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地下汽车库照明设计

地下汽车库照明设计

随着我国三十多年的改革开放,国家综合实力得到极大提高,人民生活水平不断得到改善。我国已成为世界上汽车生产和消费第一大国,我国人民迅速进入了汽车时代,除了造车、行车、修车,停车问题也就随之而来。地面车库、地下车库、立体车库成为设计规划现代建筑必不可少的配套建筑之一,而且占了建筑物面积的很大比重。由于占地问题,地下车库的建设又成为首选。地下车库的照明设计也成了建筑电气设计的重要组成部分。

一、 地下车库照明的特点

地下车库除了少数公共公益项目外(如机场停车楼,广场下停车场)大部分都在建筑物的下面,地下一层到地下三层(B1-B3)甚至地下四层(B4层),都为无窗空间。第一,就是连续照明,一年四季365天都需要亮灯,第二,不同类型的车库,车辆进出频繁程度,进出时四段有明显差别。第三,层高低,大空间,一个车位平均需要40平方米左右,这样一个地下车库动不动几万平方米,甚至十几万平方米。第四,由于在建筑物的最底层,往往与设备层交叠、共用,风管、水道、桥架、消防管路、监视监控管线繁多。第五,地下柱网,除少数钢结构大多都是钢筋混凝土构造柱,形成有规律的柱网。第六,由于大部分是高层建筑,

建设周期长,地下车库在施工过程中往往又作为临时办公、仓储、加工场所。由于上面特点,地下车库照明设计就显得十分重要。从行车停车的安全,从人员的安全(刑事案件多发地区)等来说,必须要有足够照度的电气照明。由于上述的第一、第二、第三特点,节能显得格外重要,节能潜力也很大,必须选用节能光源和灯具,直管型荧光灯和LED灯管及开启式灯具成了首选,直至采用智能控制。其次,传统的预埋暗管暗线的方法,各工种交叉施工十分麻烦,影响工程进度,且对模板破坏,位置又很难准确,尤其随着人员工资成本的急剧上升,其综合成本越来越高。

地下空间的柱网一般均匀布置,使其开间也很整齐,照度要求不高,线路占

比重很大。这样适应横平竖直布置,灵活组装,灯具增减可以随意,线槽灯有了用武之地。随着经济建设的发展,城镇化的铺开,汽车进入寻常百姓家,日益普及,线槽荧光灯和线槽LED灯在地下车库的应用愈来愈广泛。为了更深入的认识这种发展趋势,我们先讨论几个于此有关的技术经济问题。

二、 照度标准及灯具选型和功率密度值的确定

涉及到车库照度标准有四种,一是国标(GB50034-2004)《建筑照明设计标准》第5.4.1条规定车库照明标准值(以地面为参考平面)为75Lx。二是建设部标准(JGJ100-98)《汽车库建筑设计规范》第6.4.5条对行车道和停车位分别给出了低、中、高三个照度标准值(以地面为参考平面)分别为20Lx、25 Lx、30 Lx和10 Lx、15 Lx、20 Lx,三是中国工程建设标准化协会标准《地下建筑照明设计标准》(CECS45:92)表3.2.4中对行车道和停车位分别给出了低、中、高三个照度标准值(以地面为参考平面)分别为30Lx、50 Lx、75 Lx和20 Lx、30 Lx、50 Lx,四是国标(GB50038-2005)《人民防空地下室设计规范》第7.5.7条规定车库照明标准值(以地面为参考平面)为50Lx。这样就出现了严重不一致,互相打架现象,这就给工程设计,验收带来了麻烦,使人无所适从。不过从行业标准服从国家标准,综合标准服从专业标准标准以及制定的时间先后,同时考虑到现状和发展、节能、维护系数等因素,笔者认为在设计中车道照度(以地面为参考平面)定为75 Lx,车位照度(以地面为参考平面)定为50 Lx为宜。地下汽车库一般以T8型直管荧光灯和T5高效节能三基色荧光灯或者相应的管形LED灯,作为照明光源。因此,为减少眩光,“通道灯具的长轴方向应和车辆进出口方向一致。”当然也可以根据具体情况选用不同的灯具作为照明光源,但无论采用哪一种光源都应限制眩光。节能上,可采取各种控制或智能控制,使其在不同时段,照明灯具处于正常工作和睡眠状态。地下车库的灯具安装一般为管吊式(若此车库作为人防地下室,灯具安装方式宜采用链吊式)安装距地2.5米左右,但对于部分层高较低的地下车库也可以采用吸顶安装,若灯具安装高度低于2.4米,需增加一根PE线。

