beat365中国在线体育高大室内空间应急照明设计中的光源选择

　　beat365中国在线体育高大室内空间应急照明设计中的光源选择LED光源尺寸小，亮度高，眩光问题相比其他传统光源更为明显，这是LED灯在室内照明中遇到的一个主要问题。但针对高大的室内空间，眩光的影响要小于通常的室内场所，当房间高度超过12 m时，一方面LED的眩光对人眼的影响明显降低，另一方面，高天棚灯具设计适当的遮光角也较容易实现。且在应急条件下，除非是严重的失能型眩光需严格避免外，对于影响照明舒适性的眩光指标并无严格要求。

　　1)《建筑设计防火规范》中要求人员密集场所的疏散照明的地面最低水平照度不应低于3 lx[3]；

　　2)《建筑照明设计标准》中要求人员密集场所疏散照明的地面平均照度不应低于2 lx，疏散通道的照度最大值与最小值之比不应大于40∶1[4]；

　　3)《体育建筑电气设计规范》中要求观众席和运动场地的安全照明的平均水平照度不应低于20 lx，通道疏散照明的地面最低水平照度值不应低于5 lx[5]；

　　其次，在人员密集区的疏散水平照度标准普遍高于其他场所的照度标准。究其原因，较高的地面照度会为疏散人员提供更好的辨识度，更适于空间复杂和人员密集的场所进行安全疏散。

　　此外，无论是否是高大空间，应急照明设计中还需满足一些基本要求，如光源瞬时启动、连续供电的时间、电源转换的间隔时间等。而对显色性、均匀度、眩光水平等舒适性的指标通常无特殊要求。

　　需要特别注意的是，不同标准对于同一参数可能会因为侧重点不同而有所差异，因此设计师要充分了解设计项目的特点，综合分析设计需遵循的不同标准的异同，从安全的角度出发，选取适合的设计参数。

　　由于高大空间的特殊性，进行应急照明设计时的照明计算、光源和灯具选型、供电系统等都与普通空间的设计有所不同。本文就从光源选择的角度，针对常用的光源，包括卤钨灯、紧凑型荧光灯、金属卤化物灯、LED灯，对高大室内空间应急照明中的疏散照明和安全照明的设计进行分析和说明。

　　可以看出，大多数规范都是对场所的最低水平照度进行限定。从安全的角度而言，在没有均匀度限制的情况下，高大空间的疏散照明用最小水平照度进行设计更加合理，更利于人员疏散。如果仅以平均照度进行限定，即使规定了最大和最小照度值的比率，也很难避免大空间内存在暗区和盲区。因此beat365中国在线体育，笔者建议，在选择设计标准时beat365中国在线体育，应首先满足空间的最低水平照明，在满足这个标准的前提下，再核算是否满足平均水平照度及最大最小照度比值的要求。

　　散热是LED灯在设计使用中被关注的重点，不良的散热条件会影响LED灯的寿命、降低光源光通量，甚至导致LED灯损坏。在展厅、体育馆等高大空间，灯具安装尺寸的限制要远小于普通的办公空间，安装于高顶棚的灯具通常其散热、通风条件更好，安装空间更大，可以采用更大散热片的LED灯具，从而可以从很大程度上消除温升对LED灯的影响。

　　卤钨灯可瞬时启动、结构简单、显色性好、安装方便、价格低廉，虽然其光效低、寿命短，但一直到20世纪90年代，由于没有更加适合的光源，大功率的卤钨灯或白炽灯曾经是高大空间应急照明的首选光源。

　　以笔者2003年设计的某体育馆为例，观众区面积约1 800 m2，空间高度约22 m。为满足当时照明标准要求的疏散照明的地面最低照度不小于1 lx，设计了16套100 W单端卤素灯光源的广照型投光灯作为应急照明，其中100 W卤钨灯的标称光通量为1 650 lm。安装后进行了现场测试，疏散通道的最低水平照度为1.2 lx，平均水平照度为2.6 lx。从这个结果可以看出卤钨灯光效较低。而一旦发生火灾，当空间弥漫烟雾时，到达地面的光线衰减，地面照度的实际效果必然会小于测试值，从而影响疏散效果。

