淺談地下建筑照明

【摘 要】照明可以人為地創(chuàng)造良好的光照條件，使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象，從事相應(yīng)的活動，并保證身心健康，提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具，利用光照的方向性和層次性等特點還可以渲染建筑的功能，烘托環(huán)境的氣氛。

【關(guān)鍵詞】 地下建筑;照明;智能照明控制系統(tǒng)

Shallow talk an underground a building illuminate

Wang Ying，Jiang Jia-jun

(Fushun zhongyu construction(group) limited liability company Fushun Liaoning 113000)

【Abstract】Illuminate can factitiously create good of light shine on a condition， make person's eye since have no difficulty again have no hurt， comfort but efficiently identify the object observe， be engaged in correspond of activity， and assurance mind and body health， exaltation labor rate of production， exaltation product quality， decrease various trouble.Adoption dissimilarity form， dissimilarity the lamp of the size， make use of light shine on of directive with layer etc. the characteristics also can exaggerate building of function， set off by contrast environment of atmosphere.

【Key words】Underground building;Illuminate;The intelligence illuminate a control system

與地面建筑相比，地下建筑最大的特點是沒有天然采光，主要依賴人工照明措施，因此，地下建筑的照明使用時間長、照度和可靠性要求高，潮濕對燈具及線路影響較大。長期以來，地下建筑的照明設(shè)計沿用地面建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，照明效能一直沒有得到很好的利用，工作人員長期在這種環(huán)境中工作，不但使工作效率下降，而且會出現(xiàn)視覺疲勞、頭昏、神經(jīng)衰弱等癥狀，嚴(yán)重影響了地下建筑戰(zhàn)略功能和經(jīng)濟(jì)效能的發(fā)揮，因此，必須對地下建筑的照明效能做具體深入的研究。

傳統(tǒng)的建筑自控系統(tǒng)一般只包括計算機網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)自動報警、安全防范等子系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)的發(fā)展相對滯后。隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，對照明系統(tǒng)的節(jié)能和科學(xué)管理提出了越來越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占電力能耗的比重大，照明的地位越來越重要。在我國，照明能耗約占電力能耗的10~12%，而地下建筑照明能耗所占的比例更高，根據(jù)筆者統(tǒng)計，約占35%左右。因此，在地下建筑中，應(yīng)把智能照明作為智能化系統(tǒng)重要的組成部分來考慮，合理選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，提高照明質(zhì)量和節(jié)能效果。

1. 地下建筑照明效能探討

照明可以人為地創(chuàng)造良好的光照條件，使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象，從事相應(yīng)的活動，并保證身心健康，提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具，利用光照的方向性和層次性等特點還可以渲染建筑的功能，烘托環(huán)境的氣氛。

1.1 做好深入細(xì)致的效能研究，為照明設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。照明質(zhì)量的評價是一個十分復(fù)雜、涉及諸多因素的問題。長期以來，照明設(shè)計一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數(shù)和物體的顏色參數(shù)等物理量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和評價照明效果。隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，照明設(shè)計不僅在數(shù)量指標(biāo)方面應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，更要綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑照明藝術(shù)和節(jié)能等因素。不同亮度和色彩對人具有不同的視覺感受，不同人、不同時間、不同場所，甚至人的不同情緒都會反映出對亮暗和色彩的不同感受，照明設(shè)計要體現(xiàn)人和環(huán)境相互關(guān)系，營造一個舒適、明亮并富有藝術(shù)魅力的照明環(huán)境。

到目前為止，地下建筑照明效能的研究近乎于空白，缺乏科學(xué)合理的照度標(biāo)準(zhǔn)和以人為本的環(huán)境模式，再加上設(shè)計人員的水平、經(jīng)驗參差不齊，使得照明效能的實現(xiàn)得不到保證，甚至?xí)驗樵O(shè)計和運用不當(dāng)，產(chǎn)生光污染，如眩光、頻閃、顯色失真，產(chǎn)生一些人們不需要的熱量、紅外線和紫外線等。

