王 燕

(中國中元國際工程有限公司, 北京 100089)

0 引 言

會展建筑的主要特點之一是空間高大,其照明光源、燈具選型以及燈具布置、安裝都很重要,合理選擇照明設(shè)備、劃分控制區(qū)域,并從節(jié)能的角度出發(fā),充分利用自然光,將人工照明與天然采光有機(jī)結(jié)合,是該類型建筑照明設(shè)計的重點。會展建筑人員密集,應(yīng)急照明是保障人員安全的基本設(shè)施,也是會展建筑照明設(shè)計的重點[1-3]。

本文結(jié)合中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心實際工程項目,對其一般照明和應(yīng)急照明的設(shè)計進(jìn)行了梳理和剖析。

1 工程概況

中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心是中韓(長春)國際合作示范區(qū)的重點項目和地標(biāo)性建筑,占地面積21萬m2,建筑面積13.5萬m2,其著力打造國際交流合作平臺、進(jìn)口商品集散中心和跨境電商孵化基地。會展中心共設(shè)有8個展廳,其中4個為無柱大跨單層展廳,4個為雙層展廳;展廳內(nèi)包括17個韓國城市館,國際商品展銷館、跨境商品數(shù)字化服務(wù)中心、食客村等,配套設(shè)置商務(wù)會務(wù)中心,有一個500余人的新聞廳、一個600余人的多功能廳以及多個會議室等。所有展廳和會議區(qū)由登錄廳、中廳及過廳聯(lián)系在一起。

中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心實景如圖1所示。中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心泛光照明如圖2所示。

圖1 中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心實景

圖2 中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心泛光照明

2 照明方式

照明可分為一般照明和應(yīng)急照明。中韓國際貿(mào)易會展中心內(nèi)部功能比較豐富,展廳均屬于高大空間,并設(shè)有多個固定的中韓城市展館或者移動的展位,因此一般照明的方式主要包括基礎(chǔ)照明、間接照明、局部照明以及泛光照明等?；A(chǔ)照明即為環(huán)境基本照明,為參觀者在會展空間中走動或進(jìn)行活動提供基本的亮度。間接照明為基礎(chǔ)照明進(jìn)行補(bǔ)充照明,主要為烘托整個展館整體照明氛圍而補(bǔ)充設(shè)置的照明。局部照明在中韓國際貿(mào)易會展中心城市館或者展位內(nèi)為塑造展品形象,在重點區(qū)域增加的重點照明,能夠清晰豐富地呈現(xiàn)展品形象或者品牌形象。泛光照明較好地體現(xiàn)建筑物的立體感和建筑形象。根據(jù)中韓城市館的造型,形成一種主體式照明效果,配以特殊的燈光效果,使建筑與環(huán)境相得益彰。

應(yīng)急照明一般包括備用照明、安全照明及疏散照明。

中韓國際貿(mào)易會展中心各個區(qū)域采用的照明方式根據(jù)使用功能的需求以及達(dá)到的裝修效果,結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)的形式特點進(jìn)行設(shè)計。本文主要對登陸廳、高大空間展廳(1#、2#、3#、4#展廳)兩個主要區(qū)域的基礎(chǔ)照明及應(yīng)急照明設(shè)計進(jìn)行剖析。

單層展廳(1#、2#、3#、4#展廳)及登陸廳為無柱大跨展廳,單個展廳長度153 m,寬度90 m,平均高度為20 m,屬于無吊頂?shù)母叽罂臻g,屋頂設(shè)置有采光窗和自然排煙窗,其采用張弦梁結(jié)構(gòu)形式。展廳平面位置圖如圖3所示。屋頂采光窗和布置平面圖如圖4所示。張弦梁剖面示意圖如圖5所示。

圖3 展廳平面位置圖

圖4 屋頂采光窗和布置平面圖

3 照明設(shè)計

3.1 光源、燈具選型

照明光源的選擇要從顯色指數(shù)、壽命、光色、光效、啟動性能、工作的可靠性、穩(wěn)定性及價格等因素綜合考慮。近幾年應(yīng)用在高大空間的照明光源有金屬鹵化物燈和大功率LED燈。兩種光源各具優(yōu)缺點。在設(shè)計之初對兩種光源進(jìn)行了比選:

光源一:金屬鹵化物燈400 W;光源二:大功率天棚L(fēng)ED燈200 W。

金屬鹵化物燈光效高、壽命長,顯色性也較好,光源從電弧管中心射出,中心光強(qiáng)大,可以遠(yuǎn)距離照射,對于高大空間從照度均勻度上更具優(yōu)勢,且具有更高的可靠性及安全性;但是金屬鹵化物燈不能瞬間點亮,也不能實現(xiàn)智能調(diào)光控制,從管理及節(jié)能角度上來說不占優(yōu)勢。

