中韓(長春)國際貿易會展中心照明設計與實施剖析

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,合理選擇照明設備、劃分控制區域,并從節能的角度出發,充分利用自然光,將人工照明與天然采光有機結合,是該類型建筑照明設計的重點。會展建筑人員密集,應急照明是保障人員安全的基本設施,也是會展建筑照明設計的重點[1-3]。

本文結合中韓(長春)國際貿易會展中心實際工程項目,對其一般照明和應急照明的設計進行了梳理和剖析。

1 工程概況

中韓(長春)國際貿易會展中心是中韓(長春)國際合作示范區的重點項目和地標性建筑,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、進口商品集散中心和跨境電商孵化基地。會展中心共設有8個展廳,其中4個為無柱大跨單層展廳,4個為雙層展廳;展廳內包括17個韓國城市館,國際商品展銷館、跨境商品數字化服務中心、食客村等,配套設置商務會務中心,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。所有展廳和會議區由登錄廳、中廳及過廳聯系在一起。

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

圖1 中韓(長春)國際貿易會展中心實景

圖2 中韓(長春)國際貿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急照明。中韓國際貿易會展中心內部功能比較豐富,展廳均屬于高大空間,并設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照明、間接照明、局部照明以及泛光照明等。基礎照明即為環境基本照明,為參觀者在會展空間中走動或進行活動提供基本的亮度。間接照明為基礎照明進行補充照明,主要為烘托整個展館整體照明氛圍而補充設置的照明。局部照明在中韓國際貿易會展中心城市館或者展位內為塑造展品形象,在重點區域增加的重點照明,能夠清晰豐富地呈現展品形象或者品牌形象。泛光照明較好地體現建筑物的立體感和建筑形象。根據中韓城市館的造型,形成一種主體式照明效果,配以特殊的燈光效果,使建筑與環境相得益彰。

應急照明一般包括備用照明、安全照明及疏散照明。

中韓國際貿易會展中心各個區域采用的照明方式根據使用功能的需求以及達到的裝修效果,結合建筑、結構的形式特點進行設計。本文主要對登陸廳、高大空間展廳(1#、2#、3#、4#展廳)兩個主要區域的基礎照明及應急照明設計進行剖析。

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,屬于無吊頂的高大空間,屋頂設置有采光窗和自然排煙窗,其采用張弦梁結構形式。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 照明設計

3.1 光源、燈具選型

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

光源一:金屬鹵化物燈400 W;光源二:大功率天棚LED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,中心光強大,可以遠距離照射,對于高大空間從照度均勻度上更具優勢,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,也不能實現智能調光控制,從管理及節能角度上來說不占優勢。

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

該項目采用大功率天棚LED燈,同時為了降低燈具的發熱,采用具有高導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,設計結合結構構件的特點,采用張弦梁撐桿與拉索的節點均勻布置燈具。

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

通過DIALux軟件進行模擬,輸入與展廳建筑環境相近的參數,空間光反射率參數等,盡量接近現實設定,進行3D建模。通過采用不同功率、不同光通量的光源來實現展廳均勻照明的效果,經過反復對比試驗,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,帶入DIALux軟件模擬展廳的照明效果。1#展廳照度計算結果如表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#展廳偽色表現圖如圖8所示。1#展廳灰階等照度圖如圖9所示。根據模擬結果各項指標滿足GB 50034—2013《建筑照明設計標準》中對照明質量的要求。

表1 1#展廳照度計算結果

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,方便調節吊桿長度,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,與結構拉桿持平,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,照明設計充分考慮照度均勻性、燈具檢修可行性等問題;該區域建筑頂棚設計了大小不一的菱形采光窗,為了保證建筑空間表達的美觀度,做到簡潔大方,登陸廳將平時照明與應急照明燈具進行了組合設計,一個組合燈具內包含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型應急照明燈具組成,組合燈具應急照明燈與普通燈通過兩根管線敷設至不同的接線盒,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點球,布置間距為9 m×9 m,安裝高度為距地15 m,經實測滿足照度要求。