時代的發(fā)展要求我們開拓創(chuàng)新，與時俱進(jìn)。如果因循守舊，照搬照抄前人的成果，或只做表面上的修修補補，那樣我們的認(rèn)識水平永遠(yuǎn)都停留在當(dāng)前的高度上，裹足不前。從事照明研究和設(shè)計的人員要到工程實踐中去，實際調(diào)查地下建筑的性質(zhì)、規(guī)模、特點和要求，認(rèn)真聽取用戶的感受和建議，切身體驗照明效能的實現(xiàn)，通過大量的試驗，得出不同地下建筑、不同功能單元及同一地點不同時間、不同人流量時的照度標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境模式。總之，提高認(rèn)識的高度，把握以人為本的理念，在設(shè)計中兼顧科學(xué)性和藝術(shù)性，體現(xiàn)人和環(huán)境的相互關(guān)系，使工作人員樂于身臨其境并自覺維護(hù)，而環(huán)境有利于保護(hù)人的身心健康和提高工作效率。

1.2 充分利用新產(chǎn)品、新技術(shù)，改善地下建筑的環(huán)境。改善地下建筑工作環(huán)境，提高照明效能可以采用以下措施，一是通過新型采光方法和材料有效地利用天然光;二是在人工照明中選用高品質(zhì)的照明光源;三是對各類燈具進(jìn)行無級連續(xù)調(diào)光和緩和的場景切換控制。

1.2.1 通過新型采光方法和材料有效地利用天然光。利用天然光的常見方法有:

(1)導(dǎo)光管法。用導(dǎo)光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內(nèi)需要采光的地方，如中國建筑科學(xué)院的地下建筑天然采光研究成果，就是用此法解決天然采光問題。

(2)棱鏡組多次反射法。用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽光傳送到需要采光的部位。澳大利亞用這種方法把光送到房間10m進(jìn)深的部位進(jìn)行照明;英國用這種方法解決了地下建筑和無窗建筑的采光。

1.2.2 選用高品質(zhì)的照明光源。傳統(tǒng)的地下建筑中，普遍采用白熾燈和熒光燈作為照明光源，高強度氣體放電燈也有使用。

通過幾代科技人員不懈的努力，白熾燈的光效和壽命得到大幅度的提高，而價格卻下降了10倍，使其在室內(nèi)照明中獲得廣泛的應(yīng)用。1959年，人們又發(fā)明了鹵鎢循環(huán)原理的石英白熾燈，它體積小，光效維持率達(dá)到95%以上，經(jīng)過不斷改進(jìn)，鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)逐步小型化，壽命和發(fā)光效率比普通白熾燈有較大提高。

20世紀(jì)40年代，由于節(jié)能的需要，出現(xiàn)了熒光燈。80年代以來，緊湊型熒光燈完成了系列化、電子化、一體化和大功率化的進(jìn)展，通過進(jìn)一步應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器和三基色熒光粉，節(jié)能效果更加理想，顯色指數(shù)顯著提高，成為室內(nèi)照明中取代白熾燈最有潛在價值的光源。熒光燈家族中還先后出現(xiàn)了超細(xì)管徑冷陰極熒光燈、無極熒光燈和無汞平面熒光燈，這些燈具在光效、光亮度、壽命、啟動甚至環(huán)保等方面各有千秋，已經(jīng)被用于地下建筑照明。

在地下建筑大面積照明中，經(jīng)常用到節(jié)能型的高強度氣體放電燈。高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈都屬于這類光源。特別值得注意的是使用陶瓷材料作內(nèi)管的陶瓷金屬鹵化物燈，光效更高，光色更好，更穩(wěn)定，而且體積小、亮度高，便于做投影光源。

近來又出現(xiàn)了比傳統(tǒng)光源更先進(jìn)的新型光源，其中最典型的是半導(dǎo)體發(fā)光二極管。他具有高亮度、低功耗、響應(yīng)快、壽命長等傳統(tǒng)光源無法比及的特性，被公認(rèn)為21世紀(jì)最有前途的光源。

