高铁站房主要空间照明设计

王 胜

[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092]

0 引 言

近年来新建的高铁站房都有着各自鲜明的地域特点、文化定位以及时代风格,对于高铁站房的照明设计也提出了更高的要求。本文以长白山高铁站房为例,对站房建筑的照明设计进行分析总结。

1 项目概况

长白山高铁站位于中国吉林省延边朝鲜族自治州二道白河镇东北角,站房规模为中型站,建筑面积为29 998 m2。长白山高铁站效果图如图1所示。

图1 长白山高铁站效果图

站房建筑造型采用“三江之源”的设计理念,站房主体采用三段相切的弧线造型,分别象征着流淌着文明、生命、发展之水的三江,弧线造型中间围合出象征着三江之源的天池,内部装饰方案遵循着同样的理念,象征着三江的3条采光带在天花上起始于中间的“天池”。长白山高铁站室内效果图如图2所示。站房建筑内部分为3层空间,站房一层主要是售票厅、集散大厅;站房二层(即高架层)主要是售票厅、集散大厅、候车大厅;站房地下一层主要为旅客通道及出站厅。

图2 长白山高铁站室内效果图

2 高铁站房照明的设计原则

建筑照明方案应根据不同站房建筑对照明的特殊要求,处理好电气照明与天然采光的关系,合理利用自然光。

在照明设计时,应根据视觉要求、作业性质和环境条件,合理选择配置光源、灯具,使各建筑空间具备合理的照度、显色性和适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境[1],满足照明的功能性、舒适性需求。

照明灯具、配电设备选择及安装需符合国家规范及标准,确保使用的安全性,同时按照规范要求设置消防应急与疏散指示系统,火灾时引导人员快速疏散至就近的室外安全区域。

站房内的公共空间照明优先采用智能控制系统,合理编排、设定灯光场景的运行模式,节约能源,降低运行费用。

照明设计也要满足人们的审美需求,应表现建筑的特征,并与建筑空间融为一体,灯具除了提供基本的照明功能,也是室内空间重要的软装饰品。

高铁站房作为交通建筑有着明显的行业特征,即主要人员流线为进出站流线,照明设计可以紧密结合这一特征,按照进出站流线进行分区、分节点设计。

3 高铁站房的照明分类

照明主要包括:一般照明、应急照明、值班照明、标识引导照明、商业广告照明、景观照明等。

各工作场所均设置正常照明;集散厅、候车区、售票厅等旅客聚集的场所和站房内的通道等部位设置应急照明,包括备用照明、安全照明和疏散照明;集散厅、候车区、售票厅等大面积公共场所设置值班照明,可利用应急照明的一部分兼做值班照明;人员流线上设置标识引导照明,商业旅客服务、候车区、出站通道等区域设置商业广告照明,另可根据需要设置景观照明。

4 光源和灯具的选择

4.1 光源的选择

传统高铁站站房设计主要采用金属卤化物灯、荧光灯、高压钠灯等,近年来随着LED光源技术的发展,LED光源在高铁站房照明中的应用越来越广。LED光源具有发光效率高、使用寿命长、质量轻、安全可靠性高、响应时间短、调光方便、光源尺寸小等优点,在与建筑装饰结合上相比其他类型灯具也具有明显优势。

为响应国家绿色照明政策,中国铁路总公司工程设计鉴定中心组织了高铁站房LED照明设计研讨会,明确了高铁站房优先采用LED照明。长白山站站房主要空间照明均采用LED光源,对于市面上部分LED光源产品色容差和色偏差较大、表面亮度高容易导致眩光、LED驱动电源导致的谐波电流等问题,在照明设计过程中也不容忽视,需要选择符合照明质量要求的产品并采取相应的措施进行处理。

4.2 光源颜色的选择

光源色表分组如表1所示,按照表1分为3组,低色温给人温馨放松的感觉,多使用在贵宾室、餐厅等场所;高色温容易使人精神紧张、振奋;而售票厅、集散大厅、候车大厅、出站大厅、旅客地道等场所更适合营造简明舒适的光环境,规范中也明确了人长时间停留或者工作的场所色温不宜大于4 000 K[2],故以上场所采用4 000 K中间色温灯具。

表1 光源色表分组

室内长期工作或停留的房间、场所应选择显色指数Ra不小于80、特殊显色指数R9大于零的光源产品,LED同类光源的色容差应不大于5 SDCM。在寿命期内发光二极管灯的色品坐标与初始值的偏差需满足国家标准GB/T 7921—2008《均匀色空间和色差公式》的规定[3]。