为了建设资源节约型社会,绿色,环保,新的国标(GB50034-2004)《建筑照明设计标准》对节能有关问题提出了强制条文,除了照度标准、灯具最低效率值外,还提出了功率密度值的问题,即单位面积上的照明安装功率(包括光源、镇流器或变压器),单位为瓦特每平方米(W/m2).可是在照明节能篇章中又没有规定车库的照明功率密度值。我们可以参照6.1.7条车辆加油站的照明功率密度值进行换算而得到。换算方法如下:

三、 应急照明设计

应急照明是因正常照明的电源失效而启用的照明。作为大面积无窗建筑的地下车库,应急照明设计是地下车库照明设计不可或缺的一部分,尤其是在火灾情况下,必须快速而安全的将处于危险中的人员疏散到安全的地方。在GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》9.0.4明确规定“除机械式立体汽车库外,汽车库内应设火灾应急照明和疏散指示标志。火灾应急照明和疏散指示标志,可采用蓄电池作备用电源,但其连续供电时间不应少于20min。”

应急照明的照度标准在国标GB50034-2004《建筑照明设计标准》第5.4.2条有明确规定,“1、备用照明的照度值除另有规定外,不低于该场所一般照明照度的10%;2、安全照明的照度值不低于该场所一般照明照度的5%;3、疏散通道的疏散照明的照度值不低于0.5Lx。地下车库照明有关的其它几个标准,没有什么大的差异。对于地下车库来说,疏散通道往往就是行车通道。这样疏散照明和疏散照明指示灯就沿行车道布置。为了确保疏散通道被有效的辨认和使用,实际设计中,笔者认为应急疏散照明灯的照度以不低于该场所一般照明照度的10%为宜。这和规范中“疏散通道的疏散照明的照度值不低于0.5Lx”的要求并不矛盾,第一,规范是规定最低照度,并没有限定上限。第二,通道疏散照明往往作为工作照明的一部分而同时使用的,并没有能源的浪费,仅初投资增加一点。第三,疏散照明多数为自带电源型,并不增加消防应急电源的负荷,这样可以改善提高在应急状态通道照明状况。第四,特别提醒设计人员注意的,国标GB17945-2010

《消防应急照明和疏散指示系统》对消防应急照明灯具应急状态下的光通量的规定做了大的修改,将过去“不应低于正常光通量的70%,”改为“不应低于其标称的光通量,且不少于50Lm(6.3.1.4条)”。加上市场的恶性竞争,制造商为了降低成本,纷纷将应急装置的输出电流变小,即应急状态下光通量变小,只要不低于50Lm即可。一支T5、28W荧光灯灯管,正常光通量为2700Lm,若为应急状态下只需50 Lm,即只有正常光通量的2%,当然这是极而言之。只有提高应急状态下

