廣州某地鐵站LED節(jié)能改造后一般照明質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)例

趙浩之，劉 菊，王 深，蔣春旭

(工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610)

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廣州某地鐵站LED節(jié)能改造后一般照明質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)例

趙浩之，劉 菊，王 深，蔣春旭

(工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610)

依據(jù)《照明測(cè)量方法》、《城市軌道交通照明》和《地鐵場(chǎng)所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廣州市某一地鐵站LED照明改造后的一般照明質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)該地鐵站的照度及均勻度、顏色及顯色性、眩光和節(jié)能等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。總結(jié)了一套較詳細(xì)的適用于地鐵站照明質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。

地鐵站；LED照明；照度；眩光；節(jié)能

引言

隨著LED燈具全壽命周期綜合成本的下降，LED燈具正逐步取代傳統(tǒng)光源成為主流照明光源。越來(lái)越多的場(chǎng)合開(kāi)始使用LED燈具，尤其是需要長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮的公共照明，例如購(gòu)物商場(chǎng)、辦公大樓、道路照明等等[1]。改造項(xiàng)目完成后需要對(duì)照明質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)。上述幾個(gè)場(chǎng)合的照明場(chǎng)景比較簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)起來(lái)也相對(duì)容易。對(duì)于地鐵站，其繁多的照明場(chǎng)景、復(fù)雜的布燈方式等則給照明質(zhì)量評(píng)價(jià)帶來(lái)了一定的困難，而且行業(yè)內(nèi)全面系統(tǒng)的照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法比較少[2-3]。本文將以廣州市某一地鐵站為例，依據(jù)GB/T 5700—2008《照明測(cè)量方法》[4]、GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》[5]、CSA 010—2011《地鐵場(chǎng)所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》[6]對(duì)其改造后的照明質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)地鐵站一般照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行討論和總結(jié)。

1 地鐵站照明場(chǎng)所的分類(lèi)

依據(jù)GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》，城市軌道交通各場(chǎng)所照明方式可分為一般照明、分區(qū)一般照明、局部照明和混合照明。除特殊要求外，地鐵各場(chǎng)所應(yīng)設(shè)一般照明。同一場(chǎng)所內(nèi)的不同區(qū)域有不同照度要求時(shí)，應(yīng)采用分區(qū)一般照明(如同處于站廳層的自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票口以及大廳通行區(qū))。除此之外，按照照明種類(lèi)還可分為正常照明、應(yīng)急照明、值班照明和過(guò)渡照明。所有場(chǎng)所都應(yīng)設(shè)正常照明。

在本次工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中，主要針對(duì)一般照明為主，考核場(chǎng)景為出入口樓梯、通道、站內(nèi)樓梯、自動(dòng)售票機(jī)、檢票處、站廳和站臺(tái)等。由于一個(gè)地鐵站中，每種場(chǎng)景都不止一處，因此評(píng)價(jià)過(guò)程中，各種場(chǎng)景都要選取至少一處具有代表性的場(chǎng)景作為考核對(duì)象。比如，如果各處自動(dòng)售票機(jī)或檢票處上方布燈方式相同，則隨機(jī)選取一處自動(dòng)售票機(jī)或檢票處作為考核對(duì)象，如果布燈方式不同的，則需要分別進(jìn)行考核；站臺(tái)和站廳是最主要的通行區(qū)域，為了使考核結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，選取站臺(tái)和站廳考中心的大面積區(qū)域作為考核對(duì)象。值得注意的是，一般而言地鐵燈具是采取周期有規(guī)律的方式進(jìn)行布置的，在選取考核區(qū)域時(shí)要盡可能使該區(qū)域能覆蓋至少一個(gè)布燈周期。

2 照度以及照度均勻度的評(píng)價(jià)

2.1 照度及照度均勻度標(biāo)準(zhǔn)要求值

地鐵站內(nèi)各個(gè)場(chǎng)所照度標(biāo)準(zhǔn)值(100 lx以上)分級(jí)如下：100 lx，150 lx，200 lx，300 lx，500 lx，750 lx，1 000 lx，1 500 lx和2 000 lx。本次評(píng)價(jià)要考核的照明場(chǎng)所以及對(duì)應(yīng)的照度要求值和均勻度要求值如表1所示。

