由深圳机场重大车祸"剖析"深圳机场LED照明设计情况

   今年3月发生的深圳机场重大车祸于近日正式发布调查结果。3月1日下午，深圳机场T3航站楼高架桥转出发大厅约50米处发生重大车祸。肇事司机杨某晰驾驶一辆奔驰小轿车与男友吴某鸿一同前往机场乘飞机，当车辆行至机场高架桥离港平台转弯处时突然失控，冲向右侧护栏继续行驶，撞向在护栏边观光的人员。事故共造成9人死亡（其中5人当场死亡、包括肇事司机在内的4人送医院抢救无效死亡）、23人受伤。

机场是非常重要的公众场所，作为LED照明职业人，不免联想到：机场照明怎样做到美观、安全和节能？据说机场每年的照明电费通常都在几千万元以上，节能要求很迫切。下面是对深圳机场T3航站楼照明的分析。

引言

近年来随着建设资源节约型、环境友好型社会的概念众所皆知，节能减排的理念更是深入人心。深圳机场T3航站楼（见图1）作为设计规模约45万m2，集国际、国内、中转等功能为一体的航站楼，具有建筑造型独特，设备繁多且运行时间长的特点。在设计过程中贯彻了国家可持续发展节能的基本策略，采用环保节能的设计理念以降低能耗。

图1 深圳机场T3航站楼俯视图

通过对以往一些机场项目的研究分析，得出机场的负荷能耗主要受到以下几个方面的影响：气候条件（ 温度、湿度、风速、日照条件等）；飞机航班：运行高峰是否与围护传热高峰一致；大量玻璃幕墙使用；行李处理系统的复杂性以及规模（占能耗比较大）；行李处理系统牵引力使用电力还是柴油；空气幕系统；航站楼的经营运行方式等。

根据模拟软件分析，对深圳机场的能耗评估得出了如下结果（见图2）：

图2 深圳机场T3能耗分析

从图2可以看出照明节能是航站楼建筑节能的重要组成部分。

大量的测试和研究发现，目前民用建筑中照明用电的浪费主要表现在不合理的灯具设置，“白天开灯”现象以及低效光源和灯具的使用等。在深圳机场的设计当中，如何在满足规范要求的前提下，充分利用自然采光合理灯具布置与采用智能控制是实现航站楼大空间照明节能的重要因素。

1.自然采光分析

《建筑照明设计标准》（GB 50034-2004）要求：“有条件时，宜随室外天然光的变化自动调节人工照明照度”；“有条件时，宜利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明”。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）要求：“在确定照明方案时，应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求，并处理好电气照明与天然采光的关系，采用高光效光源、灯具与追求照明效果的关系合理使用建设资金与采用高性能标准光源、灯具等技术经济效益的关系”。

考虑到深圳机场屋面造型的复杂性（见上图1与下图3），深圳机场T3项目的大空间照明节能策略和方法的具体采用关系到最终节能效果和具体实施的实用性，必须根据当地的气候条件、具体建筑的用途以及其内部各区域的功能、运行方式和业主的要求进行具体分析。

图3 深圳机场模型

1.1 自然采光条件

自然采光除了为内部空间引入合理照度的日光，改善照明及视觉舒适度外，配合适当的采光设计及控制设备，还可节省日间的人工照明需求。采用自然采光，部分照明系统可于正常日照情况下关闭，从而节省能耗。深圳地区日照充足，加之机场较高的窗墙比，天窗设计（见图3）等给自然采光提供了有利条件。

深圳地区日照条件主要可以从晴空指数（见图4）的分布看出（晴空指数Kt（clearness index），指入射到水平面的太阳总辐射与天文辐射之比，作为区分晴天、多云天和阴天的指标。当Kt小于0.3时，为阴天；大于0.65时为晴天；在0.3和0.65之间为多云天），深圳地区全年的晴空指数大部分超过0.3，或者说超过70%的天气为晴天或多云天气，光照条件良好，如果能够在白天关闭机场内的人工照明而采用自然光的话，将会对能源的节约带来极大的帮助。