創(chuàng)新是沒有止境的，我們既要熟悉早期研制的、已獲得廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)光源，更要密切關(guān)注傳統(tǒng)光源的改進(jìn)、發(fā)展及不斷涌現(xiàn)的新光源。在設(shè)計施工中，根據(jù)地下建筑的性質(zhì)、規(guī)模、特點和要求，綜合比較各種光源的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選用高效節(jié)能的光源，采用高品質(zhì)的綠色照明燈具，優(yōu)化照明配電系統(tǒng)，最大限度發(fā)揮照明的效能，使用戶更加滿意。

1.2.3 對各類燈具進(jìn)行無級連續(xù)調(diào)光和緩和的場景切換控制。傳統(tǒng)的照明都是在需要時打開，不需要時關(guān)閉，工作模式和控制方法比較死板，照度和場景很難改變，用戶即使不滿意，也無能為力，如果進(jìn)行改造，將造成重復(fù)性投資。隨著信息時代的來臨，智能照明系統(tǒng)應(yīng)運而生，它完備的控制功能和預(yù)置的多種可切換場景可以滿足用戶不同的需求。

開關(guān)和調(diào)光是智能照明控制系統(tǒng)的兩種控制方式，控制系統(tǒng)通過合理管理可根據(jù)不同時間段或人們的不同需要自動調(diào)節(jié)照度，改善工作環(huán)境，同時節(jié)約能源，降低運行費用。

某些重要區(qū)域通過調(diào)光方式和場景(由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果)設(shè)置功能產(chǎn)生各種燈光效果，營造不同的燈光環(huán)境，給人以舒適完美的視覺享受。用戶能在降低運行費用中得到經(jīng)濟(jì)回報，在短期內(nèi)回收前期設(shè)備投資。

2. 地下建筑智能照明控制系統(tǒng)探討

2.1 智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能。智能照明控制包括:集中控制、現(xiàn)場控制、遙控、時間控制、電話控制、可視化軟件控制、場景設(shè)置、燈光軟啟動、調(diào)光、亮度記憶等。筆者認(rèn)為，地下建筑應(yīng)考慮設(shè)置以下功能。

2.1.1 集中控制。與地面建筑相比，大多數(shù)地下建筑軸線長，各功能單元分布較為分散，都在現(xiàn)場進(jìn)行照明的控制、巡檢很困難。設(shè)置集中控制以后，問題將迎刃而解。

在中央控制室設(shè)一臺智能照明中央監(jiān)控計算機，在該計算機上用圖形模擬顯示照明設(shè)備平面布置圖，在圖上以形象直觀的方式實時動態(tài)地顯示各區(qū)域的照明設(shè)備使用狀況。操作人員可通過界面監(jiān)視整個智能照明系統(tǒng)的運行狀態(tài)，根據(jù)需要用鼠標(biāo)點擊圖形來進(jìn)行控制。中央監(jiān)控計算機具有歷史數(shù)據(jù)存儲能力，能實時提供智能照明系統(tǒng)的資料，并生成和打印各種報表，為設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。

系統(tǒng)采用專用的編程軟件，操作人員可對系統(tǒng)進(jìn)行程序修改或編程。

通過手持式編程器插入網(wǎng)絡(luò)上的編程接口，就可修改照明工作狀態(tài)的參數(shù)。

2.1.2 現(xiàn)場控制。

在一些人員經(jīng)常工作的地方(如會議室、控制室、主要通道、重要辦公場所)設(shè)置智能開關(guān)代替普通的機械式開關(guān)，中央監(jiān)控計算機不工作時也可在現(xiàn)場控制燈光。它由230V的交流電源直接供電，按動開關(guān)上的按鈕，可作為一個普通的開關(guān)使用;同時，有一個內(nèi)置的接收器可以接收遙控器或無線探頭發(fā)出的信號，使用遙控器可以對電子開關(guān)進(jìn)行控制。