2.2 照度及照度均勻度評(píng)價(jià)方法

待考核的7個(gè)照明場(chǎng)所可以被劃分為3類(lèi)：①站臺(tái)、站廳以及通道；②出入口樓梯和站內(nèi)樓梯；③自動(dòng)售票機(jī)和檢票處。由表1可知，第一類(lèi)的參考平面是傳統(tǒng)的地面，在本文中我們選取方形的測(cè)試區(qū)域，利用中心布點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量；對(duì)于第二類(lèi)的樓梯照度，我們選取的是每級(jí)臺(tái)階的中心點(diǎn)位置，由下至上每3級(jí)臺(tái)階抽樣一個(gè)測(cè)試點(diǎn)；對(duì)于第三類(lèi)的自動(dòng)售票機(jī)和檢票處的照度，我們選取的考核平面是使用者在進(jìn)行購(gòu)票或檢票操作時(shí)需要查看的位置(見(jiàn)表1中照片標(biāo)紅圈位置)，即自動(dòng)售票機(jī)的屏幕下方的有文字的區(qū)域和檢票處的閘機(jī)刷卡處。

表1 各照明場(chǎng)所照度及照度均勻度要求值Table 1 The requirements of illumination and uniformity

依據(jù)GB/T 5700—2008《照明測(cè)量方法》，建筑室內(nèi)照明照度測(cè)量測(cè)點(diǎn)的間距一般在0.5～10 m之間選擇，對(duì)于站臺(tái)、站廳、通道宜選取5.0 m×5.0 m或10.0 m×10.0 m的橫縱向間距。考慮到地鐵站面積有限，為了更準(zhǔn)確測(cè)量照度值，在站臺(tái)和站廳照度評(píng)價(jià)時(shí)，我們采取了1.2 m×1.2 m橫縱向間距，橫縱向分別取5個(gè)點(diǎn)，考察范圍即為36 m2的面積。在通道照度評(píng)價(jià)時(shí)，亦采取了此間距，不過(guò)考慮到面積大小，橫向和縱向分別取4點(diǎn)和5點(diǎn)。需要注意的是，中心布點(diǎn)法的基本原理是：將照度待測(cè)區(qū)域劃分為矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格宜為正方形，應(yīng)在矩形網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量照度，如圖1所示。

圖1 中心布點(diǎn)法示意圖Fig.1 The center point method diagram

中心布點(diǎn)法的平均照度按式(1)計(jì)算。

(1)

式中Eav為平均照度；Ei為在第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的照度；M為縱向測(cè)點(diǎn)數(shù)；N為橫向測(cè)點(diǎn)數(shù)。

照度均勻度按式(2)計(jì)算。

U=Emin/Eav

(2)

式中U為照度均勻度；Emin為測(cè)量點(diǎn)的最小照度值；Eav為平均照度。

根據(jù)以上的測(cè)試方法，我們對(duì)該地鐵站LED節(jié)能改造后的現(xiàn)場(chǎng)照度和均勻度進(jìn)行了考核，結(jié)果如表2所示。

表2 廣州市某地鐵站各照明場(chǎng)所照度和照度均勻度評(píng)價(jià)結(jié)果表Table 2 Table on the evaluation results of illumination and uniformity of the lighting places of a subway station in Guangzhou

對(duì)比表1中的照度和照度均勻度要求值，可以看到上述照明場(chǎng)所都是滿(mǎn)足要求的。對(duì)于檢票處和自動(dòng)售票處，由于考核的區(qū)域覆蓋的面積較小，因此其照度均勻度十分高。而對(duì)于地面樓梯和站內(nèi)樓梯，由于沿著樓梯縱向跨越的距離很長(zhǎng)，而且某段樓梯上方?jīng)]有布置燈具或天花板高度高矮不一，這些都是導(dǎo)致其照度均勻度較低的原因。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，考慮到地面樓梯與地鐵站出口直接連接，因此需要在晚上進(jìn)行測(cè)試，以減小外界自然光對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響。

3 照明光源顏色的評(píng)價(jià)

GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》中指出光源的顏色也要納入考核的范疇，其中主要考核指標(biāo)為光源的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)。表3是地鐵站各照明場(chǎng)所相關(guān)色溫和顯色指數(shù)的要求值。可以看到在本文評(píng)價(jià)考核幾個(gè)照明場(chǎng)所中，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其相關(guān)色溫和顯指的要求是相同。

GB/T 5700—2008《照明測(cè)量方法》指出，相關(guān)色溫和顯色指數(shù)的測(cè)量，每個(gè)功能區(qū)測(cè)量點(diǎn)不宜少于3個(gè)點(diǎn)。當(dāng)采用不同種類(lèi)光源混合照明時(shí)既要分別測(cè)量每種光源的相關(guān)色溫和顯指，也要測(cè)量混合后的相關(guān)色溫和顯指。在本文的評(píng)價(jià)中，該地鐵站采用了2款LED面板燈，均來(lái)自同一生產(chǎn)廠(chǎng)家，采用相同的燈珠，而且2款燈除了燈珠數(shù)量、整燈功率不一樣外，其余均相同。因此，理論上講各個(gè)照明場(chǎng)所的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)應(yīng)大致相同。為了更好的考核光源的相關(guān)色溫和顯色性，我們采取“九點(diǎn)法”進(jìn)行測(cè)試，即橫向和縱向分別選取3個(gè)點(diǎn)，采樣間距為2 m×2 m。測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表3 各照明場(chǎng)所相關(guān)色溫和顯色指數(shù)要求值Table 3 The requirements of related color temperature and color rendering index of lighting places

表4 站廳區(qū)域相關(guān)色溫和顯色指數(shù)測(cè)試值Table 4 Thecorrelated color temperature and color index test value of station hall area

由表4的數(shù)值可以看到，該地鐵站站廳的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的。我們還對(duì)站臺(tái)及通道場(chǎng)所做了同樣的測(cè)試，得出的相關(guān)色溫和顯色指數(shù)也是基本一致的。因此，可以判定該地鐵站的光源顏色滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4 眩光限制的評(píng)價(jià)

由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對(duì)比，以致引起不舒適感覺(jué)或降低觀(guān)察細(xì)部或目標(biāo)能力的視覺(jué)現(xiàn)象，稱(chēng)為眩光。優(yōu)秀的照明設(shè)計(jì)，除保證照度、均勻度等要求外，眩光特別是不舒適眩光的控制也是非常重要的。GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》指出地鐵站安裝的燈具應(yīng)考慮眩光限制。標(biāo)準(zhǔn)中不僅規(guī)定了直接型燈具的最小遮光角，而且還規(guī)定了不舒適眩光應(yīng)采用統(tǒng)一眩光值(UGR)來(lái)評(píng)價(jià)。直接型燈具的遮光角應(yīng)符合表5的規(guī)定。

表5 直接型燈具的最小遮光角Table 5 The minimum shading angle of direct lighting

本文所評(píng)價(jià)的地鐵站采用的2款LED面板燈除了燈珠數(shù)量和整燈功率外，其余均相同。我們使用亮度計(jì)對(duì)其光源表面的平均亮度進(jìn)行了測(cè)試，其中A型號(hào)面板燈(額定功率40 W)平均亮度為2831 cd/m2，B型號(hào)面板燈(額定功率25 W)平均亮度為1605 cd/m2。兩款燈具遮光角均為11°，遮光角的計(jì)算方法具體可參照GB/T 29293—2012《LED筒燈性能測(cè)量方法》對(duì)于眩光控制的說(shuō)明。根據(jù)表5的數(shù)據(jù)，可以看到該兩款燈具的遮光角是滿(mǎn)足要求的。這里需說(shuō)明一下的是：該地鐵站使用的LED面板燈并不是使用裸光源直接照明，而是采用具有高透光率的導(dǎo)光板。優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)光板可以使燈具表面的發(fā)光更加均勻，投射范圍更大，出光更加柔和，較好的解決了燈具效率與舒適性、眩光的矛盾[2]。如果在遮光角考核時(shí)，添加Lav<5和5