4.3 灯具的选择要求

灯具的选择需要满足使用功能和照明质量的要求。设计过程需要考虑灯具的光学特性。灯具的配光类型主要分为间接型、半间接型、直接间接型、漫射型、半直接型、直接型(宽配光)、直接型(中配光不对称)、直接型(窄配光)。灯具的配光曲线与房间的室形指数RI值匹配时灯具的利用系数高,照明设计中应根据照明的需求选用配光曲线合理的灯具。《工业与民用建筑供配电设计手册》中给出了参考原则:当RI=0.5～0.8时,宜选用窄配光灯具;当RI=0.8～1.65时,宜选用中配光灯具;当RI=1.65～5时,宜选用宽配光灯具[4]。RI值的计算公式如下[5]:

RI=LW/[H(L+W)]=2S/Hl

(1)

式中:L——房间的长度;

W——房间的宽度;

H——灯具在工作面以上高度;

S——房间面积;

l——房间周长。

为限制灯具引起的直接眩光,不宜选择过高功率的灯具,长时间工作或者停留的场所选用直接型灯具的遮光角需满足《建筑照明设计规范》中表4.3.1的要求[3]。同时应选择光通量维持率高的灯具,避免使用过程中因灯具输出光通量过度下降导致无法满足使用需求。

LED筒灯灯具效能如表2所示。LED平面灯灯具效能如表3所示。LED灯具效能需满足表2、表3的要求。

表2 LED筒灯灯具效能

表3 LED平面灯灯具效能

5 照明设计

5.1 照明标准及质量

GB 50314—2013《建筑照明设计规范》中5.3.10条[3]、JGJ 243—2011《交通建筑电气设计规范》中8.2.9条[6]、TB 10089—2015《铁路照明设计规范》中4.5.1条[2]对于铁路各场所照明的照度、照度均匀度、统一眩光值UGR、显色指数Ra等均有相关要求,各规范之间要求不一致,可按照最严格要求执行。

5.2 各主要空间的一般照明

根据上述原则及要求,长白山高铁站房建筑主要空间的一般照明设计如下,并利用Dialux软件对各照明设计方案进行模拟计算,验证设计的合理性。

(1) 一层集散大厅。

站房一层集散大厅长79.6 m,宽34.7 m,吊顶高度6.5 m,RI=3.72。选择160套50 W直接型宽配光LED筒灯,在吊顶板上嵌入安装,一层集散大厅效果图如图3所示。

图3 一层集散大厅效果图

一层集散大厅地面等照度图如图4所示。

图4 一层集散大厅地面等照度图

(2) 一层售票厅。

一层售票厅长16.3 m,宽15.1 m,吊顶高度4.5 m,RI=1.74;采用16套50 W宽配光型LED筒灯,在吊顶板上嵌入安装,一层售票厅地面等照度图如图5所示。另外在售票台增设局部照明满足500 lx照度要求。

图5 一层售票厅地面等照度图

(3) 高架层集散大厅、候车大厅。

高架层集散大厅和候车大厅是紧密相连的空间,天花装饰采用了“三江之源”的方案,由穿孔率不小于80%的镂空铝板在天花上呈现3条江形象,在中间汇合成一个“大水滴”,其余天花区域采用400宽木纹铝板和200宽白色铝条板间隔的吊顶型式,高架层集散大厅、候车大厅效果图如图6所示。

图6 高架层集散大厅、候车大厅效果图

站房高架层候车大厅长104 m,宽60 m,吊顶高度范围15 m,RI=2.54;站房高架层集散大厅及周边区域周长l=418 m,面积S=5 279 m2,吊顶高度15 m,RI=1.68。

经与装饰专业配合,在间隔布置的400宽木纹铝板上嵌入安装250盏宽配光型110 W LED高天棚灯,为保证装饰方案效果,“天池”区域未布置灯具,针对此区域地面照度可能偏小的情况,采用减小天花上LED高天棚灯灯具间隔以及在地面增设美人松形象立杆式艺术灯来满足相应照度要求。高架层集散大厅、候车大厅地面等照度图如图7所示。

图7 高架层集散大厅、候车大厅地面等照度图

(4)地下出站厅。

地下出站厅长21.5 m,宽17.5 m,吊顶高5.4 m,RI=1.79;地下出站厅采用45套26 W宽配光型LED筒灯,在吊顶板上嵌入安装。地下出站厅地面等照度图如图8所示。

图8 地下出站厅地面等照度图

(5) 照度计算结果。

主要空间照度、LPD计算结果如表4所示,照度偏差值满足规范中小于±10%要求,LPD小于规范的目标值。

表4 主要空间照度、LPD计算结果

5.3 标识照明、商业广告照明

标识照明、商业广告照明主要采用LED光源。标识照明主要包括站房立面标识及室内导向标识,室内标识照明主要采用灯箱模式。商业广告照明充分利用室内空间,采用立柱灯箱、墙面灯箱形式。

