基于DIAlux 軟件光環(huán)境模擬的候機廳照明方式與節(jié)能研究*

張肖肖， 裴元杰， 黃星月

(中國建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

“十二五”以來，我國機場建設(shè)發(fā)展進入規(guī)劃建設(shè)高峰期，如何在機場建設(shè)中有效貫徹節(jié)能和服務(wù)品質(zhì)提升，是綠色機場建設(shè)的主要目標(biāo)之一。 在機場綜合的能耗中，照明系統(tǒng)能耗約占航站樓用電的20%～30%，在機場的電力設(shè)備當(dāng)中僅次于中央空調(diào)。 從航站樓節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)提升方面考慮，光環(huán)境設(shè)計都是至關(guān)重要的一環(huán)。

本文以候機廳為例，從節(jié)能和光環(huán)境品質(zhì)方面出發(fā)，通過研究照明方式和機場空間高度之間的關(guān)系，為航站樓人工照明設(shè)計提供翔實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以期指導(dǎo)航站樓的照明設(shè)計。

1 DIAlux 軟件光環(huán)境模擬實驗

1.1 實驗設(shè)計簡介

參考GB 50034－2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)照度標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，候機廳的地面照度標(biāo)準(zhǔn)值為200lx，照明功率密度(LPD)限值的現(xiàn)行值為≤9.0W/m2，目標(biāo)值為≤8.0W/m2。 參照建筑設(shè)計資料集第7 分冊中對機場航站樓的相關(guān)規(guī)定，將候機廳的高度設(shè)置3 個梯度值，分別為4m、11m、20m。目前，機場航站樓的主要照明方式為四種:(1)直接照明:明裝燈具直接下照；(2)直接照明:深藏?zé)艟咧苯酉抡眨?3)間接照明:結(jié)構(gòu)內(nèi)裝燈具上照；(4)間接照明:天花吊裝燈具上照。 四種照明方式可參照圖1 所示。

圖1 機場航站樓的四種照明方式

利用DIALUX 計算軟件，根據(jù)3 種(因直接照明1 和2 在本次實驗中差距不明顯，故本實驗針對直接照明1、間接照明1 和2 的方式進行驗證)照明方式布置燈具，使地面照度達到200lx。 對比同一種高度不同照明方式以及相同照明方式不同高度的計算結(jié)果，得到各空間高度對應(yīng)的不同照明方式達到相同照度標(biāo)準(zhǔn)值所需的照明功率密度值(LPD)，進而從照明節(jié)能的角度為不同高度空間提供合理的照明方式選擇。

1.2 研究對象

研究對象如圖2 所示，房間進深120m，面寬35m，面積為4200m2，其中底商所占面積為720m2。兩側(cè)為玻璃幕墻，頂部中間有平天窗，天花反射率ρ＝0.9，測試其地面照度。

圖2 候機廳3D 模型

直接照明方式的燈具選擇市面上常見的下照筒燈，根據(jù)天花結(jié)構(gòu)，布置在梁架節(jié)點處，間距4.6m布置在天花頂部，如圖3 所示(商鋪頂部未布置燈具)，三種高度的燈具布置方式相同，僅相應(yīng)調(diào)整燈具功率。

為使候機廳的光環(huán)境更加舒適，同時提高照度均勻度，間接照明的實驗采用間接照明1 和2 結(jié)合的照明方式，對候機廳進行照明。 天花頂部懸吊構(gòu)件承載線性投光燈，立柱頂部安裝投光燈，投光燈間距5m 燈具布置，中間以1m 的線型投光燈拼接兩組，長135m。 點位布置如圖4～6 所示。

圖3 直接照明燈具點位圖

圖4 間接照明燈具點位圖(4m)

圖5 間接照明燈具點位圖(11m)

圖6 間接照明燈具點位圖(20m)

2 實驗分析

以兩組不同高度的候機廳模型為測試空間，模擬該空間的光環(huán)境，通過使用DIALUX 軟件，在地面設(shè)置計算面，得到空間內(nèi)部的照明偽色圖7 與圖8，兩組光環(huán)境模擬基本滿足其地面平均照度為200lx。直接照明方式的光線直接作用于計算面，地面照度較均勻。 隨著高度的增加，20m 空間靠近底商的地面光線被遮擋，有所下降，現(xiàn)實情況中底商建筑立面的廣告牌燈箱等的照明會對該區(qū)域地面的照度做補充，該部分誤差可忽略不計；間接照明光線則通過天花反射之后再作用于計算面，因此天花的照度相較于其他面的照度是最高的，反射光線進入人眼的光線也更加柔和，但該方式也造成了較為嚴重的能源浪費。

圖7 候機廳直接照明偽色圖

圖8 候機廳間接照明偽色圖

表1 所示為實驗中各空間達到地面照度為200lx 時所使用燈具的具體參數(shù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進而求得各空間的功率密度值，表中P 為功率，LPD 為照明功率密度，φ 為流明值。

表1 候機廳功率密度值

3 結(jié)束語

本文借助Sketchup 建模，并且利用DIAlux 軟件模擬不同高度的候機廳的不同照明方式，得到兩組光環(huán)境模擬數(shù)據(jù)，實驗結(jié)果與實驗預(yù)期基本保持一致，且數(shù)據(jù)相對可靠。

(1)通過表1 可以得出，空間地面達到200lx 的均勻照度時各空間的功率密度值均低于規(guī)定值。直接照明方式由于其對燈具的利用系數(shù)CU(工作面上接收到的光通量與光源總光通量的比值)較高，能夠?qū)⑤^大比例的光源出光投射到工作面上，在高度逐級增加的同時，其功率增加幅度較小，節(jié)能效果更明顯。

(2)對于高大空間來說，相較于直接照明，間接照明隨著高度的增加，等差值高度的功率密度值差距明顯增大，光在燈具外部損失的光線較多，造成一定程度上的能源浪費。

(3)間接的光線非直接進入人眼，其塑造的光環(huán)境對于作用面來說，光線更柔和。

(4)綜合考慮光環(huán)境品質(zhì)和節(jié)能兩大因素，間接照明更適用于較低空間，高大空間應(yīng)盡量選用直接照明的方式為空間提供功能照明。

(5)目前現(xiàn)行的照明標(biāo)準(zhǔn)對于候機廳內(nèi)的不同功能區(qū)域的照度標(biāo)準(zhǔn)并未做出細分，對于同一個空間的不同區(qū)域，由于其功能屬性不同，其照度規(guī)定應(yīng)當(dāng)有所區(qū)別。

(6)相較于單一功能空間，功能相對復(fù)雜的空間應(yīng)結(jié)合其功能分區(qū)，采用直接照明與間接照明綜合使用的照明方式，以期在創(chuàng)造更加優(yōu)質(zhì)的光環(huán)境的同時兼顧能源節(jié)約。