中韩(长春)国际贸易会展中心照明设计与实施剖析

王 燕

(中国中元国际工程有限公司, 北京 100089)

0 引 言

会展建筑的主要特点之一是空间高大,其照明光源、灯具选型以及灯具布置、安装都很重要,合理选择照明设备、划分控制区域,并从节能的角度出发,充分利用自然光,将人工照明与天然采光有机结合,是该类型建筑照明设计的重点。会展建筑人员密集,应急照明是保障人员安全的基本设施,也是会展建筑照明设计的重点[1-3]。

本文结合中韩(长春)国际贸易会展中心实际工程项目,对其一般照明和应急照明的设计进行了梳理和剖析。

1 工程概况

中韩(长春)国际贸易会展中心是中韩(长春)国际合作示范区的重点项目和地标性建筑,占地面积21万m2,建筑面积13.5万m2,其着力打造国际交流合作平台、进口商品集散中心和跨境电商孵化基地。会展中心共设有8个展厅,其中4个为无柱大跨单层展厅,4个为双层展厅;展厅内包括17个韩国城市馆,国际商品展销馆、跨境商品数字化服务中心、食客村等,配套设置商务会务中心,有一个500余人的新闻厅、一个600余人的多功能厅以及多个会议室等。所有展厅和会议区由登录厅、中厅及过厅联系在一起。

中韩(长春)国际贸易会展中心实景如图1所示。中韩(长春)国际贸易会展中心泛光照明如图2所示。

图1 中韩(长春)国际贸易会展中心实景

图2 中韩(长春)国际贸易会展中心泛光照明

2 照明方式

照明可分为一般照明和应急照明。中韩国际贸易会展中心内部功能比较丰富,展厅均属于高大空间,并设有多个固定的中韩城市展馆或者移动的展位,因此一般照明的方式主要包括基础照明、间接照明、局部照明以及泛光照明等。基础照明即为环境基本照明,为参观者在会展空间中走动或进行活动提供基本的亮度。间接照明为基础照明进行补充照明,主要为烘托整个展馆整体照明氛围而补充设置的照明。局部照明在中韩国际贸易会展中心城市馆或者展位内为塑造展品形象,在重点区域增加的重点照明,能够清晰丰富地呈现展品形象或者品牌形象。泛光照明较好地体现建筑物的立体感和建筑形象。根据中韩城市馆的造型,形成一种主体式照明效果,配以特殊的灯光效果,使建筑与环境相得益彰。

应急照明一般包括备用照明、安全照明及疏散照明。

中韩国际贸易会展中心各个区域采用的照明方式根据使用功能的需求以及达到的装修效果,结合建筑、结构的形式特点进行设计。本文主要对登陆厅、高大空间展厅(1#、2#、3#、4#展厅)两个主要区域的基础照明及应急照明设计进行剖析。

单层展厅(1#、2#、3#、4#展厅)及登陆厅为无柱大跨展厅,单个展厅长度153 m,宽度90 m,平均高度为20 m,属于无吊顶的高大空间,屋顶设置有采光窗和自然排烟窗,其采用张弦梁结构形式。展厅平面位置图如图3所示。屋顶采光窗和布置平面图如图4所示。张弦梁剖面示意图如图5所示。

图3 展厅平面位置图

图4 屋顶采光窗和布置平面图

3 照明设计

3.1 光源、灯具选型

照明光源的选择要从显色指数、寿命、光色、光效、启动性能、工作的可靠性、稳定性及价格等因素综合考虑。近几年应用在高大空间的照明光源有金属卤化物灯和大功率LED灯。两种光源各具优缺点。在设计之初对两种光源进行了比选:

光源一:金属卤化物灯400 W;光源二:大功率天棚LED灯200 W。

金属卤化物灯光效高、寿命长,显色性也较好,光源从电弧管中心射出,中心光强大,可以远距离照射,对于高大空间从照度均匀度上更具优势,且具有更高的可靠性及安全性;但是金属卤化物灯不能瞬间点亮,也不能实现智能调光控制,从管理及节能角度上来说不占优势。

LED灯具有发光效率高、耗电功率低、使用寿命长、反应速度快和发光模块体积小等优点,但是LED灯散热不占优势,也存在眩光和显色性差等缺点。综合评判,LED灯在绿色节能、表现手段灵活多样等方面更适合在高大空间的展览建筑内使用,近几年大功率LED灯在高大空间也有了广泛的应用和推广。

该项目采用大功率天棚LED灯,同时为了降低灯具的发热,采用具有高导热性能的散热金属灯具;为降低眩光,避免选择的功率过大,灯具的玻璃罩采用毛面增加散射,降低灯具表面亮度,同时增加光束宽度,使得展厅的垂直照度增加,整个环境亮度得到提高。

