鐵路站房內的環境照明設計研究

蘭慧青

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

1 引言

鐵路站房運營時間長、能耗多，應采用高效光源燈具。作為國家大力提倡的綠色、節能并逐步實現落地的照明光源，LED光源的優點有：壽命長，后期維護頻率低。站房高大空間燈具安裝高度高，維護難度大，更新成本高，燈具壽命長能降低長期維護頻率，間接節約了運營成本。另外，LED光源表現形式多樣化，燈具樣式豐富，能呈現豐富的動態效果，發出多種顏色的光，視覺效果佳，呈現出溫馨舒適的光環境。本文以竣工的某鐵路站房為例，研討某鐵路站房LED照明在功能、經濟性及舒適美觀方面的效用。

2 站房照明與節能

2.1 照明設計功能性探究

站房照明功能性的滿足需按照不同類型空間進行探討。GB 50034—2013《建筑照明設計標準》、TB 10008—2015《鐵路電力設計規范》以及《鐵路客站站房照明設計細則》中羅列了站房典型區域的評價指標要求。以該鐵路站房為例，結合空間吊頂裝飾設計，LED照明在站房4類典型空間中的燈具選型、安裝樣式等設計指標見表1。表1中體現了站房照明設計中4組不同空間中照明設計選用的燈具功率、數量、色溫、光通量及燈具安裝樣式。4組空間中，候車大廳作為頂棚高度大于12 m的大空間，選用大功率LED照明，減少了燈具點位的安裝，在滿足照度要求的前提下，同樣層高情況下，要達到同一照度指標，大功率的燈具平均功率密度值更低，更節能并減少了燈具使用數量，減少燈具投資及降低維護頻率[1]。盡管大功率LED燈具相比較小功率LED燈具，大功率燈具芯片熱量集中，需要一定散熱裝置，成本比較高，但在大空間照明設計中，燈具個數減少及照明美觀效果的提升所節約的投資及維護費用將超過添加散熱裝置所產生的費用。地下通廊、售票廳及站臺無柱雨棚頂棚距地高度在5～9 m，采用筒燈。4組空間照明燈具色溫統一選用4000 K，發出暖白的光，適宜在鐵路站房公共空間中使用。光通量的設計105 lm/W是結合了照度需求和市場中燈具廠家所能提供的光通量參數，綜合得出設計標準，以此作為設計驗收的依據。

表1 某站房典型空間照明設計指標

照明設計中照度及均勻度指標是檢測照明設計合理性的關鍵指標，由表2照度對比數據可以看出，維護系統為0.7的4組區域LED照明設計在Dialux軟件模擬計算出的照度值全部大于相應空間的規范照度標準值，滿足功能要求。照度均勻度模擬計算值全部大于規范均勻度標準。

表2 某站房典型空間照明設計值&規范值對比

候車大廳、地下通廊、售票廳、站臺雨棚（無柱）4類站房典型空間的照度色域圖見圖1～圖4。

圖1 售票廳色域圖

圖2 地下通廊色域圖

圖3 無柱雨棚色域圖

圖4 候車大廳色域圖

綜和站房不同空間的照明設計照模擬結果和色域圖分析，LED照明完全可以滿足鐵路站房功能性使用的要求，考慮到LED光源存在的節能及高效特點，未來鐵路站房將會更多地使用LED光源。

2.2 照明設計經濟節能性探究

2.2.1 使用綠色LED光源節能

近年來，鐵路站房常用的光源為熒光燈、金鹵燈以及LED光源[2]。“LED光源光效120～250 lm/w，熒光燈50～120 lm/w，金鹵燈50～80 lm/w[3]”。實際中該鐵路站房照明設計已經采用了新型LED光源，并對照節能規范做出合理設計，國家規范中對于節能方向的評價標準為功率密度限值，2022年4月起，GB 55015—2021《建筑節能與可再生能源利用通用規范》對功率密度限值實行統一規定限值，GB 50034—2013《建筑照明設計標準》部分有關節能的強制條文取消，取消現行值與目標值的區分。以本文中的鐵路站房實際案例對照，根據表2中的模擬結果可知，在功率密度方面，4類空間的設計功率密度值除雨棚略小于規范目標值之外，均大幅小于功率密度規范目標值。

總的來說，使用LED光源節省了電量，節省了運營成本。以建筑面積為100 m2室內空間為例，吊頂高度5 m，照度同為300 lx，需設置32 W LED燈具25盞或36 W熒光燈36盞。照明功率密度分別為8 W/m2，13 W/m2。采用LED照明比熒光燈照明節約5 W/m2。以某站房建筑規模計算，49 927.3 m2節約用電量249 kW，以每天亮燈12 h，每年亮燈250 d計算，每天用電量節省12×249=2 988 kW·h，每年節省電量250×2 988=747 000 kW·h。

2.2.2 利用智能控制方式節電

智能照明控制方式是幫助鐵路站房實現節約運營費用，間接節約投資并實現高效管理的一種方法。本文中的鐵路站房照明采用集中控制和就地控制兩種方式。站房照明集中控制采用智能照明控制系統，智能照明主機設于消防控制室。對候車大廳、售票廳、進站廣廳、地下通廊及站臺雨棚等公共區大空間采用集中控制方式，且納入BAS控制系統，實現消防控制室統一控制公共區照明的需求。