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 照明配電系統的設計

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。該工程展廳內的一般照明采用分區設置兩個照明配電箱,區域內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安全撤離現場尤為重要。因此展廳內除了一般照明以外,還設置安全照明,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,展廳內單獨設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急段。

由于照明配電回路的串聯電弧發生時,沒有產生對地泄漏電流,因而RCD無法檢測到這類故障,而且串聯電弧的故障阻抗降低了負載電流,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事故,增強對電氣火災的防范能力,GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》第12.4.6條規定:高度大于12 m空間場所的照明線路上應設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器。因此該工程采用在末級照明配電箱設置電弧保護功能的AFDD,避免因電弧故障引起的火災。

3.4 照明控制

中韓國際貿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場控制。展廳、公共走廊、車庫、新聞發布廳、報告廳、會議室、室外泛光照明均采用智能照明控制系統進行控制;辦公、機房、后勤區域采用就地開關控制。

各個展廳及登陸廳均有優越的自然采光條件,在有自然光補償的情況下,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、分組的控制措施,分別設置了日常、展會、下班、節能幾種控制模式。為了后期智能照明控制的靈活性,在配電設計過程中已考慮配電回路的劃分要便于實現場景控制的需求,控制模式與配電回路相結合,這樣既可滿足展廳空間的光照度需求,又節省一定的能源,可以有效提升展廳照明設計的節能效果及燈具壽命,省去常規照明所需的配電控制設備,簡化和節省穿管布線工作量。通過智能控制的方式,實現對自然光與照明燈具的聯合應用,從而提升展廳空間的整體照明效果和節能效益。

根據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。通過網橋與接口以及本身網絡協議的開放性能夠與智能化其他系統集成到一個管理平臺。中韓國際貿易會展中心智能照明控制系統的各子系統(如室內公共區域照明子系統、展廳照明子系統、會議區照明子系統、景觀泛光照明子系統)統一由中控室控制,但不互相沖突,不產生故障波及。系統內各區域地址互不相同,控制指令帶有嚴密的地址代碼,不會出現串擾誤操作。智能照明操作界面如圖18所示。

圖18 智能照明操作界面

智能照明控制系統的先進性及持久性不僅滿足了對現有控制區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 應急照明設計

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

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

結合規范要求以及以往的設計經驗,設計時為了在展廳空間中呈現良好的展示效果,通常會設置成較為復雜的結構,采用常規的疏散指示設置方法很難保障疏散的安全性,設計時可以從展廳空間的全局出發,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上,沿著疏散路線設置地面(永久)及展陳側壁指示燈(展陳為半永久設施)相結合的布置(地面及側壁結合布置的疏散燈),要求地面標志燈的設置需要具備連續性的特征,設置間距不超過5 m(本項目是2018年6月完成設計,執行規范JGJ 333—2014《會展建筑電氣設計規范》[4];目前現行規范《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》要求間距3 m)。展廳內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的展陳內均設置疏散指示燈。其次單層展廳、登陸廳高度超過8 m的區域應急照明采用B型消防應急燈具;其余高度低于8m的區域采用A型消防應急燈具。系統應急啟動后,蓄電池電源供電時的持續工作時間不小于1.5 h。

7#展廳食客村實景如圖19所示。

5 結 語

中韓(長春)國際貿易會展中心規模大、功能多,設計施工工期短,經過各方通力協作,保證了其高質量的投入使用。一般照明設計充分結合了建筑、結構的特點,結合天窗位置,合理選型及布置,采用大功率LED燈、智能照明控制等節能措施,在既滿足照度的要求下,又達到節能、美觀、舒適的照明環境效果。應急照明的設計在滿足規范的前提下,充分結合展館內展陳的布置以及天花的美觀度,合理布置消防應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。