建筑夜景照明設計光污染問題與防治范文

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

關鍵詞：建筑夜景照明；光污染；干擾光；溢散光；內透光；燈具選型；照明功率密度；光束角

0引言

隨著城市的發展、城鄉一體化工作的推進，城市夜間環境美化的需求逐步提高，夜景照明的規模日益增大，隨之而來的光污染問題也逐漸顯現。城市夜景照明工程一般與主體同時設計、同時施工、同時交付竣工。在設計審查階段，根據國家及行業相關技術標準對光污染問題進行嚴格把控，有助于實現將光污染控制在合理區間，為居民提供健康良好的夜間景觀環境。

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）對人、生態環境和天文觀測等造成的負面影響的總稱［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）是照明裝置發出的光線中照射到被照目標范圍外的部分光線。

2光污染問題的分析與防治

目前，夜景照明設計常見撇開視角可見范圍，對區域內建筑普遍加裝亮化裝置現象。這不僅導致了能源浪費，不分主次大范圍亮化也造成了光污染。同時存在部分設計為凸顯自身建筑與周圍的對比度，照明裝置濫用和堆砌、過度追求高亮度的現象，其眼花繚亂的設計效果不僅破壞環境整體美感，也造成功率密度、亮度超標等問題。此外，燈具選型及安裝不恰當同樣會造成溢散光污染、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

某項目為一商業住宅小區二期工程，西臨城市高架快速路，南北側為連接城市主要干道的支路。對項目周邊環境及主要道路分析確定該項目以城市高架快速路為主要視角，項目周邊城市支路為次要視角。此次所申報二期工程（10棟藍色建筑）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。結合方案配電負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）。通過上述項目基本情況、各建筑位置、設計效果圖、燈具選型及布設等，可得出方案設計存在兩大光污染問題。

2.1.1.1亮化設計范圍超標

根據主次視角及建筑位置，結合一期工程可知：6#、10#建筑處于整個住宅建筑群的內部，無論主次視角亮化效果均受遮擋，應取消全部亮化設計。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，且其亮化設施正對住宅居室，容易造成居室亮度超標光污染，故亦應取消亮化設計，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燈具光源類型可進一步優化調整；②燈具光束角偏大，過多的溢散光對住宅居室會造成光污染。首先，金鹵投光燈建議替換為LED節能燈型。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節能光源替換。依目前市面上LED燈具主流產品效能，45WLED投光燈即能滿足替換需求。45WLED燈與77W金鹵燈（加上鎮流器消耗7W）相比，節省功率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，單臺光束角30°投光燈在建筑頂部照射寬度約為1.712m，4臺投光燈在90°~270°。投光燈在建筑主體頂三層區域的照射面積約為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《城市夜景照明設計規范》第7.0.3條第3款規定：照明光線應嚴格控制在被照區域內，限制燈具產生的干擾光，超出被照區域內的溢散光不應超過15%。故本方案設計應選用窄光束光源，使燈光投射在合理區間。

投光選型應依據允許被照區域的寬度、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越小。在一定被照區域設計效果較難實現時，建議選用新型配光光源。根據上述分析對設計方案進行調整：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#全部亮化設計，取消2#、3#建筑北立面及14#、15#建筑南立面亮化設計，僅保留此4棟建筑沿街立面亮化及頂部輪廓亮化。經重新調整設計后，該項目減少能耗如下：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計：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%。通過調整亮化設計范圍、燈具合理選型使整個二期亮化工程節約電能1/3，且有效地控制了泛光照明光照投射面積，將光污染對居住區的影響控制在合理區間。