　　高显色性的光源确实会提高人员判别疏散通道的细节，但较低的显色性也不会明显降低人员对疏散线路的辨识。从现行规范的角度，也无对疏散照明显色性指数的要求。即使某些大功率LED的显色指数偏低，理论上并不影响其作为应急照明光源被采用。况且现在时常上的高显色性的大功率LED灯越来越普遍，价格与使用传统光源的灯相比也更具竞争力。

　　此外，本项目施工完成到测试仅3个月时间，就有5套光源损坏。卤钨灯寿命短的缺点可见一斑。随着我国发布《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》，从2012年10月1日起，按功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯，同时伴随其他更高效的光源的发展，除了一些特殊的场所，白炽灯和卤钨灯已经逐步退出照明应用市场。

　　从以上分析可以看出，在高大空间这种特殊场所，大功率LED灯与其他光源相比，更适合作为应急照明的光源。

　　在笔者设计的某展厅项目中，室内空间长200 m，宽度105 m，灯具安装高度约为32 m。如果配置150 W卤素灯应用于安全照明，为满足10 lx的最低地面水平照度需要设计174套灯具，总安装功率为26.1 kW。如采用125 W、6 U的紧凑型荧光灯，要达到同样照度水平需要安装69套灯具，安装功率约8.6 kW。

　　近几年，以LED为代表的固态光源发展迅速。LED灯具有光效高、可以瞬时启动、寿命长、体积小等特点。从应急照明的需求分析，由于LED光效高，大功率的LED灯可以提供足够多的光通量，可以设置较少数量的灯具满足高大空间安全照明和疏散照明的照度要求。此外LED的瞬时响应的特性使其非常适合在紧急状态下快速启动，并迅速达到最大输出。但是，现阶段大功率LED灯在散热、显色性、眩光控制、色漂移、闪烁等方面与小功率LED灯相比还存在缺陷beat365中国在线体育，影响了LED灯在室内空间的广泛应用。在高大室内空间应用LED灯作为应急照明的光源时，上述问题是否会影响照明效果？设计师则应针对具体情况具体分析。

　　但是在某些特定的场合，配以相应的配电设施，如UPS或快速切换型EPS，金卤灯也能作为应急光源。例如，笔者设计的某奥运会比赛场馆，为保证赛事转播的要求，场地的金卤灯都采用在线式UPS供电。一方面可以保证电源切换过程中电压的稳定，工作中的金卤灯不会熄灭。另一方面，场地灯光都是在赛前60 min即开启，当观众和运动员、工作人员进入赛场时，金卤灯已经处于正常工作状态，万一发生紧急事件，即使正常电源故障，已经处于工作状态的由UPS供电的金卤灯还可以作为应急照明保证人员的疏散，不存在需要瞬时点亮的问题。在这样一种特殊的情境下，金卤灯也是可以作为应急照明光源使用的。需要注意的是，由于金卤灯的启动电流一般为正常工作电流的1.3～1.8倍，持续时间约为1～5 s，而UPS过载能力有限，因此建议按照正常负载工作电流的1.7～2倍配置UPS容量为宜，或采用分组启动的方式以降低瞬时启动电流对UPS的影响。

　　民用建筑中的体育馆、会展中心、博物馆、剧场、仓库等很多都具有高大的室内空间，这些空间的特点是顶棚距地面的高度超过12 m。由于建筑空间形式和使用功能的特殊性，在这类建筑中应急照明系统设计的标准、光源和灯具选型、供电系统等都是照明设计师关注的重点。

