基于DIALux对住宅楼梯疏散照明的设计浅析

摘 要：利用DIAlux软件仿真住宅楼梯疏散照明设计，解决住宅楼梯疏散照度计算不便的问题。分析了解楼梯疏散照明照度最低规范要求、计算公式及照度检测区域，通过DIAlux软件建模住宅楼梯及其疏散照明灯具布置的九种方案，利用仿真结果分析总结符合规范要求的优选方案。给出在疏散照明灯具参数不变前提下的最优布置方案。

关键词：疏散楼梯; 疏散照明; 水平照度; 点照度; DIALux; 疏散照明灯具布置

中图分类号： TU88

文献标志码： B

文章编号： 1674-8417（2024）11-0018-05

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.11.004

0 引 言

火灾事故中，疏散楼梯是垂直疏散的生命通道，其重要性显而易见。在工程设计时，做好疏散楼梯的疏散照明是保障人员沿疏散线路安全、有序、高效疏散的必备条件之一。疏散线路的照度值是选择合适疏散照明灯具（以下简称“照明灯具”）的重要标准。疏散照明实际照度值可用照明灯具厂家的照度技术参数表、电气设计软件、公式计算法等计算。照明灯具厂家的照度技术参数表适用于水平疏散空间，并不适用于疏散楼梯，即垂直疏散空间;电气设计软件可计算平均照度，但由于缺乏相应厂家照明灯具配光曲线难以计算;公式计算法则要求厂家提供照明灯具配光曲线，但多数样本缺乏有效数据，导致计算困难且不准确。

本文以住宅疏散楼梯常见的几种照明灯具布置方案为例，利用DIALux evo 12.0（以下简称DIALux）软件对不同方案进行仿真设计，将各方案的仿真结果以等照度线加伪色图的形式呈现并附其对应照度值表，依据仿真照度值表可满足规范要求的方案。

1 设计依据

1.1 楼梯间水平照度要求

各标准要求的疏散楼梯地面水平照度值有所差异，不同规范标准关于楼梯地面水平照度值如表1所示。随着GB 55037—2022《建筑防火通用规范》的执行，因该标准属于强制性工程建设规范，故疏散楼梯间地面水平照度值应按GB 55037—2022《建筑防火通用规范》执行［1］。本文以楼梯疏散照明为10.0 lx最低要求为基础分析。

1.2 照度检测范围

根据GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》［2］第3.2.5条条文说明可知，疏散照明检测范围为走道、楼梯间中心线两侧，宽度为走道、楼梯间宽度的一半。楼梯间疏散照明照度检测范围如图1所示。

1.3 水平照度计算

疏散照明照度均是指地面水平最低照度，即在疏散照明要求的区域内的点照度值，此值仅基于来自灯具的直射光，不考虑房间表面相互反射的影响，采用点照度计算方法计算［6］。点照度计算水平照度的公式如式（1）所示：

式中： Eh——点光源照射在平面A上P点产生的水平照度;

Iθ——点光源在θ角度照射方向的光强;

R——点光源至被照面计算点的距离;

cosθ——被照面通过点光源S的法线与入射光线夹角的余弦;

h——光源至所计算水平面的安装高度，即计算高度;

K——灯具维护系数。

其对应点光源的点照度图示如图2所示。

2 住宅楼梯疏散照明设计仿真

以某住宅双跑疏散楼梯为案例，在DIALux软件中设置1个局部剖面净尺寸为4.7 m×2.5 m×6 m（长×宽×高）的楼梯空间，同时在1个层间16个踏步、半层平台及楼层平台共设置18个检测点（检测宽度为1/2d=0.575 m）用于检测水平照度值是否满足规范，楼梯间剖面及18个检测点疏散楼梯照明灯具布置剖面示意图如图3所示。

疏散照明吸顶灯具的配光曲线IES文件采用型号为A-ZFJC-E6w-A803：A型高光效吸顶灯、功率为6 W、光通量为620 lm、安装高度为2.83 m;疏散照明壁装灯具的配光曲线IES文件采用型号为A-ZFJC-E6w-A800：A型高光效壁装灯、功率为6 W、光通量为620 lm、安装高度为2.65 m（无梯梁影响时）、灯的光轴与墙面夹角为45°。

照明灯具采用疏散照明与正常照明分开设置，且一般平台处仅设置1盏照明灯具。一般常规工程设计照明灯具布置具体方案分别如下：照明灯具布置方案一：仅在楼层平台A点或C点处设置1盏吸顶照明灯具;照明灯具布置方案二：在楼层平台A点和半层平台B点处各设置1盏吸顶照明灯具;照明灯具布置方案三：在楼层平台C点和半层平台D点处各设置1盏吸顶照明灯具;照明灯具布置方案四：仅在楼层平台E点或G点或K点或I点或M点处设置1盏壁装照明灯具;照明灯具布置方案五：在楼层平台E点和半层平台F点处各设置1盏壁装照明灯具;照明灯具布置方案六：在楼层平台G点和半层平台H点处各设置1盏壁装照明灯具;照明灯具布置方案七：在楼层平台I点和半层平台J点处各设置一盏壁装照明灯具;照明灯具布置方案八：在楼层平台K点和半层平台L点处各设置1盏壁装照明灯具;照明灯具布置方案九：在楼层平台M点和半层平台N点处各设置1盏壁装照明灯具。

疏散楼梯照明灯具布置平面示意图如图4所示。

建模以及疏散灯布置完成后，计算水平照度前首先须在DIALux软件的功能选项栏选择“设置计算”，选择“快速”并勾选“只限直射光线”，其次还须在DIALux软件的功能选项栏选择“灯光”，然后在工具选项栏选择“应急灯”，再在“灯光场景的灯具组”勾选“不带家具计算”且不可勾选“考虑首次反射”。

