感，同时完善中轴对称的空间形态。（c）轴天桥底新增60套下照灯具，更新80套上照灯具，改善服务台重点照明，提升室内“桥”作为不同功能区连接体的辨识度。（d）通道两侧新增64套线性灯具，更新16套下照灯具，增强引导性，提升舒适度。

图3 改造前后对比图

4 结束语

T2航站楼及配套的东交通中心照明系统通过照度实测、参数优化、控制提升和系统升级，实现了楼内照度可视化、点位照度数量化、灯光控制精准化和空间感受人性化，解决了原控制系统参数陈旧、控制模式单一以及空间感受有待改善等问题，为航站楼建设提供了更精准节能的灯光控制策略。此外，还根据楼内灯光实测结果，改造照度较低及照明效果较差的区域，为旅客营造更舒适优雅的光环境。在高质量发展新阶段，不断追求以人为本的光环境体验，持续践行精品机场建设，让旅客体验更人性化的机场服务品质。