地下汽車庫過渡照明節(jié)能設(shè)計探討

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引言白天，當(dāng)汽車駛近照明亮度相對外部環(huán)境低的地下車庫入口時，由于人眼來不及適應(yīng)光線的突然變化，會對車庫入口有如黑洞穴一樣的感覺,稱為“黑洞效應(yīng)”，如圖1所示。圖1

地下車庫入口處黑洞效應(yīng)產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”時，駕駛員無法看清前方的障礙物甚至短時間內(nèi)會失去方向感。而在車庫出口處由于洞外亮度很高，出口處如一個白色的大洞，稱之為“白洞效應(yīng)”，如圖2所示。圖2

地下車庫出口處白洞效應(yīng)“白洞效應(yīng)”會對駕駛員形成強烈的眩光，嚴(yán)重時會造成駕駛員視覺可見度下降，直接影響視覺功能。因此地下車庫出入口的亮度過渡對行車安全有著直接的影響。JGJ100-2015《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》7.4.5條也明文要求坡道式地下車庫出入口應(yīng)設(shè)過渡照明，可見設(shè)置過渡照明的重要性。2

過渡照明參數(shù)2.1項目簡介本文以武漢某新建工程為例介紹地下車庫出入口的過渡照明設(shè)計。該項目總建筑面積約7.27萬m2。地下一層，標(biāo)高為-4.5m，其建筑面積約1.24萬m2，設(shè)停車位169個，其中無障礙車位4個。該地下車庫有兩個出入口，分別位于地下室的西北角和東南角，車道寬均為6m。設(shè)計時按照CECS45:92《地下建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》在車庫出入口增加過渡照明?？紤]本項目的特殊性，地下車庫既服務(wù)公共人群也服務(wù)居住人群，按GB50034-2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》表5.2.1和表5.5.1可知，本設(shè)計中車道照度取50lx，功率密度不超過2.00W/m2，車位照度取30.00lx，功率密度不超過1.80W/m2?？紤]到節(jié)能，光源采用功率為16W的T5型LED燈管，燈管光通量為1300lm。經(jīng)計算，車道平面實際計算平均照度為54.46lx，實際功率密度為1.52W/m2；車位平面實際計算平均照度為32.70lx，實際功率密度為0.91W/m2。

2.2計算過程2.2.1室外亮度查CECS45:92附表B可知，武漢地區(qū)年平均散射照度為13.0klx。室外坡道為水泥地面，反射系數(shù)取0.15，室外對應(yīng)亮度為：L=（ρ×E）/π=（0.15×13000）/3.14=621cd/m2。2.2.2過渡距離JGJ100-2015《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》7.4.5條要求白天入口處亮度變化可按10:1~15:1取值，夜間室內(nèi)外亮度變化可按2:1~4:1取值。本設(shè)計中白天取15:1，則白天出入口處室內(nèi)照度為：13000lx/15=867lx，對應(yīng)亮度Lˊ=L/15≈41cd/m2。車道照度為50lx，對應(yīng)亮度L″=（ρ×E）/π=（0.15×50）/3.14=2.4cd/m2。參照亮度與適應(yīng)時間關(guān)系曲線（圖3），可知：人眼從41cd/m2到2.4cd/m2的適應(yīng)時間約為11s。若車速為5km/h，則所需過渡距離為15.3m，取15m。

圖3

亮度-時間曲線2.2.3

過渡段設(shè)計照度值考慮白天過渡處照度的漸變，將過渡段（取15m）分成三段，每段長5m。第一段設(shè)計照度為850lx，第二段設(shè)計照度為500lx，第三段設(shè)計照度為150lx，如圖4所示。圖4

過渡照明燈具布置圖本設(shè)計中夜間室內(nèi)外亮度按4:1取值，設(shè)計時將過渡段的車道常用照明燈具只開啟一半，此時車道入口處照度為25lx，考慮夜間小區(qū)道路照明約為8lx，滿足夜間過渡照明要求，可不另行設(shè)計。3