照度值才能保证实际需要。具体的做法,通道照明灯具中需要四分之一到二分之一的灯具作为疏散照明,即带有应急照明装置,或采用EPS系统作为应急照明。

至于疏散指示灯的设置和安装,规范都有明确规定,且比较清楚,不在赘述。疏散标志灯的间距,各种规范存在差异,CECS 45:92《地下建筑照明设计标准》中5.3.1.2(2)条为:“……疏散通道上的标志灯间距不宜大于10m。”国标GB50098-2009《人民防空工程设计防火规范》第8.2.4.1条要求人防区疏散指示标志灯间距小于或等于15m,而GB500067-97《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》第9.0.5条规定“通道上的指示标志,其间距不宜大于20m。”笔者认为执行通道上的指示标志,其间距不宜大于20m为妥。

四、管线敷设

地下汽车库的照明灯具的管线敷设应符合国家有关规范要求。地下车库正常工作照明和应急照明线应选用铜芯绝缘电线或电缆,对应急照明线路还可选用耐火线,其敷设无非就是暗管敷设和明线槽敷设两种。若采用暗敷设时,应急照明线路应穿在金属管(或阻燃PVC管)中,并且应敷设在不燃烧结构内,其保护层厚度不宜小于30mm。对于明线槽敷设现在主要是两个问题需要统一认识。一是两者能否共管槽敷设?二是需要不需要做防火处理?

根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》8.5.2条“同一路径无电磁兼容要求的配电线路,可敷设于同一线槽内。……”。很显然,工作照明线路和应急照明线路均没有电磁兼容要求,而且它们都沿着车道方向布置,所以完全可以同槽敷设。这正好发挥了金属线槽的优势,电线电缆填充率小,散热条件好,施工及维护方便及线路之间相互影响小等。接着,在同一规范的13.10.5条中,对消防设备供电及控制线路敷设应符合下列规定:“难燃型电缆或有机绝缘耐火电缆,在电气竖井内或电缆沟内敷设可不穿导管保护,但应采取于非消防用电电缆隔离措施。”根据其思想,为了减少相互之间影响,减少事故发生的概率,从严要求来说,工作照明和应急照明线路可以同槽敷设,但应尽可能隔离开,即用带有隔离班的金属线槽就可以解决这一难题。第二个解决办法,就是两者分开敷设,将应急照明全部布置在通道一侧,工作照明布置在通道的另一侧,这样也不多增加管线和投资。

对于工作照明线路穿金属线槽敷设,线槽表面只要热镀锌或喷塑进行一般保护性处理就行了。至于对于敷设应急照明线路的线槽,应为它属于消防设备的供电线路,其敷设是有明确规定的,在上述规范的13.10.5条第3点“当采用有机绝缘耐火电缆为消防设备供电的线路,采用明敷设,吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽 应采取涂防火涂料等防火保护措施。在GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中,9.0.3条“消防用电的配电线路,应穿金属管保护并敷设在不燃烧结构内。当采用防火电缆时,应敷设在耐火极限不小于1.00h的防火线槽内。”

由此可见,对于地下车库的应急照明线路无论单独敷设的线槽或于工作照明共槽敷设,其金属线槽做好要涂防火涂料,并注意内外均要涂防火涂料,且耐火极限要不小于1小时。

五、线槽荧光灯或线槽LED灯在地下车库的应用

地下车库照明设计的光源选择,无论从功能、寿命、节能、维护等考虑,直管型荧光灯管和LED灯管成为首选,实际应用也毋庸置疑的证明了这一点。为了更有效的节能,还有的采用智能控制的红红外感应的LED灯和雷达控制的LED灯,做到行车和停车时,在需要的照明范围内灯光处于全功率高亮度状态,满足车辆、行人的照明需要。当行人和车辆离开后,延时1-2分钟,灯具处于低功率(约3瓦)低亮度睡眠状态,达到能源被充分有效利用,大大提高能源利用效率。

随着科技的进步,智能车库也已纷纷出现。它不仅能对照明进行智能控制,而且能进行车位测量、停车引导、反向寻车、车辆统计、自动收费。……直至发展到物联网,智慧城市。

正是由于地下车库照明这些特点,以及照明节能和照明控制的发展,地下车库照明线路从传统的暗管线敷设,逐步向现穿线槽明敷设发展的趋势。这样还可以做到综合布线,以减少各种系统重复敷设线路,降低造价。