5.4 照明控制

集散厅、售票厅、候车大厅等大面积公共场所一般照明、标识照明、商业广告照明采用智能照明控制系统,在每个终端照明配电箱内设置专用的智能照明控制模块,通过总线连接至区域值班室及控制中心,可通过智能控制面板就地控制,也可在控制中心集中控制。

灯具控制回路编组结合建筑使用条件和自然采光状况进行设置,按照白天、夜晚、高峰、节假日等不同模式编程来控制不同时段、不同业务情况下投入灯具的数量,充分利用自然采光,在满足使用功能需求的同时达到节能目的。

6 应急照明设计

应急照明包括备用照明、安全照明和疏散照明。

6.1 备用照明

消防控制室等火灾时仍需要坚持工作的场所,按照正常照明照度设置备用照明;中型及以上铁路旅客车站的进站厅、出站厅、候车室等场所按不低于照度标准值的20%设置备用照明[6];备用照明采用灯带蓄电池方式或者供电电源满足双电源要求;集中供电的备用照明作为正常照明的一部分使用。

6.2 安全照明

人员密集且对环境陌生时,正常照明失效易引起恐慌骚乱的场所应设置安全照明。安全照明照度不应低于该场所一般照明照度标准值的10%,且不应低于15 lx。当在一个场所同时存在备用照明和安全照明时,宜共用同一组照明设施并满足二者中较高负荷等级与指标的要求[1]。本工程备用照明和安全照明共用。

6.3 疏散照明

建筑封闭楼梯间、防烟楼梯间及前室、疏散通道、消防电梯间及其前室、合用前室、地下室、人员密集场所设置疏散照明,在各安全出口和安全走道分别设置安全出口标志和疏散指示标志。高大空间设置地面疏散指示灯,间距不大于3 m。设置消防控制室的场所采用集中控制型消防应急与疏散指示系统[7-8],系统主机设置在消防控制室,在消防控制室内可实现对应急照明灯具的管理及控制。疏散照明系统与火灾报警系统联动,火灾时由火灾报警系统强制点亮。应急照明控制系统示意图如图9所示。

图9 应急照明控制系统示意图

疏散照明灯具采用LED光源,按照防火分区设置A型/B型集中电源,地面或墙面等8 m及以下空间疏散及指示照明采用A型灯具,大于8 m的高大空间疏散照明灯具采用B型灯具。

各区域火灾应急照明地面最低水平照度标准如下:一般平面疏散区域为2 lx;主要出入口、人员密集场所为5 lx;竖向疏散区域为10 lx。

7 照明配电

7.1 照明负荷供电设计

本项目中应急照明为一级负荷,公共区域照明为二级负荷,标识照明、商业广告照明、景观照明为三级负荷。

应急照明采用两路电源供电,末端设置双电源切换装置,另设置蓄电池作为应急备用电源,以确保供电的可靠性;公共区域一般照明由变压器母线馈出专用的单回电源线路供电;商业广告照明、景观照明采用一路电源供电。变配电系统主接线采用供电单母线分段加联络方式,平时分列运行,当一台变压器故障时,另一台变压器可保证二级及以上用电负荷的用电需求。

按照建筑布局,在东西两侧配电间内设置照明配电箱,就近给照明回路供电,避免供电线路过长导致灯具端电压过低,对于无法避免的区域,也可以采用放大回路线缆规格来避免电压降问题。

公共区域内的一般照明按各空间设置2个照明配电箱,电源引自上级相互独立的电源;2个照明配电箱分别交叉供电至均匀分组布置的灯具上,各带50%正常照明灯具,当失去一路电源时仍能保证公共场所获得比较均匀的照度。

7.2 照明配电箱系统设计

传统设计采用智能照明控制模块直接引出灯具配电线路,但此方式智能照明控制模块出现故障的概率较高。为减轻维护成本,在照明供电回路增加交流接触器代替传统配电方式,智能照明控制模块通过控制交流接触器实现智能照明控制功能,照明配电箱系统图如图10所示。同时对于大于12 m的场所区域照明线路需要设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器,故障电弧探测装置保护线路的长度不宜大于100 m。

图10 照明配电箱系统图

8 结 语

高铁站房照明设计需充分结合站房建筑自身特点,遵循照明功能性、舒适性、安全性、绿色节能、协调美观等基本要求,充分利用自然光,结合建筑空间功能布局选择布置灯具,合理设计照明配电及控制回路,营造出舒适美观、安全节能的站房照明环境。