LED燈具有發(fā)光效率高、耗電功率低、使用壽命長、反應(yīng)速度快和發(fā)光模塊體積小等優(yōu)點,但是LED燈散熱不占優(yōu)勢,也存在眩光和顯色性差等缺點。綜合評判,LED燈在綠色節(jié)能、表現(xiàn)手段靈活多樣等方面更適合在高大空間的展覽建筑內(nèi)使用,近幾年大功率LED燈在高大空間也有了廣泛的應(yīng)用和推廣。

該項目采用大功率天棚L(fēng)ED燈,同時為了降低燈具的發(fā)熱,采用具有高導(dǎo)熱性能的散熱金屬燈具;為降低眩光,避免選擇的功率過大,燈具的玻璃罩采用毛面增加散射,降低燈具表面亮度,同時增加光束寬度,使得展廳的垂直照度增加,整個環(huán)境亮度得到提高。

3.2 照度計算,燈具布置與安裝

光源、燈具確定以后,要考慮燈具的布置。該工程單層展廳為無柱大空間,設(shè)計結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點,采用張弦梁撐桿與拉索的節(jié)點均勻布置燈具。

展廳照度按規(guī)范要求,一般展廳為200 lx,高檔展廳為300 lx;由于業(yè)主未對展廳等級做明確,同時調(diào)研過目前布展的大部分展廳都存在過度照明,嚴(yán)重的光污染造成大量能源浪費,同時結(jié)合項目建筑天窗布置方案,以及展廳內(nèi)展陳的局部照明設(shè)計,確定展廳的基礎(chǔ)照明照度為200 lx。

通過DIALux軟件進(jìn)行模擬,輸入與展廳建筑環(huán)境相近的參數(shù),空間光反射率參數(shù)等,盡量接近現(xiàn)實設(shè)定,進(jìn)行3D建模。通過采用不同功率、不同光通量的光源來實現(xiàn)展廳均勻照明的效果,經(jīng)過反復(fù)對比試驗,選取了功率為200 W的光源,且光源光通量24 000 lx的一份樣本作為該項目的燈具參數(shù),帶入DIALux軟件模擬展廳的照明效果。1#展廳照度計算結(jié)果如表1所示。1#展廳燈具布置平面圖如圖6所示。1#展廳等照度圖如圖7所示。1#展廳偽色表現(xiàn)圖如圖8所示。1#展廳灰階等照度圖如圖9所示。根據(jù)模擬結(jié)果各項指標(biāo)滿足GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對照明質(zhì)量的要求。

表1 1#展廳照度計算結(jié)果

圖6 1#展廳燈具布置平面圖

圖7 1#展廳等照度圖

圖8 1#展廳偽色表現(xiàn)圖

圖9 1#展廳灰階等照度圖

單層展廳為弧形頂棚,大部分區(qū)域頂棚高度約20 m,由于燈具尺寸大、重量大、安裝高度高,安裝存在一定的困難。為了使安裝既規(guī)范、省力又安全可靠,燈具安裝在與施工單位多次商討下,確定如下:在天棚燈頭盒下連接連接板,連接板上開設(shè)圓孔,連接板下方連接吊桿連接件,吊桿連接件與燈具吊桿固定連接,連接件邊緣根據(jù)棚頂張弦梁的弧度切割成一定坡度。1#展廳燈具安裝示意圖如圖10所示。此安裝方式有效解決高大空間弧形頂棚安裝費時、費力問題,并提高安全性,方便調(diào)節(jié)吊桿長度,使燈具下表面高度保持一致。該展廳燈具安裝高度在DIALux軟件模擬時即從美觀角度考慮,與結(jié)構(gòu)拉桿持平,安裝高度距地14 m,通過軟件計算及實測均滿足照度要求。1#展廳一般照明實景如圖11所示。

圖10 1#展廳燈具安裝示意圖

圖11 1#展廳一般照明實景

登陸廳作為整個展會的主要出入口,是沿人流方向展開的高大空間,照明設(shè)計充分考慮照度均勻性、燈具檢修可行性等問題;該區(qū)域建筑頂棚設(shè)計了大小不一的菱形采光窗,為了保證建筑空間表達(dá)的美觀度,做到簡潔大方,登陸廳將平時照明與應(yīng)急照明燈具進(jìn)行了組合設(shè)計,一個組合燈具內(nèi)包含6個燈具;由4盞50 W LED射燈(6 000 lm,4 000 K,Ra=80),2盞30 W B型應(yīng)急照明燈具組成,組合燈具應(yīng)急照明燈與普通燈通過兩根管線敷設(shè)至不同的接線盒,再引接至燈具。燈具通過吊桿安裝在張弦梁上,位置靠近撐桿與拉索的節(jié)點球,布置間距為9 m×9 m,安裝高度為距地15 m,經(jīng)實測滿足照度要求。