人工過渡照明由于車道原設(shè)計照度值為50lx，則根據(jù)以上計算，需要在第一段照明增設(shè)照度800lx，第二段照明增設(shè)照度450lx，第三段照明增設(shè)照度100lx。對于過渡段的大照度照明，采用高壓鈉燈作為光源，配節(jié)能電感鎮(zhèn)流器，燈具發(fā)光效率約100lm/W。經(jīng)計算，可在第一段處增設(shè)兩盞250W高壓鈉燈（光通量為28000lm）、第二段處增設(shè)兩盞150W高壓鈉燈（光通量為16000lm）、第三段處增設(shè)兩盞35WT5型熒光燈（光通量為3300lm）即可滿足相應(yīng)過渡照明要求。燈具布置如圖4所示，過渡照明單獨設(shè)一個回路N3，過渡段車道普通照明分為N1和N2兩個供電回路，白天控制車道照明為全亮，夜間為1/2亮，以利于過渡照明的連續(xù)性。在以上設(shè)計中，通過利用高效光源、分組及分時控制等措施減少電能消耗，達(dá)到了一定的節(jié)能目的。人工過渡照明的年耗電量為：該地下車庫一個出入口的過渡照明設(shè)備總功率為957W，假設(shè)每天使用時間為12h，則年耗電量為4191.7kW?h。電價按0.57元/kW?h計算，則年電費為2389元，因該地下車庫有兩個出入口，年總電費為4778元。由于在計算中采用的年平均散射照度為固定值，而實際上，室外照度是隨季節(jié)和時間的變化而不斷變化的，所以雖然設(shè)計了人工過渡照明，減少了事故的發(fā)生率，但過渡效果并不理想。4

自然光過渡照明采用自然光作為照明光源是最節(jié)能、環(huán)保的方案，但由于自然光的儲存和可控技術(shù)還不成熟，所以需要先將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，再將電能轉(zhuǎn)換為可控的光能，這個轉(zhuǎn)換過程會損失大量的能量，但地下車庫的過渡照明恰恰可以直接利用室外日照避免這個劣勢，這是由其照明特性決定的。過渡照明的特點為室外地平面的照度越高，過渡處需要的照度也越高；室外地平面的照度越低，過渡處需要的照度也越低。鑒于此，可以考慮利用自然光作為過渡照明。4.1自然照度實測值選取已建成的某地下小型車庫進(jìn)行照度實測作為設(shè)計參考。該車庫的車道寬、高參數(shù)及建造地點與本設(shè)計項目相近，不同的是該車庫的兩個出入口相鄰且布置在一條直線上，與車庫成T字形布置，這種構(gòu)造使得過渡處的采光相對于兩個分散的出入口更為充足。測試前關(guān)閉該車庫入口處的過渡照明，分別對車庫外地平面、車庫入口處各段及車庫內(nèi)車道的水平照度進(jìn)行測試，測試設(shè)備采用數(shù)字照度計（測試量程為20000lx時分辨率為1lx，測試量程為200lx時分辨率為0.1lx），測試條件為：測試時間：2016年1月27日，12：00~12：30。天氣：多云轉(zhuǎn)陰。由于測試時云層較厚，地面照度中直射照度成份較少，幾乎為散射照度，車庫外地面水平照度實測值為7340lx，如圖5所示。圖5

車庫外地面照度該測試車庫入口處采用上揚式設(shè)計，使得入口處可以采集到更多的日照，入口處照度實測值為4210lx，如圖6所示。圖6

車庫入口處照度入車庫后，測試照度值迅速降低，離入口3m處的測試照度約為390lx，離入口6m處的測試照度約為169lx，離入口9m處測試照度約為39lx，此時室外日光對室內(nèi)照度的影響較微弱，水平面照度幾乎會為電氣照明提供。車庫內(nèi)車道上照度實測平均值約為33lx。由此可見，僅在自然條件下，室外反射的光線雖然可以為過渡段提供一部分照度，但由于照度值下降過快，不能滿足規(guī)范對過渡段的照度要求。在其他天氣條件下的幾組測試數(shù)據(jù)也反映了類似的規(guī)律，限于篇幅，不一一列出。4.2自然光過渡照明設(shè)計鑒于進(jìn)入車庫后自然光迅速減少，不能直接滿足過渡照明需求?？紤]根據(jù)所需照度值采取分段弱化室外亮度的措施，將弱化后的室外光線分別引入到相應(yīng)過渡段達(dá)到過渡照明的目的。文獻(xiàn)（IES.THELIGHTINGHANDBOOK）中介紹了一種自動百葉，該裝置可以通過自動調(diào)節(jié)百葉保持穩(wěn)定的室內(nèi)日光照度水平，如圖7所示。該思路可以作為本設(shè)計中的參考。圖7

自動百葉裝置參照前述計算可知過渡段距離為15m時，可以考慮在入口處增設(shè)一段15m×6m的格柵頂板，通過實驗和建筑設(shè)計實現(xiàn)白天室外亮度與過渡段始端處亮度變化比為15:1，與過渡段末端處亮度變化比為260:1，將格柵鏤空部分由多到少漸變排列，形成一個自然的過渡照明段。該段照明將隨著外界照度變化而變化，達(dá)到形成過渡照明的目的。但在夜間由于格柵的遮擋，過渡段的自然照度會低于馬路的照度，此時需要