當(dāng)然也可以通過(guò)測(cè)試統(tǒng)一眩光值(UGR)來(lái)評(píng)價(jià)眩光限制的情況。UGR有一定的應(yīng)用條件：適用于簡(jiǎn)單的立方形房間的一般照明裝置設(shè)計(jì)，不適用于采用間接照明和發(fā)光天棚的房間；適用于同一類(lèi)燈具為均勻等間距布置；燈具為雙對(duì)稱(chēng)配光等。UGR的詳細(xì)測(cè)試方法和公式可以參見(jiàn)GB/T 16275—2008《城市軌道交通照明》的附錄F。在本次評(píng)價(jià)中，選取站廳中比較有代表性的一塊區(qū)域進(jìn)行UGR測(cè)試，其結(jié)果如表6所示。

表6 站廳層的UGR測(cè)試數(shù)據(jù)Table 6 The UGR test data of Station hall layer

注：其中H、T、R分別表示UGR位置指數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)中垂直、橫向和縱向的坐標(biāo)值。

標(biāo)準(zhǔn)中指出站廳的UGR要求值不高于22，本次考核值為17.0，結(jié)合對(duì)于遮光角的評(píng)價(jià)結(jié)果，可以判定該地鐵站站廳的眩光控制是滿(mǎn)足國(guó)家要求的。以此方法還可以繼續(xù)對(duì)站臺(tái)、通道等乘客主要通行場(chǎng)所的眩光控制水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5 照明節(jié)能的評(píng)價(jià)

照明節(jié)能應(yīng)采用照明場(chǎng)所一般照明的照明功率密度(LPD)來(lái)考核[7]。照明功率密度可由式(3)求出。

(3)式中LPD為照明功率密度，單位為W/m2；Pi為被測(cè)量照明場(chǎng)所的第i單個(gè)照明燈具的輸入功率，單位為W；S為被測(cè)量照明場(chǎng)所的面積，單位為m2。

根據(jù)公式(3)和LED燈具現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝規(guī)格和數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，得到的測(cè)試數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 站臺(tái)和站廳照明功率密度測(cè)試數(shù)據(jù)Table 7 Station and station lighting power density test data

可以看到，該地鐵站站臺(tái)和站廳LPD是滿(mǎn)足國(guó)家要求的。需要注意的是，這里的標(biāo)準(zhǔn)要求值是專(zhuān)門(mén)根據(jù)LED燈具提出的，參見(jiàn)CSA 010—2011 《地鐵場(chǎng)所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范》，傳統(tǒng)熒光燈具的要求值遠(yuǎn)高于此值。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以廣州市某一地鐵站為例，全面系統(tǒng)的對(duì)該地鐵站LED照明改造后的一般照明質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，總結(jié)并歸納了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的地鐵站一般照明質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。本文主要考核了出入口樓梯、通道、站內(nèi)樓梯、自動(dòng)售票機(jī)、檢票處、站廳和站臺(tái)等7處主要場(chǎng)景的照度及均勻度、顏色及顯色性、眩光和節(jié)能等方面指標(biāo)。在測(cè)試方法的選擇和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方面，本文充分結(jié)合了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的特性，使得本評(píng)價(jià)方法具有較高的實(shí)用性，希望對(duì)今后國(guó)內(nèi)地鐵站和公共交通候車(chē)大廳等場(chǎng)所的LED節(jié)能改造照明質(zhì)量評(píng)價(jià)有所借鑒。

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[6] 地鐵場(chǎng)所照明用LED燈具技術(shù)規(guī)范CSA 010—2011[S].北京：CSA，2011.

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Quality Evaluation Method for LED Lighting Renovation Project of Subway Stations in Guangzhou

ZHAO Haozhi, LIU Ju, WANG Shen, JIANG Chunxu

(ChinaCEPREILaboratory,Guangzhou510610，China)

In this paper,according to the standardsMeasurementMethodsforLighting,UrbanRailTransitLightingandTechnicalSpecificationforLEDLampsUsedforLightinginSubwayStation,a subway station in Guangzhou was evaluated on the LED lighting renovation project quality. In combination with the actual situation of the subway station, the illumination and uniformity, color and color rendering, glare and energy saving and other indicators were tested. A more detailed evaluation method for the quality of subway station lighting is summarized.

subway station; LED lighting; illumination; glare; energy saving

TP391.4

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.008