图4 深圳全年晴空指数分布

1.2 模型假设

设计条件为全阴天情况、天晴情况，以夏至日作为自然采光的输入条件。

以下仅以北指廊为例，在模拟分析中，不但需要对建筑物内外层表皮的所有特性均进行考虑，同时还要在模型中增加钢结构的杆件，因为这些杆件对日照直射的影响也比较大。同时对模型进行适度简化，将建筑内部平面布置简化成一个平面，以便清楚地看到内部采光的分布。建筑模型如图5所示。

图5 用于日照采光分析的北指廊建筑模型

1.3 模拟结果及分析

根据建筑幕墙结构的设计，结合深圳当地的气象条件，针对建筑内部的自然采光，应用Radiance模拟软件，对航站楼大空间北指廊区域自然采光情况下的照度情况进行分析。

1）晴天情况下的日照情况（以9 ：00、12 ：00、18 ：00为例），如图6所示：

图6 北指廊自然采光照度分析

从图6中可以看出：屋顶全天（即使是在正午时分）基本没有太阳光直射进室内，仅在图6所示的左侧（东南面）靠近墙的地方有小部分太阳光直射入室内，整体来说，照度较为均匀。在中午时段（10 ：00—16 ：00）的平均照度为1000 Lux左右。而在早上或傍晚时分的照度就跌至500 Lux左右，最主要的因素是受双层皮结构中复杂钢结构的影响，从而使得整个建筑使用区域几乎没有直射的太阳光线照入。同时，由于建筑的方位和窗墙比例的影响，图6所示右侧区域（西北面）的采光效果（照度和亮度）较左侧（东南面）要差。

2）阴天情况下的日照情况，如图7所示：

图7 北指廊全天阴天采光照度分析

在全阴天的情况下，由于没有直射光线的影响，整个建筑内部的日照分布十分均匀，整体的照度为250 Lux左右。

3）分析小结

从上述分析可以看出，北指廊内部的平均日照采光在天晴的情况下为1000 Lux左右，阴天的情况下为250 Lux左右，该指廊区整体的自然采光照度较为合适。由于立面窗墙比率较大以及大幅单层玻璃窗的存在，周边区域的采光较为明亮。自然采光效果如图8所示：

图8 北指廊自然采光效果图

1.4 节能分析

所有的电力照明设备，例如灯光照明设备，在其开启时不但会消耗电能，还会放出热量。减少这些照明设备的工作时间，就能达到节能的效果，同时也能有效减轻对冷却系统的负担。

这里用于计算节能的方法是：如果室内的自然光照强度高于300 Lux，则关闭机场的人工照明，反之则开启人工照明。这样可以计算出累计的每月采用自然采光照明的小时数，如图9所示，机场总面积约40000 m2，其中可用于采光的面积约为14000 m2。同时参照图9中自然采光的使用情况，由于在夏季光照强度充足，可以更多地采用自然光照明取代人工照明，在用电高峰的夏季可以降低整个机场的用电负荷。计算全年，假设机场的照明用电密度为10 W/m2，可以节约4715200 kWh的电能。由于可以采用自然光照明的时间通常处于一天中的用电高峰期（早7点至晚7点），深圳地区的峰谷电价大约为1.08元/kWh。这样，预计一年能够节约电费500万元左右。

图9 深圳全年自然采光时间分布

2.大空间照明设计

2.1 灯具照明方案

目前国内外机场建筑大空间照明灯具方案主要分为如下三种：

1）直接照明方案

采用直接照射型灯具，其效率较高，能源损失较少，但需要与建筑风格协调，同时对灯具的布置方式及其外观有特殊需求。

2）间接照明方案

采用大中功率投光灯，利用建筑结构或装饰物反射进行照明，虽然此种方式的舒适度更好且更容易与建筑风格相融合，但其效率相对较低。

3）直接照明与间接照明相结合的方案

利用间接照明来表现建筑结构的形态特点与风格，用直接照明来补充以及完成功能性照明的需求。

结合本工程独特的建筑造型，经过与建筑师反复研究与分析，最终确定航站楼大空间照明采用直接照明结合局部重点照明（在值机岛、安检柜台等区域）的方式，将直接照射型灯具安装于大空间吊顶马道上。

