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摘要：從設(shè)計(jì)方案審查角度入手，通過典型案例總結(jié)夜景照明設(shè)計(jì)常見的光污染問題。并從設(shè)計(jì)范圍、燈具選型、布燈設(shè)計(jì)、效果與控制等角度分析光污染問題產(chǎn)生原因，探討有效的控制措施。

關(guān)鍵詞：建筑夜景照明；光污染；干擾光；溢散光；內(nèi)透光；燈具選型；照明功率密度；光束角

0引言

隨著城市的發(fā)展、城鄉(xiāng)一體化工作的推進(jìn)，城市夜間環(huán)境美化的需求逐步提高，夜景照明的規(guī)模日益增大，隨之而來的光污染問題也逐漸顯現(xiàn)。城市夜景照明工程一般與主體同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)交付竣工。在設(shè)計(jì)審查階段，根據(jù)國家及行業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光污染問題進(jìn)行嚴(yán)格把控，有助于實(shí)現(xiàn)將光污染控制在合理區(qū)間，為居民提供健康良好的夜間景觀環(huán)境。

1光污染的種類

光污染（lightpollution）指干擾光或過量的光輻射（含可見光、紫外光和紅外光輻射）對(duì)人、生態(tài)環(huán)境和天文觀測等造成的負(fù)面影響的總稱［1］。夜景照明的光污染主要包括干擾光和溢散光兩種形式。其中，干擾光（obtrusivelight）是由于光的數(shù)量、方向或光譜特性，在特定場合中引起人的不舒適、分散注意力或視覺能力下降的溢散光。溢散光（spilllight）是照明裝置發(fā)出的光線中照射到被照目標(biāo)范圍外的部分光線。

2光污染問題的分析與防治

目前，夜景照明設(shè)計(jì)常見撇開視角可見范圍，對(duì)區(qū)域內(nèi)建筑普遍加裝亮化裝置現(xiàn)象。這不僅導(dǎo)致了能源浪費(fèi)，不分主次大范圍亮化也造成了光污染。同時(shí)存在部分設(shè)計(jì)為凸顯自身建筑與周圍的對(duì)比度，照明裝置濫用和堆砌、過度追求高亮度的現(xiàn)象，其眼花繚亂的設(shè)計(jì)效果不僅破壞環(huán)境整體美感，也造成功率密度、亮度超標(biāo)等問題。此外，燈具選型及安裝不恰當(dāng)同樣會(huì)造成溢散光污染、眩光污染等問題。

2.1典型案例光污染問題分析與防治

2.1.1案例一

某項(xiàng)目為一商業(yè)住宅小區(qū)二期工程，西臨城市高架快速路，南北側(cè)為連接城市主要干道的支路。對(duì)項(xiàng)目周邊環(huán)境及主要道路分析確定該項(xiàng)目以城市高架快速路為主要視角，項(xiàng)目周邊城市支路為次要視角。此次所申報(bào)二期工程（10棟藍(lán)色建筑）均做夜景亮化。各棟建筑均采用18W洗墻燈勾勒頂部輪廓，采用12W線條燈裝飾南北立面，同時(shí)北立面頂三層均采用光束角30°的HIT70W（3000K）金鹵投光燈安裝于柱體外側(cè)渲染效果，建筑層高為3m，柱體寬度為0.5m。方案提供工程量清單：12WLED線條燈4826m，18WLED洗墻燈1480套，70WHIT（光束角30°）投光燈80套。結(jié)合方案配電負(fù)荷分配得出燈具具體分配情況為：每棟建筑安裝18W洗墻燈148套，70W投光燈8套。1#、2#、3#、5#、9#、13#均裝12W線條燈501.2m（其中北立面197.8m，南立面303.4m）；6#、14#均裝12W線條燈462.8m（其中北立面178.6m，南立面284.2m）；10#、15#均裝12W線條燈446.4m（其中北立面170.4m，南立面276m）。通過上述項(xiàng)目基本情況、各建筑位置、設(shè)計(jì)效果圖、燈具選型及布設(shè)等，可得出方案設(shè)計(jì)存在兩大光污染問題。

2.1.1.1亮化設(shè)計(jì)范圍超標(biāo)

根據(jù)主次視角及建筑位置，結(jié)合一期工程可知：6#、10#建筑處于整個(gè)住宅建筑群的內(nèi)部，無論主次視角亮化效果均受遮擋，應(yīng)取消全部亮化設(shè)計(jì)。2#、3#建筑北立面及14#、15#建筑南立面亮化因背街、外部不顯見，且其亮化設(shè)施正對(duì)住宅居室，容易造成居室亮度超標(biāo)光污染，故亦應(yīng)取消亮化設(shè)計(jì)，此4棟建筑僅保留沿街立面亮化效果及頂部輪廓即可。