登陸廳組合燈具立面圖如圖12所示。登陸廳組合燈具平面設(shè)計圖如圖13所示。登陸廳組合燈具透視圖如圖14所示。登陸廳白天實景照片如圖15所示。登陸廳晚上一般照明實景照片如圖16所示。

圖12 登陸廳組合燈具立面圖

圖13 登陸廳組合燈具平面設(shè)計圖

圖14 登陸廳組合燈具透視圖

圖15 登陸廳白天實景照片

圖16 登陸廳晚上一般照明實景照片

3.3 照明配電系統(tǒng)的設(shè)計

針對大空間的人員密集場所,一般照明建議采用交叉供電方式。該工程展廳內(nèi)的一般照明采用分區(qū)設(shè)置兩個照明配電箱,區(qū)域內(nèi)的照明燈具各帶一半,采取交叉供電的配電方式,兩個照明配電箱上級電源來自兩個不同的變壓器,當(dāng)一個電源故障時,仍能維持工作場所50%的照度。

該工程為大型會展建筑,建筑體量大、人員密集,在緊急情況下需保證所有人員在短時間內(nèi)安全撤離現(xiàn)場尤為重要。因此展廳內(nèi)除了一般照明以外,還設(shè)置安全照明,照度值不低于一般照明照度值的10%的要求。安全照明燈具兼平時正常照明,展廳內(nèi)單獨設(shè)置安全照明雙電源配電箱,電源引自兩個低壓母線段。展廳照明配電接線圖如圖17所示。

圖17 展廳照明配電接線圖

圖17中,三種線型分別代表一般照明交叉供電的兩個配電回路,以及安全照明的配電回路。

消防疏散照明采用雙電源供電末端互投的配電方式,上級電源引自變電所低壓消防應(yīng)急段。

由于照明配電回路的串聯(lián)電弧發(fā)生時,沒有產(chǎn)生對地泄漏電流,因而RCD無法檢測到這類故障,而且串聯(lián)電弧的故障阻抗降低了負(fù)載電流,使得電流低于MCB或熔斷器的脫扣閥值。為防范因上述故障電弧引起的電氣火災(zāi)事故,增強(qiáng)對電氣火災(zāi)的防范能力,GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第12.4.6條規(guī)定:高度大于12 m空間場所的照明線路上應(yīng)設(shè)置具有探測故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。因此該工程采用在末級照明配電箱設(shè)置電弧保護(hù)功能的AFDD,避免因電弧故障引起的火災(zāi)。

3.4 照明控制

中韓國際貿(mào)易會展中心的照明控制主要采取兩種方式:智能照明控制及就地現(xiàn)場控制。展廳、公共走廊、車庫、新聞發(fā)布廳、報告廳、會議室、室外泛光照明均采用智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行控制;辦公、機(jī)房、后勤區(qū)域采用就地開關(guān)控制。

各個展廳及登陸廳均有優(yōu)越的自然采光條件,在有自然光補(bǔ)償?shù)那闆r下,無需全部開啟照明燈具。此照明控制按布展使用情況和天然采光狀況采取了分區(qū)、分組的控制措施,分別設(shè)置了日常、展會、下班、節(jié)能幾種控制模式。為了后期智能照明控制的靈活性,在配電設(shè)計過程中已考慮配電回路的劃分要便于實現(xiàn)場景控制的需求,控制模式與配電回路相結(jié)合,這樣既可滿足展廳空間的光照度需求,又節(jié)省一定的能源,可以有效提升展廳照明設(shè)計的節(jié)能效果及燈具壽命,省去常規(guī)照明所需的配電控制設(shè)備,簡化和節(jié)省穿管布線工作量。通過智能控制的方式,實現(xiàn)對自然光與照明燈具的聯(lián)合應(yīng)用,從而提升展廳空間的整體照明效果和節(jié)能效益。