2.2 灯具布置与分组方案

在灯具布置上，为了实现节能，充分利用自然采光，也为了使整个空间的亮度与建筑风格更加相称，使旅客对建筑环境留下深刻的印象，天花灯具并未采取以往同类工程普遍采用的“满天星”的布置方式，而是在以上自然采光分析成果的基础上，分析了地面的建筑分布与特点、机场人员流向等，结合大空间开孔吊顶的布置情况，在建筑物主楼区域采用了灯具不规则环形布置的方案，在指廊区域采用了灯具不规则直线布置的方案（图10、图11）。

图10 指廊区灯具分组布置示意图

图11 主楼区灯具分组布置示意图

在自然采光分析成果基础上，对屋顶下照灯具进行合理分组，在不同时段进行开启。

大空间下照灯具根据建筑物内各区域感受的不同，日光亮度划分为若干控制分区，每个分区内照明控制划分A、B电源两部分（均布，各带50%负荷）独立支路。白天运行时，可按照不同日光亮度调整控制区域下照灯具相应数量照明支路的开启和关闭，从而达到节能的目的。夜间停航时，可根据管理需求开启应急值班照明灯具，提供疏散照度。任何照明分区内，有五种状态可供选择：

（1）所有照明支路关闭——全关。

（2）A、B电源部分支路各开50%—50%开。

（3）A或B电源部分支路各开25%—25%开。

（4）应急照明开——疏散照度。

（5）所有照明支路开启——全开。

3.其他节能措施

3.1 照度指标的确定

依据《建筑照明设计标准》（GB 50034-2004）以及《交通建筑电气设计规范》（JGJ 243-2011）对航站楼值机大厅、候机厅等区域确定照度设计指标，对登机口、值机岛区域附加柜台聚光灯及荧光灯照明，使桌面平均照度500lx，地面平均照度200lx。

3.2 光源及灯具选择

1）由于航站楼的室内面积空间较大，其需要的灯具数量、光源功率以及用电量都将会比较大，为此大空间照明对灯具光源的选择除了要注意到美观以及配光合理外，还充分考虑其节能性。在选择光源时除了依据色温以及环境对显色性的要求外，还应按照高效、长寿命的原则选择灯具。

2）大空间下照灯具光源选择优质、高效的金卤灯（要求Ra≥80，Tcp≈4000K~4500K，色差不宜大于±200K，平均寿命不低于10000h），选用节能型电感镇流器，总谐波标准应满足国标GB 17625.1—2003 的规定，平均寿命不低于50000h，镇流器的流明系数和能效值不低于镇流器的国家能效标准“节能评价值”。

3）大空间下照灯具由于其具有全天运行且维护时间短、维护量大等特点，为了尽量减少运行费用，灯具应选用优质、高效产品，并应符合GB 7000系列标准，通过CCC认证，要求材料坚固耐用，结构安全合理，美观耐用，保证结构强度、防护等级、耐温等性能适合使用需要，屋顶顶棚内灯具选用防护等级IP44灯具。

3.3 照明监控管理系统

航站楼内设置照明监控管理系统，采用完全分布式集散控制系统，集中监控，分区控制，管理分级，通过网络系统将分布在各现场的控制器联接起来，软件与硬件分散配置。

照明监控系统通过网络NTP方式接收机场的时钟信号，自动为系统设备校时。通过IBMS与IMF中文集成，接收机场的航班等信息，配合机场运营。

大空间内部装亮度探测器检测典型区域亮度，智能照明管理系统可根据检测值调整预先设定的照明场景。探测器检测到的亮度值宜连续或至少可区分三种不同的亮度，亮度范围的上下值可以设置，探测应能反映典型区域四周亮度的变化，以实现人工照明与自然光的配合。

通过照明监控系统可实现高大空间灯光的开关自动和手动控制、分散集中控制、远程控制、定时控制、光线感测控制、与其他设备系统的联动控制等，控制方式方便、灵活、易于修改、易于操作、易于维护。