　　4)《会展建筑电气设计规范》中要求展厅安全照明的照度值不低于一般照明照度值的10%，针对普通展厅和高档展厅分别为20 lx和30 lx[6]；

　　6)上海市地方标准《民用建筑电气防火设计规程》中要求观众厅、展览厅等人员密集场所的地面水平最低照度不低于10 lx[8]。

　　体育馆、会展中心、剧场属于典型的人员密集场所，发生紧急情况需要立刻启动安全照明保证场馆秩序和疏散照明供室内人员有序撤离，此时要保证光源能够迅速启动并提供足够的地面水平照度[1]。舞台、仓库等空间可能存在大量可燃物，一旦发生火灾，较高的空间会由于屋顶热屏障效应、烟雾微粒的温度扩散特性等原因，在空间出现烟雾分层滞留的现象，阻碍空间顶部的灯光照向地面，影响地面的水平疏散照度。即使在正常情况下，较高的房间高度也导致光辐射在传输过程中会被空气中的介质吸收、散射和反射，造成光辐射量的衰减[2]。这就要求在高大空间的设计中选择更高的标准，设置更大功率的光源或更多数量的灯具。随着我国照明标准的不断更新，照明光源技术的不断发展以及设计师对于照明设计理解的提升，国内高大空间内应急照明设计也越来越趋于完善。

　　金属卤化物灯及其他高强度气体放电灯显然具有更高的光效和更大的功率，更适用于高大空间的一般照明。但是，不能瞬时启动的特性决定其无法作为通常意义上的应急光源。相关数据表明，当为金卤灯供电的电源电压有超过5 ms，且幅值超过-15%的电压波动，金卤灯就可能熄灭。而金卤灯一旦熄灭，即使电压恢复也不能瞬时点燃，需等待数分钟至光源内温度降低、气体压强下降后，金卤灯才能重新点亮。应急照明设计要求当正常电源失效后，立刻转由应急电源为灯具提供电源。柴油发电机和通常的应急电源系统(EPS)都不能确保电源转换过程中的电压恒定，因此无法保证电源切换后的金卤灯持续工作。此外，对于剧场和体育馆，紧急情况下还要求作为疏散照明和安全照明的应急灯能够按指令瞬时点亮，并迅速达到最大光输出，这也是金卤灯无法实现的。因此，金卤灯等高强度气体放电灯并不适合作为应急照明系统的光源。

　　本项目最终的实施方案为采用功率300 W的LED灯，其额定光通量为33 700 lm，峰值光强为87 200 cd，展厅共安装了465套LED灯具，其中29套作为平时和应急通用的灯具，仅开启这29套灯具时，地面的最低水平照度达到16 lx，平均照度达到23 lx，总安装功率为 8.7 kW，现场的照明效果良好。地面水平照度比采用卤钨灯的模拟计算照度水平提高50%，安装功率仅是卤钨灯方案的33.3%。

　　相对于发光面积较大的直管型荧光灯，同功率的紧凑型荧光灯发光部位更集中。当灯具安装高度较高时，只有增加下射方向的光强，才能保证有足够的光线射向地面。因此，直管型荧光灯很少应用于高大空间。而紧凑型荧光灯与卤钨灯相比，其光效更高，寿命更长，而且可以与E27灯口的卤钨灯互换，使得其在一段时间成为替代卤钨灯的光源。本文之前提到的体育馆就在2010年用85 W、5 300 lm的4U型紧凑型荧光灯替换了原有的卤钨灯，更换后的总供电容量减少了15%，但地面最低水平照度提高到2.7 lx，平均照度提高到了6.5 lx，照明效果和节能效果都得到了提高。但是需注意到，多U型的大功率紧凑型荧光灯由于光源外形的限制，散热条件较差，光强分布特性也差强人意，而且大功率紧凑型荧光灯不是市场的主流产品，光源质量参差不齐。应用于高大空间仍有光通量低，效率低的缺点有待解决。