根據(jù)會展中心的建筑特點和功能要求,燈光控制采用中央控制、就地控制、時間控制、照度控制多種控制手段。通過網(wǎng)橋與接口以及本身網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開放性能夠與智能化其他系統(tǒng)集成到一個管理平臺。中韓國際貿(mào)易會展中心智能照明控制系統(tǒng)的各子系統(tǒng)(如室內(nèi)公共區(qū)域照明子系統(tǒng)、展廳照明子系統(tǒng)、會議區(qū)照明子系統(tǒng)、景觀泛光照明子系統(tǒng))統(tǒng)一由中控室控制,但不互相沖突,不產(chǎn)生故障波及。系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域地址互不相同,控制指令帶有嚴(yán)密的地址代碼,不會出現(xiàn)串?dāng)_誤操作。智能照明操作界面如圖18所示。

圖18 智能照明操作界面

智能照明控制系統(tǒng)的先進(jìn)性及持久性不僅滿足了對現(xiàn)有控制區(qū)域燈光的智能化管理,同時考慮了今后整個會展燈光的管理與運營。

4 應(yīng)急照明設(shè)計

應(yīng)急照明設(shè)計包括備用照明、安全照明及應(yīng)急疏散照明的設(shè)計。關(guān)于備用照明設(shè)計,由于展廳內(nèi)已經(jīng)考慮了安全照明,就不再單獨設(shè)置備用照明,主要在變配電室、消防控制室、消防水泵房等發(fā)生火災(zāi)時仍要持續(xù)工作的場所設(shè)置備用照明。備用照明電源引自兩個不同母線段,其中一路為消防應(yīng)急段,設(shè)置末端互投電源箱,燈具自帶蓄電池,供電時間按180 min考慮。

另外,會展類建筑應(yīng)急疏散照明設(shè)計顯得尤為重要。該會展中心為人員密集且大型公共建筑,為確?；馂?zāi)時觀展、參展、參會等各類人員快速、安全的疏散,設(shè)計了集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng),其由應(yīng)急照明控制器、應(yīng)急照明集中電源、應(yīng)急照明配電箱、消防應(yīng)急標(biāo)志燈具和A型/B型消防應(yīng)急燈具組成。展廳疏散路徑地面水平最低照度不小于3 lx;當(dāng)疏散通道兩側(cè)設(shè)置墻、柱等結(jié)構(gòu)時,方向標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)置在距地面高度l m以下的墻面、柱面上;當(dāng)疏散通道兩側(cè)無墻、柱等結(jié)構(gòu)時,方向標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)置在疏散通道上方。室內(nèi)高度大于4.5 m的場所,選擇特大型或大型標(biāo)志燈。

結(jié)合規(guī)范要求以及以往的設(shè)計經(jīng)驗,設(shè)計時為了在展廳空間中呈現(xiàn)良好的展示效果,通常會設(shè)置成較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu),采用常規(guī)的疏散指示設(shè)置方法很難保障疏散的安全性,設(shè)計時可以從展廳空間的全局出發(fā),首先確定出展廳的主要疏散通道,在明確主疏散路線的基礎(chǔ)上,沿著疏散路線設(shè)置地面(永久)及展陳側(cè)壁指示燈(展陳為半永久設(shè)施)相結(jié)合的布置(地面及側(cè)壁結(jié)合布置的疏散燈),要求地面標(biāo)志燈的設(shè)置需要具備連續(xù)性的特征,設(shè)置間距不超過5 m(本項目是2018年6月完成設(shè)計,執(zhí)行規(guī)范JGJ 333—2014《會展建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[4];目前現(xiàn)行規(guī)范《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求間距3 m)。展廳內(nèi)部分展陳為頂部開敞的半封閉空間,為提高安全性,大于200 m2的展陳內(nèi)均設(shè)置疏散指示燈。其次單層展廳、登陸廳高度超過8 m的區(qū)域應(yīng)急照明采用B型消防應(yīng)急燈具;其余高度低于8m的區(qū)域采用A型消防應(yīng)急燈具。系統(tǒng)應(yīng)急啟動后,蓄電池電源供電時的持續(xù)工作時間不小于1.5 h。

7#展廳食客村實景如圖19所示。

5 結(jié) 語

中韓(長春)國際貿(mào)易會展中心規(guī)模大、功能多,設(shè)計施工工期短,經(jīng)過各方通力協(xié)作,保證了其高質(zhì)量的投入使用。一般照明設(shè)計充分結(jié)合了建筑、結(jié)構(gòu)的特點,結(jié)合天窗位置,合理選型及布置,采用大功率LED燈、智能照明控制等節(jié)能措施,在既滿足照度的要求下,又達(dá)到節(jié)能、美觀、舒適的照明環(huán)境效果。應(yīng)急照明的設(shè)計在滿足規(guī)范的前提下,充分結(jié)合展館內(nèi)展陳的布置以及天花的美觀度,合理布置消防應(yīng)急照明及疏散照明燈具,為會展中心良好的運營提供有效保障。