电线电缆沿金属线槽敷设并不是一件新鲜事,只是线路的一种敷设方式而已。在国家建筑标准设计图集96SD469中第24和25页就给出了金属线槽与灯具的安装方式,但这不是本文所说的线槽灯。标准图中线槽和灯具是截然分开的两种产品,只是安装组合在一起,姑且叫做传统的线槽灯(桥架下挂灯)。本文所说的线槽灯无论是线槽荧光灯还是线槽LED灯,从外观到性能已有了很大的改变,它将线槽和灯具合而为一,有机组合在一起的一种成熟的新产品,从下表的对比可见一斑。

项目名称

长度

制造工艺

吊挂间距

灯具与线槽关系

PE线

安装方便性

传统的线槽灯(桥架下挂灯)

2米

折边

1米

分体

两米一个(数量多)

麻烦

现代的线槽灯

6米

挤压或滚压

3米

一体也可分体

六米一个(数量少)

方便

现代的线槽灯从材料上分有两种,一种是冷板滚压而成的金属线槽,称之为彩钢线槽,槽体有50×25,50×50,75×50,100×50几种,以50×50者居多,槽体的底部冲有钥匙孔、腰形孔、异型孔等以适应任意位置悬挂灯具使用,如图二中a、b。一种是用铝合金挤压而成的各种形状的一体式或分体式铝合金线槽灯。其中一体式线槽灯又分为单层式或双层式,前者电源线路和光源电器在一个空腔内不同位置如图1a、b、c。后者电源线路和光源电器隔开,一般前者在上后者在下,形成一个“H”形状,如图1c、d、e所示。即使是分体式的铝合金线槽,从外表看起来也看不出两者是分开的,如图 所示。

现代的线槽灯从结构上分也有两种,一种是一体式线槽灯,即走线槽和灯具时不能分开的,完全合而为一,无论是单层式还是双层式,虽然各部件是组合拼装的,但线槽和灯具只有合起来才是一个产品,才能起到该产品的作用,如图一 所示,另一种分体式,即线槽和灯具可以分开,可以单独使用,如图二所示,正如前面所述这和传统的线槽灯有着本质的区别。线槽灯的发展就是从传统的线槽灯到一体式线槽灯,再发展到分体式线槽灯。分体式线槽灯具备了前两种的优点,又避免了它们的缺点,更为简单更为方便。只要知道线槽灯中线槽的长度和灯具数量就可以订货、生产、制造、安装。特别适合于地下车库使用。彩钢线槽目前国内只有分体式,铝合金线槽有一体式,分体式两种。或者说分体式线槽有彩钢和铝合金两种材料,一体式线槽灯只有铝合金材料。

由此可见,线槽灯完全完全适应了现代地下车库的特点,比暗管配线有着无可比拟的优越性。第一,它选用高效节能长寿命的直管荧光灯和LED灯,是目前最节能的措施。第二,由于其为明敷,即避免了设计阶段各工种互相汇总、调整的麻烦。也避免了施工中前期配合土建预埋,破坏模板预埋位置不准等弊端。第三,遇上其它管道很容易避让,灯具可以随时调整安装位置。第四,可随时跟随地下空间用途的改变而变更。第五,它安装简单,效率高,维护方便。适应了现代建筑施工周期短,节省人工费等要求。第六,使用几十年后,几十卖废品也能回收百分之三十左右的投资。

那么它的经济性如何呢?很多建设者投资方往往认为线槽灯比传统暗管配线的灯具投资多,增加建设成本。根据我们多年推广和应用经验看,彩钢线槽灯和暗管配线灯的综合投资差不多。铝合金线槽灯要增加投资百分之三十左右。由于彩钢线槽是用带钢滚压而成,生产效率比同样尺寸的桥架要高一个数量级,即10倍以上,而其刚性又比桥架高出一、二级。在CECS31《钢制电缆桥架工程设计规范》中3.6.2条明确规定这种工艺制造的托盘允许最小板材厚度相应低一级。