現(xiàn)場智能開關(guān)可設(shè)定密碼保護(hù)功能，避免無關(guān)人員操作。

2.1.3 多種控制功能。中央監(jiān)控計算機和現(xiàn)場智能開關(guān)均可實現(xiàn)多種控制功能，包括全開全關(guān)，無級連續(xù)調(diào)光、緩和場景切換等。全開全關(guān)功能可確保人員離開地下建筑時，那些受智能系統(tǒng)控制的燈具停止工作。在工作時經(jīng)常需要多種環(huán)境模式的場所，如在人防、國防工程的會議室、作戰(zhàn)指揮室設(shè)置緩和的場景切換控制，使用時只需選擇相應(yīng)的場景按鍵，會自動按設(shè)定好的方式打開相應(yīng)區(qū)域的照明回路，實現(xiàn)適合開會、放映投影或研究地圖等功能的環(huán)境。

2.1.4 遙控功能。一般情況下，地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程，軸線長，支坑道多，有必要裝設(shè)遙控裝置。遙控器或無線探頭可以發(fā)出無限射頻，這種無限射頻能穿越障礙物，被智能開關(guān)上的接收器接收，無線接收器可把無線信號轉(zhuǎn)換為電力載波信號，并發(fā)送到220V電力線路上。

2.1.5 人體感應(yīng)功能。在衛(wèi)生間或一些通道處裝設(shè)感應(yīng)開關(guān)或有紅外線探測功能的燈具:當(dāng)探測到人體移動時，會自動發(fā)光照明，人走燈關(guān)。同時宜設(shè)并聯(lián)定位開關(guān)，以便必要時解除感應(yīng)或探測功能。

2.1.6 燈光軟啟動、軟關(guān)斷。地下建筑的照明條件遠(yuǎn)不如地面建筑，為保護(hù)人員的身體健康，特別是眼健康，在那些人員長期工作的場所，燈光可實現(xiàn)軟啟動、軟關(guān)斷。開燈時，燈光由暗漸漸變亮;關(guān)燈時，燈光由亮漸漸變暗。軟啟動、軟關(guān)斷還能保護(hù)燈泡，延長使用壽命，節(jié)約維護(hù)經(jīng)費。另外，燈光可配備亮度記憶功能，以免進(jìn)行重復(fù)性設(shè)置。

2.1.7 火災(zāi)應(yīng)急照明控制。地下建筑防火要求很高，發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)自動啟動相應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急照明，強行關(guān)閉一般照明回路。事故照明可選擇僅用消防中心的計算機控制而禁止用監(jiān)控計算機或現(xiàn)場控制，也可選擇都有控制權(quán)。

另外，控制系統(tǒng)要具有良好的可擴(kuò)展性、開放性和電磁兼容性。

智能照明控制系統(tǒng)是整個地下建筑智能化系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與其他控制系統(tǒng)兼容進(jìn)行互聯(lián)。

為了抑制電磁干擾，使系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性，總線傳輸距離較遠(yuǎn)，可采取以下措施:與附近可能產(chǎn)生電磁干擾的電氣設(shè)備(如電動機、電力變壓器、復(fù)印機等)保持必要的隔離;對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)、有效的屏蔽;上升時間，即電壓從額定電壓的5%上升至95%所用的時間，應(yīng)超過200μs。

2.2 智能照明控制系統(tǒng)的效益和展望。采用智能照明控制系統(tǒng)帶來的好處主要表現(xiàn)在:照明控制智能化;照度的一致性;場景變換靈活;可觀的節(jié)能效果;延長光源壽命;提高管理水平，減少維護(hù)費用。因此，智能照明控制系統(tǒng)自誕生起就引起了人們的高度重視，并具備良好的發(fā)展前景。

今后，它將繼續(xù)朝著智能化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加優(yōu)化，功能更加完善，擴(kuò)展更加便捷，保護(hù)更加可靠，節(jié)能更加可觀。值得一提的是，當(dāng)前的控制系統(tǒng)中，照明控制箱和智能控制器都是獨立運行，給生產(chǎn)、設(shè)計、用戶使用與維護(hù)都增加了不必要的麻煩。把兩者集成到一個箱體內(nèi)，做成一體化照明智能控制箱，使用時只需連接外部連線，安裝更方便，使用更可靠，也更加節(jié)省人力、物力、財力，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，實用價值更高。

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[文章編號]1619-2737(2010)03-13-157