2.1.1.2燈具選型不合理

燈具選型不合理包含兩層含義：①燈具光源類型可進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整；②燈具光束角偏大，過多的溢散光對(duì)住宅居室會(huì)造成光污染。首先，金鹵投光燈建議替換為LED節(jié)能燈型。一般70W金鹵燈光通量為5600lm，在保證同等光照亮度及照明效果的前提下，可采用LED節(jié)能光源替換。依目前市面上LED燈具主流產(chǎn)品效能，45WLED投光燈即能滿足替換需求。45WLED燈與77W金鹵燈（加上鎮(zhèn)流器消耗7W）相比，節(jié)省功率32W（約省42%）。其次，投光燈光束角偏大。在忽略投光燈光束與立面之間夾角情況下，單臺(tái)光束角30°投光燈在建筑頂部照射寬度約為1.712m，4臺(tái)投光燈在90°~270°。投光燈在建筑主體頂三層區(qū)域的照射面積約為27.4m2，建筑柱體外墻面非居民窗戶為允許被照區(qū)域，面積約為18m2，那么投光燈照射范圍超出允許被照面積的比率為：（27.4-18）m2/18m2≈52%依JGJ/T163-2008《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.0.3條第3款規(guī)定：照明光線應(yīng)嚴(yán)格控制在被照區(qū)域內(nèi)，限制燈具產(chǎn)生的干擾光，超出被照區(qū)域內(nèi)的溢散光不應(yīng)超過15%。故本方案設(shè)計(jì)應(yīng)選用窄光束光源，使燈光投射在合理區(qū)間。

投光選型應(yīng)依據(jù)允許被照區(qū)域的寬度、高度確定光束角，在寬度（如柱體、外墻面）一定的情況下，投光燈光束角與被照高度成反比。即：所需被照高度越高，所選投光燈光束角應(yīng)越小。在一定被照區(qū)域設(shè)計(jì)效果較難實(shí)現(xiàn)時(shí)，建議選用新型配光光源。根據(jù)上述分析對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整：①將光束角30°的HIT70W（3000K）金鹵投光燈替換成45WLED（3000K）新型配光的窄光束投光燈；②取消6#、10#全部亮化設(shè)計(jì)，取消2#、3#建筑北立面及14#、15#建筑南立面亮化設(shè)計(jì)，僅保留此4棟建筑沿街立面亮化及頂部輪廓亮化。經(jīng)重新調(diào)整設(shè)計(jì)后，該項(xiàng)目減少能耗如下：6#樓：P6減少=148×18W+462.8×12W+8×70W=8777.6W。10#樓：P10減少=148×18W+446.4×12W+8×70W=8580.8W。2#、3#樓取消北立面照明設(shè)計(jì)：P2+3減少=2×（197.8×12W+8×70W）=5867.2W。14#、15#樓取消南立面亮化：P14+15減少=（284.2+276）×12W=6722.4W。LED投光燈減少能耗P投減=（77W-45W）×48=1536W。P減少=P6減少+P10減少+P2+3減少+P14+15減少+P投減≈31kW。原亮化用電總功率：P總=4826×12W+1480×18W+70×80W≈90kW。那么，P減少/P總=31kW/90kW≈34%。通過調(diào)整亮化設(shè)計(jì)范圍、燈具合理選型使整個(gè)二期亮化工程節(jié)約電能1/3，且有效地控制了泛光照明光照投射面積，將光污染對(duì)居住區(qū)的影響控制在合理區(qū)間。

2.1.2案例二

某居住項(xiàng)目，建筑高度74m，寬度50m，整棟建筑LED點(diǎn)光源、LED數(shù)碼管、洗墻燈、射燈、投光燈隨意堆砌。共安裝LED點(diǎn)光源750盞，LED數(shù)碼管400盞，洗墻燈400盞，射燈140盞，投光燈60盞。從效果圖可以看出，除少部分點(diǎn)光源安裝于建筑側(cè)立面，其余光源都布置在建筑南立面，通過計(jì)算可以得出南立面的照明功率密度為4.22W/m2。該項(xiàng)目位于城市副中心，在城市規(guī)劃中屬于E3控制區(qū)，參照查詢JGJ/T163-2008，該設(shè)計(jì)的照明功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大型城市淺色外墻E3區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)值3.3W/m2。因此對(duì)該項(xiàng)目提出降低照明裝置安裝密度，同時(shí)降低部分燈具功率的審核意見。經(jīng)設(shè)計(jì)整改，將原來5W的點(diǎn)光源改成安裝3W點(diǎn)光源，亮化燈具隔層裝設(shè)，取消建筑橫向敷設(shè)的兩圈5W4500K點(diǎn)光源，頂部輪廓線改用18W2700KLED線條燈進(jìn)行勾勒。經(jīng)調(diào)整設(shè)計(jì)后，建筑南立面功率密度值降為3.21W/m2，符合JGJ/T163-2008E3區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)燈具的調(diào)整也使整棟建筑的色彩效果更為協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.2內(nèi)透光照明光污染的防治