2.1.2案例二

某居住項目，建筑高度74m，寬度50m，整棟建筑LED點光源、LED數碼管、洗墻燈、射燈、投光燈隨意堆砌。共安裝LED點光源750盞，LED數碼管400盞，洗墻燈400盞，射燈140盞，投光燈60盞。從效果圖可以看出，除少部分點光源安裝于建筑側立面，其余光源都布置在建筑南立面，通過計算可以得出南立面的照明功率密度為4.22W/m2。該項目位于城市副中心，在城市規劃中屬于E3控制區，參照查詢JGJ/T163-2008，該設計的照明功率密度遠遠超過大型城市淺色外墻E3區的標準值3.3W/m2。因此對該項目提出降低照明裝置安裝密度，同時降低部分燈具功率的審核意見。經設計整改，將原來5W的點光源改成安裝3W點光源，亮化燈具隔層裝設，取消建筑橫向敷設的兩圈5W4500K點光源，頂部輪廓線改用18W2700KLED線條燈進行勾勒。經調整設計后，建筑南立面功率密度值降為3.21W/m2，符合JGJ/T163-2008E3區標準。同時燈具的調整也使整棟建筑的色彩效果更為協調統一。

2.2內透光照明光污染的防治

夜景亮化設計常采用的照明方式有泛光照明、輪廓照明及內透光照明，3種照明方式各有特點、互為補充，合理使用有助于光色過渡自然、層次分明地展現整體設計效果。3種照明方式中，目前存在問題較多的就是內透光照明。內透光照明的特點是透出光線多集中在水平線以下的半個空間中，能有效地提高用光效率。然而運用不當，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。解決內透光污染問題：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向配光，照明效果從窗口向室內延伸；第二，選擇毛玻璃等反射率大的材質或對玻璃進行必要的處理，以更好地實現設計效果。

2.3RGB照明的光污染防治

隨著照明燈具技術的不斷發展進步，RGB因其圖案光色可控及流光溢彩的動感效果被廣泛地應用于商業文娛項目。然而RGB臨街大面積使用，高亮度動態燈光色彩很容易產生干擾光及眩光污染，影響機動車和行人的正常交通辨識。依據相關技術標準可知：光像在視網膜形成至消失后，人眼視覺系統對光像的感覺仍會保持0.05~0.1s。為避免人眼感官的視覺混亂，保證人眼對燈光變化速率的適應，RGB動態效果宜以不低于0.1s的速率慢速漸變。

3其他光污染防護措施

當依靠燈具選型、安裝與控制等無法滿足光污染限制要求時，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.對于那些可能對行人造成光干擾的燈具，應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通過控制配光角度、采取合理遮光措施來避免對行人造成眩光影響；c.安裝于窗口上檐的燈具，可在光源內側（即房間一側）設置擋板，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；也可在燈具的內外兩側均設有遮擋板，避免從外側和室內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的區域，必要時可通過樹木、圍墻等措施來加以遮擋，同時也要避免過多的反射光射向人群活動區域。

4結語

綜上所述，夜景照明設計首先應明確項目所處環境區域、人行車行及城市視角以確定亮化效果實施的范圍；其次，具體的燈具選型應遵守國家相關技術標準，嚴格控制照明功率密度、亮度、色溫等參數；第三，根據建構筑物自身結構特點及飾面材料合理選擇照明方式及安裝方式，必要時采取遮光板、格柵等防眩光措施，將被照區域內的溢散光控制在15%以內。此外，限制光污染還可以通過合理設置夜景照明模式（節日/平日/重大節假日）及運行時段，關閉部分或全部夜景照明、廣告照明和非重要景觀區高層建筑的內透光照明［4］，以實現對光污染的有效控制，為居民創造節能環保、優美祥和的生活工作環境。

參考文獻：

［1］中國建筑科學研究院.JGJ/T163-2008城市夜景照明設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［2］李鐵楠.夜景照明內透光的方法（之二）［N］.消費日報，2013-10-10（C03）.

［3］范韜，翁季.內透光在夜景照明中的運用與表現研究［J］.燈與照明，2016，40（1）：40-43.

［4］肖輝乾.淺析夜景照明的光污染及其防治［EB/OL］.（2018-01-24）［2018-11-20］.

［5］北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊［M］.3版.北京：中國電力出版社，2016.

［6］中國建筑科學研究院.GB50034-2013建筑照明設計標準［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

［7］中國電力工程有限公司，等.GB/T16895.28-2017低壓電氣裝置第7-714部分：特殊裝置或場所的要求戶外照明裝置［S］.北京：中國標準出版社，2017.

［8］中國建筑科學研究院.JGJ/T119-2008建筑照明術語標準［S］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

作者:任帥 錢建偉 單位:無錫照明管理處