通过DIALux软件仿真，计算得出其对应方案的疏散楼梯各检测点照度值伪色图。

3 分析仿真结果

工程设计中考虑到方案九布置方式较为常见，本次重点分析能否使图3中6#～8#、14#～16#踏步照度值达到10.0 lx要求。方案九疏散楼梯各检测点照度值伪色图如图5所示。方案九疏散楼梯各检测点照度值如表2所示。

疏散楼梯壁装照明灯具照度分析图如图6所示。由图6可知，6#～8#踏步照度最不利点d～f仅受壁装照明灯具Ⅰ光强影响，而壁装照明灯具Ⅱ光强仅能照射到a～c点，即ad点、be点、cf点范围内水平照度仅受壁装照明灯具Ⅰ光强影响;14#～16#踏步照度最不利点l、m、n仅受壁装照明灯具Ⅱ光强影响，而壁装照明灯具Ⅲ光强仅能照射到g、h、k点，即gl点、hm点、kn点范围内水平照度仅受壁装照明灯具Ⅲ光强影响。

由公式（1）可知，照明灯具安装高度确定情况下（层高限制壁装照明灯具安装高度不可能提高到与吸顶照明灯具一致的高度），影响水平照度值仅光强1个变量。调整光强有3种方法：① 照明灯具光通量不变且灯头角度可调情况下增大照明灯具光轴与墙面角度;② 照明灯具光轴与墙面角度不变选择光强更高的照明灯具，点光源光强越大光通量也就越大，对应功率越大;③ 照明灯具光通量及光轴与墙面角度均调整。

经DIALux软件仿真后可知，方法一不可行;方法二采用光轴与墙面夹角45°～65°情况下光通量不小于1 000 lm（不考虑眩光），可以满足照度要求;方法三采用型号为A-ZFJC-E6W-A603HE：半椭圆壁装灯、功率为12 W、光通量为1 200 lm（不考虑眩光）、安装高度为2.5 m、灯光轴与墙面夹角90°，不满足照度要求。仅方法二能满足方案九，但当照明灯具光通量达到1 000 lm及以上，功率将达7～10 W，一般功率或者光通量越大成本越高，因此，综合考虑优先选择图4中W（Y）点及X（Z）点。

4 设计要点总结

通过上文DIALux软件仿真结果及分析可得到以下结论。

（1） 半层平台处需要设置照明灯具。限于篇幅，仅附上方案九照度值（见表2），方案一、方案四仿真计算结果表明部分踏步及半层平台的最低水平照度均远低于10.0 lx。

（2） 每个楼层平台、半层平台均设置1个照明灯具时，优先采用吸顶照明灯具，这也是GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》第4.5.6条规定照明灯具宜安装在顶棚上的原因。照明灯具布置建议选择方案三，见图4中C点（楼层平台处照明灯具位于楼梯上行踏步处）和D点（半层平台处照明灯具位于楼梯下行踏步处），照明灯具不宜距楼梯梯梁太近，避免梯梁遮挡照明灯具光束角从而影响照度值。

（3） 当建筑条件限制每个楼层平台、半层平台均设置1个照明灯具时，可采用壁装照明灯具，其须带有一定倾角（45°～65°）的壁灯或可调光轴的壁灯。壁装照明灯具布置位置建议优先选择图4中W（Y）点及X（Z）点，其安装高度建议2.5 m以上（宜尽量提高）同时须靠近平台的踏步处且在楼梯梁下方，此方案限于篇幅经DIALux软件仿真照度值均能够满足10.0 lx。

（4） 楼梯照明灯具建议光通量不小于620 lm，功率不小于6 W，应在图例中加以区别、设备材料表中应区分注明。区分原因在于前室、走道等其他场所或部位疏散照度要求均小于楼梯间照度要求，故出于成本考虑，其他场所照明灯具可选择相对较小功率疏散照明灯具。建议照明灯具参数选择弱化功率以光通量为主。

5 结 语

通过DIALux软件仿真住宅疏散楼梯间疏散照明设计中常见方案，得出了相关结论和建议。DIALux软件可作为工程设计的辅助工具，本文可对同类住宅楼梯疏散照明设计提供借鉴。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑防火通用规范：GB 55037—2022［S］.北京：中国计划出版社，2022.

［2］ 应急管理部沈阳消防研究所.消防应急照明和疏散指示系统技术标准：GB 51309—2018［S］.北京：中国计划出版社，2018.

［3］ 中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准：GB 50034—2013［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［4］ 公安部天津消防研究所.建筑设计防火规范：GB 50016—2014（2018年版）［S］.北京：中国计划出版社，2018.

［5］ 中国建筑东北设计研究院有限公司.民用建筑电气设计标准：GB 51348—2019［S］.北京：中国建筑工业出版社，2019.

［6］ 中国建筑标准设计研究院.应急照明设计与安装：19D702-7［M］.北京：中国计划出版社，2019.

Analysis of the Design of Residential Staircase

Evacuation Lighting Based on DIALux

Abstract：

A simulation of residential staircase evacuation lighting design is conducted using DIAlux software to address the challenge of calculating residential staircase evacuation illuminance in an efficient manner.The objective of this analysis is to understand the staircase evacuation lighting illuminance minimum specification requirements，calculation formulas and illuminance detection area.It is achieved through the use of the DIAlux software，which models a residential staircase and its evacuation lighting arrangement of the nine schemes.The simulation results are then analysed and summarised in order to identify the preferred scheme，which is in line with the specification requirements.The optimal arrangement scheme is given under the premise of unchanged parameters of evacuation lighting.

Key words：

evacuation stair; evacuation lighting; horizontal illumination; spot illumination; DIALux; evacuation lighting arrangement