夜景亮化設(shè)計(jì)常采用的照明方式有泛光照明、輪廓照明及內(nèi)透光照明，3種照明方式各有特點(diǎn)、互為補(bǔ)充，合理使用有助于光色過渡自然、層次分明地展現(xiàn)整體設(shè)計(jì)效果。3種照明方式中，目前存在問題較多的就是內(nèi)透光照明。內(nèi)透光照明的特點(diǎn)是透出光線多集中在水平線以下的半個(gè)空間中，能有效地提高用光效率。然而運(yùn)用不當(dāng)，很容易造成光線透過玻璃肆意散射到天空，形成光污染。分析其原因主要有以下兩方面：①燈具布置配光不合理；②“透光體”為反射率很低的玻璃材質(zhì)。解決內(nèi)透光污染問題：首先，燈具配光宜選擇“直接-間接”形式［2］，保證下射光通有較多側(cè)向配光，照明效果從窗口向室內(nèi)延伸；第二，選擇毛玻璃等反射率大的材質(zhì)或?qū)ΣＡнM(jìn)行必要的處理，以更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。

2.3RGB照明的光污染防治

隨著照明燈具技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，RGB因其圖案光色可控及流光溢彩的動(dòng)感效果被廣泛地應(yīng)用于商業(yè)文娛項(xiàng)目。然而RGB臨街大面積使用，高亮度動(dòng)態(tài)燈光色彩很容易產(chǎn)生干擾光及眩光污染，影響機(jī)動(dòng)車和行人的正常交通辨識(shí)。依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知：光像在視網(wǎng)膜形成至消失后，人眼視覺系統(tǒng)對(duì)光像的感覺仍會(huì)保持0.05~0.1s。為避免人眼感官的視覺混亂，保證人眼對(duì)燈光變化速率的適應(yīng)，RGB動(dòng)態(tài)效果宜以不低于0.1s的速率慢速漸變。

3其他光污染防護(hù)措施

當(dāng)依靠燈具選型、安裝與控制等無法滿足光污染限制要求時(shí)，可通過在燈具上加裝格柵、擋板、遮光罩等措施來控制外溢光。具體措施如下：a.對(duì)于那些可能對(duì)行人造成光干擾的燈具，應(yīng)通過增大燈具遮光角、減小燈具功率、降低燈具出光口表面亮度、選擇合適的燈具安裝位置和安裝高度等措施來減小光干擾程度；b.安裝于廣場的地埋燈應(yīng)通過控制配光角度、采取合理遮光措施來避免對(duì)行人造成眩光影響；c.安裝于窗口上檐的燈具，可在光源內(nèi)側(cè)（即房間一側(cè)）設(shè)置擋板，因光源直接露出窗外，要控制光源的亮度不能過高，避免形成耀眼的眩光；也可在燈具的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)有遮擋板，避免從外側(cè)和室內(nèi)直接看到燈具和光源［3］，形成不舒適的眩光；d.避免燈具照射方向指向人群活動(dòng)的區(qū)域，必要時(shí)可通過樹木、圍墻等措施來加以遮擋，同時(shí)也要避免過多的反射光射向人群活動(dòng)區(qū)域。

4結(jié)語

綜上所述，夜景照明設(shè)計(jì)首先應(yīng)明確項(xiàng)目所處環(huán)境區(qū)域、人行車行及城市視角以確定亮化效果實(shí)施的范圍；其次，具體的燈具選型應(yīng)遵守國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制照明功率密度、亮度、色溫等參數(shù)；第三，根據(jù)建構(gòu)筑物自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及飾面材料合理選擇照明方式及安裝方式，必要時(shí)采取遮光板、格柵等防眩光措施，將被照區(qū)域內(nèi)的溢散光控制在15%以內(nèi)。此外，限制光污染還可以通過合理設(shè)置夜景照明模式（節(jié)日/平日/重大節(jié)假日）及運(yùn)行時(shí)段，關(guān)閉部分或全部夜景照明、廣告照明和非重要景觀區(qū)高層建筑的內(nèi)透光照明［4］，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光污染的有效控制，為居民創(chuàng)造節(jié)能環(huán)保、優(yōu)美祥和的生活工作環(huán)境。

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作者:任帥 錢建偉 單位:無錫照明管理處