3.2 照度计算,灯具布置与安装

光源、灯具确定以后,要考虑灯具的布置。该工程单层展厅为无柱大空间,设计结合结构构件的特点,采用张弦梁撑杆与拉索的节点均匀布置灯具。

展厅照度按规范要求,一般展厅为200 lx,高档展厅为300 lx;由于业主未对展厅等级做明确,同时调研过目前布展的大部分展厅都存在过度照明,严重的光污染造成大量能源浪费,同时结合项目建筑天窗布置方案,以及展厅内展陈的局部照明设计,确定展厅的基础照明照度为200 lx。

通过DIALux软件进行模拟,输入与展厅建筑环境相近的参数,空间光反射率参数等,尽量接近现实设定,进行3D建模。通过采用不同功率、不同光通量的光源来实现展厅均匀照明的效果,经过反复对比试验,选取了功率为200 W的光源,且光源光通量24 000 lx的一份样本作为该项目的灯具参数,带入DIALux软件模拟展厅的照明效果。1#展厅照度计算结果如表1所示。1#展厅灯具布置平面图如图6所示。1#展厅等照度图如图7所示。1#展厅伪色表现图如图8所示。1#展厅灰阶等照度图如图9所示。根据模拟结果各项指标满足GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中对照明质量的要求。

表1 1#展厅照度计算结果

图6 1#展厅灯具布置平面图

图7 1#展厅等照度图

图8 1#展厅伪色表现图

图9 1#展厅灰阶等照度图

单层展厅为弧形顶棚,大部分区域顶棚高度约20 m,由于灯具尺寸大、重量大、安装高度高,安装存在一定的困难。为了使安装既规范、省力又安全可靠,灯具安装在与施工单位多次商讨下,确定如下:在天棚灯头盒下连接连接板,连接板上开设圆孔,连接板下方连接吊杆连接件,吊杆连接件与灯具吊杆固定连接,连接件边缘根据棚顶张弦梁的弧度切割成一定坡度。1#展厅灯具安装示意图如图10所示。此安装方式有效解决高大空间弧形顶棚安装费时、费力问题,并提高安全性,方便调节吊杆长度,使灯具下表面高度保持一致。该展厅灯具安装高度在DIALux软件模拟时即从美观角度考虑,与结构拉杆持平,安装高度距地14 m,通过软件计算及实测均满足照度要求。1#展厅一般照明实景如图11所示。

图10 1#展厅灯具安装示意图

图11 1#展厅一般照明实景

登陆厅作为整个展会的主要出入口,是沿人流方向展开的高大空间,照明设计充分考虑照度均匀性、灯具检修可行性等问题;该区域建筑顶棚设计了大小不一的菱形采光窗,为了保证建筑空间表达的美观度,做到简洁大方,登陆厅将平时照明与应急照明灯具进行了组合设计,一个组合灯具内包含6个灯具;由4盏50 W LED射灯(6 000 lm,4 000 K,Ra=80),2盏30 W B型应急照明灯具组成,组合灯具应急照明灯与普通灯通过两根管线敷设至不同的接线盒,再引接至灯具。灯具通过吊杆安装在张弦梁上,位置靠近撑杆与拉索的节点球,布置间距为9 m×9 m,安装高度为距地15 m,经实测满足照度要求。

登陆厅组合灯具立面图如图12所示。登陆厅组合灯具平面设计图如图13所示。登陆厅组合灯具透视图如图14所示。登陆厅白天实景照片如图15所示。登陆厅晚上一般照明实景照片如图16所示。

图12 登陆厅组合灯具立面图

图13 登陆厅组合灯具平面设计图

图14 登陆厅组合灯具透视图

图15 登陆厅白天实景照片

图16 登陆厅晚上一般照明实景照片

3.3 照明配电系统的设计

针对大空间的人员密集场所,一般照明建议采用交叉供电方式。该工程展厅内的一般照明采用分区设置两个照明配电箱,区域内的照明灯具各带一半,采取交叉供电的配电方式,两个照明配电箱上级电源来自两个不同的变压器,当一个电源故障时,仍能维持工作场所50%的照度。

该工程为大型会展建筑,建筑体量大、人员密集,在紧急情况下需保证所有人员在短时间内安全撤离现场尤为重要。因此展厅内除了一般照明以外,还设置安全照明,照度值不低于一般照明照度值的10%的要求。安全照明灯具兼平时正常照明,展厅内单独设置安全照明双电源配电箱,电源引自两个低压母线段。展厅照明配电接线图如图17所示。

图17 展厅照明配电接线图

图17中,三种线型分别代表一般照明交叉供电的两个配电回路,以及安全照明的配电回路。

消防疏散照明采用双电源供电末端互投的配电方式,上级电源引自变电所低压消防应急段。

由于照明配电回路的串联电弧发生时,没有产生对地泄漏电流,因而RCD无法检测到这类故障,而且串联电弧的故障阻抗降低了负载电流,使得电流低于MCB或熔断器的脱扣阀值。为防范因上述故障电弧引起的电气火灾事故,增强对电气火灾的防范能力,GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》第12.4.6条规定:高度大于12 m空间场所的照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。因此该工程采用在末级照明配电箱设置电弧保护功能的AFDD,避免因电弧故障引起的火灾。