智能照明控制系統按日照強度和時間參數等因素通過開關控制模塊控制不同區域照明，結合鐵路站房特定的照明需求，控制站房照明的亮度和開關時間，可以避免照明長時間開啟產生的資源浪費。從站房使用管理角度分析，智能照明系統提供了一種便捷、安全及穩定的控制方法[4]，提升了鐵路站房的信息化程度，通過通信接口與BAS系統聯網管理，在保持照明運行良好的情況下，可同時減少人力成本開支。

2.2.3 其他可采用的節能模式

鐵路站房經濟性的實現還可通過以下方式實現：（1）采用直接照明。選用直接型燈具，光效最高，節能效果明顯。（2）選擇窄配光燈具。窄配光燈具所發出的光投射到特定的范圍，使得燈具數量減少，功率降低，提高大空間照明效率。（3）內投光利用自然光。站房照明設計中，適當結合建筑及不同的裝修特點，并且在白天利用自然光，在站房通廊等帶有燈牌及廣告牌的區域利用燈箱光照，也是一種節能降本的有效方式。

3 站房照明光環境優化

3.1 站房的光環境組成

站房的功能已經由最初的候車功能發展成為多功能的空間，在此旅客除了候車之外還有等候、購物、交流等較多的社會功能需求。因此，站房的照明已經不僅是地面的垂直照明需求，已經延伸到對整個空間的照明，包括地面、頂棚以及人視線停留時間較多的立面。站房的照明可以分為地面照明、天花照明（間接照明）、立面照明。地面照明需滿足基本的規范要求；間接照明是在夜晚對整個空間明亮度的提升；立面照明是與站內店鋪結合提供更好的視覺感受。

3.2 國內外站房照明對標分析

國外的鐵路候車大廳，集合諸多商業和其他功能，除了對地面本身的照明之外，會針對注重建筑和空間本身的構造進行照明提亮。國內大部分站房，照明以天花下照筒燈的功能照明為主，旨在滿足站房的照明設計標準。地面照明滿足所有規范標準，立面以店鋪自己的內透光為主。國內少部分站房，對吊頂和立面做了間接照明及裝飾性照明，提升了整體的站房光環境品質。

3.3 某站房光環境優化

某站房光環境提升有兩大方面：一是利用間接照明照亮有造型感的天花，既突出了建筑造型美感，又提升整體空間亮度。天花造型的層次更加清晰，鋁方通包裹的吊頂和采光頂部分，在夜晚也可以呈現給旅客。二是立面穿孔鋁板后暗藏燈帶洗亮穿孔鋁板，讓整體立面不再沉悶，與店鋪的內透光和店鋪光相結合，讓旅客在候車時有更好的購物和餐飲體驗，以及舒適的停留體驗。某站房光環境優化效果圖如圖5～圖8所示。

圖5 某站純天花下照燈系統示意

圖8 補充天花間接照明及立面提升照明效果圖

圖6 某站天花間接照明及立面提升照明系統示意

圖7 某站純天花下照燈照明效果圖

4 結語

對鐵路站房進行照明設計，主要包括光源選擇、燈具選型與照度計算。鐵路站房照明設計建議如下：燈具安裝高度在9 m以下的區域設置LED筒燈，燈具安裝高度在9 m以上設置LED泛光燈，而對于建筑高度接近20 m的超大空間，通過增加燈具安裝點位達到增強照度的目的。對于售票窗口、售票工作臺等照度要求較高的區域，增加筒燈作為局部照明，增強該區域照度。

照明設計功能性的滿足建立在滿足國家標準及規范中的要求上。站房候車廳空間較高，安裝在其頂棚鋁單板裝飾縫內部的燈具更換維護困難，除了采用長壽命，高品質的LED燈具，站房還設計了維修馬道來緩解更換和維護的不便，減少維護費用。馬道檢修不到的燈具采用升降梯或登高車進行維護更新。

經濟節能及美觀方面，鐵路站房采用LED光源、利用智能控制照明及利用自然光、廣告燈牌照明的方式節約成本。站房非重點區域，未來可多使用光導照明的方式進行照明設計[5]。從人性化設計、美觀及舒適度的角度進行設計，合理選取光束角，采用直接間接相結合的方式是目前較為理想的光環境設計。相比傳統國內鐵路站房照明設計，采用間接照明及暗藏燈帶豐富了站房照明的光環境，給予旅客舒適的停留體驗，夜間景觀照明利用玻璃幕墻形成內透光效果，獲得了較好的照明效果，同時減少了工程投資。

LED在綠色節能與照明效果上的表現比傳統光源更加突出。盡管現階段LED光源仍缺乏質量認證標準體系，廠家產品質量良莠不齊，電氣參數各不相同。在未來統一LED照明質量標準，大幅降低LED光源成本以及政府對于“碳達峰”“碳中和”政策的貫徹實施下，LED光源將在未來站房照明設計中占據主要地位。