另外这种彩钢线槽的长度一般为6米,而折边的线槽只能为2米,这样所用吊杆、连接、接地线等配件成倍的减少,人工费成倍的降低,因此,彩钢线槽灯比同样规格的传统桥架灯要节省投资百分之三十,基本上与暗管配线差不多,即达到8-10元/平方米范围内。铝合金线槽灯的投资要到12-15元/平米,这也是投资方可以接受的,毕竟两者的档次不一样。

线槽灯在设计制图时和原来电气照明设计没有什么大的区别,主要是掌握横平竖直原则。即在绘图时线槽走向不能斜着走,不能转着弯走(弧线)。图面表示没有硬性规定,有人在荧光灯符号外加一长方框表示。也有人采用和原来一样,仅在表示灯具数量,吊高敷设方式等时,用字母CX(线槽)或LCX(铝合金线槽)表达,也有人在材料明细写上线槽型号、规格。

线槽灯的安装和电缆桥架的安装没有什么不同,由于其尺寸小和单根长度为6米,因此要简单方便的多。线槽灯的间距可以3米,符合GB5030-2002第12.2.1条要求。在有些场合,在线槽刚性符合要求时,吊挂间距甚至达到6米。由于线槽灯的吊挂一般采用通丝吊挂或细钢丝绳,下部吊挂附件又是活动的(可在任意位置移动),不完全是刚性连接,因此在其长度方向超过30米时,不需要设置伸缩节,在跨越建筑物变形缝处也不设置补偿装置。即不执行JGJ16-2008第8.5.12条“金属线槽布线的直线段长度超过30米时,宜设置伸缩节;跨越建筑物变形缝处宜设置补偿装置。”但是线槽灯的直线段两端必须有一段为自由端,切记将两端与建筑物的墙、柱固定死,必须留有伸缩余地。再一个引起争论的问题,就是线槽内电线接头问题。标准JGJ16-2008中第8.5.4条“电线或电缆在金属线槽内不应由接头。”由于线槽灯是将线槽和灯具合而为一,不在是单纯的金属线槽,已到用电设备终端,剥线接头是免不了的事。因此,笔者认为不应拘泥这条规定。但需注意的是在接线时不得断开主接线,只能断开电线的绝缘,进行“T”接,且注意错开相线、零线和地线的接头位置。这样以免因接头不牢、松开、影响后面灯具供电。或者尽可能避免包扎绝缘受潮损坏而引起短路故障。不过对于分体式线槽灯和一体式双层线槽灯完全也能做到这一条。在这种线槽的底部或中间隔板处,每隔50公分左右均冲有¢20孔洞,配上相应护圈,将需要接头的几根线从此孔洞抽至线槽外,进行剥线,接头,包扎或经接线端子环接(即不断开主干线)。这样,就确保了电线或电缆在金属线槽内无接头。

线槽灯是上世纪九十年代出现的新产品,至今刚刚走过二十多年的发展历程。由于它将走线槽和灯具合而为一,又采用了模块化的组合拼装结构,很快在建筑的室内照明获得广泛应用,首先是纺织、电子行业、后来尤其是本世纪头十年商业超市模式的引进和发展,促使它应用达到了顶峰。现在随着地下车库的大量建设,其规模,范围远远超出超市商场,必将引来新一轮的应用高潮。

参考文献

【1】《照明设计手册》 北京照明学会设计专业委员会编

【2】LED在地下车库照明工程中的应用 照明工程学报2012年第23卷第6期 邴树奎 王云峰 高杰

【3】《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)

【4】《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)

【6】《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)

【7】《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)

【8】《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)

【10】《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303-2002)