3.4 照明控制

中韩国际贸易会展中心的照明控制主要采取两种方式:智能照明控制及就地现场控制。展厅、公共走廊、车库、新闻发布厅、报告厅、会议室、室外泛光照明均采用智能照明控制系统进行控制;办公、机房、后勤区域采用就地开关控制。

各个展厅及登陆厅均有优越的自然采光条件,在有自然光补偿的情况下,无需全部开启照明灯具。此照明控制按布展使用情况和天然采光状况采取了分区、分组的控制措施,分别设置了日常、展会、下班、节能几种控制模式。为了后期智能照明控制的灵活性,在配电设计过程中已考虑配电回路的划分要便于实现场景控制的需求,控制模式与配电回路相结合,这样既可满足展厅空间的光照度需求,又节省一定的能源,可以有效提升展厅照明设计的节能效果及灯具寿命,省去常规照明所需的配电控制设备,简化和节省穿管布线工作量。通过智能控制的方式,实现对自然光与照明灯具的联合应用,从而提升展厅空间的整体照明效果和节能效益。

根据会展中心的建筑特点和功能要求,灯光控制采用中央控制、就地控制、时间控制、照度控制多种控制手段。通过网桥与接口以及本身网络协议的开放性能够与智能化其他系统集成到一个管理平台。中韩国际贸易会展中心智能照明控制系统的各子系统(如室内公共区域照明子系统、展厅照明子系统、会议区照明子系统、景观泛光照明子系统)统一由中控室控制,但不互相冲突,不产生故障波及。系统内各区域地址互不相同,控制指令带有严密的地址代码,不会出现串扰误操作。智能照明操作界面如图18所示。

图18 智能照明操作界面

智能照明控制系统的先进性及持久性不仅满足了对现有控制区域灯光的智能化管理,同时考虑了今后整个会展灯光的管理与运营。

4 应急照明设计

应急照明设计包括备用照明、安全照明及应急疏散照明的设计。关于备用照明设计,由于展厅内已经考虑了安全照明,就不再单独设置备用照明,主要在变配电室、消防控制室、消防水泵房等发生火灾时仍要持续工作的场所设置备用照明。备用照明电源引自两个不同母线段,其中一路为消防应急段,设置末端互投电源箱,灯具自带蓄电池,供电时间按180 min考虑。

另外,会展类建筑应急疏散照明设计显得尤为重要。该会展中心为人员密集且大型公共建筑,为确保火灾时观展、参展、参会等各类人员快速、安全的疏散,设计了集中控制型消防应急照明和疏散指示系统,其由应急照明控制器、应急照明集中电源、应急照明配电箱、消防应急标志灯具和A型/B型消防应急灯具组成。展厅疏散路径地面水平最低照度不小于3 lx;当疏散通道两侧设置墙、柱等结构时,方向标志灯应设置在距地面高度l m以下的墙面、柱面上;当疏散通道两侧无墙、柱等结构时,方向标志灯应设置在疏散通道上方。室内高度大于4.5 m的场所,选择特大型或大型标志灯。

结合规范要求以及以往的设计经验,设计时为了在展厅空间中呈现良好的展示效果,通常会设置成较为复杂的结构,采用常规的疏散指示设置方法很难保障疏散的安全性,设计时可以从展厅空间的全局出发,首先确定出展厅的主要疏散通道,在明确主疏散路线的基础上,沿着疏散路线设置地面(永久)及展陈侧壁指示灯(展陈为半永久设施)相结合的布置(地面及侧壁结合布置的疏散灯),要求地面标志灯的设置需要具备连续性的特征,设置间距不超过5 m(本项目是2018年6月完成设计,执行规范JGJ 333—2014《会展建筑电气设计规范》[4];目前现行规范《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》要求间距3 m)。展厅内部分展陈为顶部开敞的半封闭空间,为提高安全性,大于200 m2的展陈内均设置疏散指示灯。其次单层展厅、登陆厅高度超过8 m的区域应急照明采用B型消防应急灯具;其余高度低于8m的区域采用A型消防应急灯具。系统应急启动后,蓄电池电源供电时的持续工作时间不小于1.5 h。

7#展厅食客村实景如图19所示。

5 结 语

中韩(长春)国际贸易会展中心规模大、功能多,设计施工工期短,经过各方通力协作,保证了其高质量的投入使用。一般照明设计充分结合了建筑、结构的特点,结合天窗位置,合理选型及布置,采用大功率LED灯、智能照明控制等节能措施,在既满足照度的要求下,又达到节能、美观、舒适的照明环境效果。应急照明的设计在满足规范的前提下,充分结合展馆内展陈的布置以及天花的美观度,合理布置消防应急照明及疏散照明灯具,为会展中心良好的运营提供有效保障。