建筑照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

李正平

（蘭州交大設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070）

近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)高速發(fā)展，相當(dāng)數(shù)量的建筑迅速拔地而起，其不同的功能需求推動(dòng)了照明技術(shù)的不斷進(jìn)步。對(duì)于建筑照明設(shè)計(jì)，很多行業(yè)人士進(jìn)行了總結(jié)和研討，形成了大量可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高建筑照明設(shè)計(jì)質(zhì)量起到了積極作用。建筑的功能不同，其對(duì)照明的設(shè)計(jì)要求也不相同，設(shè)計(jì)人員在根據(jù)建筑的功能進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，還必須綜合考慮各個(gè)方面因素，滿(mǎn)足安全、適用、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)要求。因此，學(xué)習(xí)和掌握建筑照明設(shè)計(jì)方面相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是很有必要的，有利于優(yōu)化設(shè)計(jì)，制訂出最佳設(shè)計(jì)方案。

1 光源選擇

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）中規(guī)定了照明設(shè)計(jì)時(shí)選擇光源的條件，可以概括為：①光源的顯色性必須滿(mǎn)足使用場(chǎng)所功能要求，并且選取的色溫要與照度值和環(huán)境相適宜；②選擇高光效的光源，比如低矮的房間采用稀土三基色熒光燈，高大場(chǎng)所采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈；③考慮啟動(dòng)點(diǎn)燃條件、開(kāi)關(guān)頻率、使用壽命等因素；④滿(mǎn)足功能需要，節(jié)能、方便、快捷、美觀，做到性?xún)r(jià)比優(yōu)。

以學(xué)校教室的照明設(shè)計(jì)為例，光源選擇應(yīng)考慮高效、節(jié)能，還要能營(yíng)造出舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。比如稀土三基色熒光粉的直管熒光燈的顯色指數(shù)Ra大于80，其使用效率比鹵磷酸鹽熒光粉的要高20%左右，有助于改善學(xué)生的視覺(jué)疲勞。采用比傳統(tǒng)的T12光源效率更高的T5、T8光源，可以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的要求。我國(guó)現(xiàn)行照明設(shè)計(jì)規(guī)范中要求教室的色溫在3 300～5 300 K之間，同時(shí)，有關(guān)文獻(xiàn)資料也表明，環(huán)境色溫會(huì)影響學(xué)生的專(zhuān)心程度、情緒、視覺(jué)舒適度，也總結(jié)了不同的色溫區(qū)間所具有的特點(diǎn)。綜合上述，設(shè)計(jì)教室的照明時(shí)，光源色溫通常選擇區(qū)間為3 300～5 300 K。

2 照度計(jì)算

建筑的功能不同，其照度要求也不同，《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）中第5節(jié)中規(guī)定了各種工作環(huán)境的照度標(biāo)準(zhǔn)值，平均照度的計(jì)算一般采用利用系數(shù)法，設(shè)計(jì)時(shí)要保證最終計(jì)算值不低于照度標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮光源光通量衰減，墻面污染和燈具落塵等引起的照度值降低的影響。利用系數(shù)法考慮了光源直接投射到工作面上的光通量和經(jīng)過(guò)室內(nèi)表面相互反射后再投射到工作面上的光通量，適用于燈具均勻布置，墻面和頂棚反射系數(shù)較高，空間中無(wú)大型設(shè)備遮擋的室內(nèi)一般照明，也可適用于燈具均勻布置的室外照明，計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。采用利用系數(shù)法計(jì)算平均照度的步驟如圖1所示。

圖1 平均照度的計(jì)算步驟框圖

以某學(xué)校的多功能廳為例，采用利用系數(shù)法對(duì)室內(nèi)照度進(jìn)行演算。多功能廳長(zhǎng)36 m，寬18 m，吊頂高度3.4 m，工作面高度0.75 m，無(wú)窗，格柵吊頂，白色乳膠漆墻面，淺色地板磚。擬在頂棚上均勻布置嵌入式LED燈盤(pán)60盞。單個(gè)燈盤(pán)的功率40 W，光通量4 000 lm，色溫4 000 K，燈具維護(hù)系數(shù)0.80.

根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）第五章第四節(jié)中公式（5-39）、（5-41）、（5-45）、（5-46）、（5-47）及表 5-16 計(jì)算：有效頂棚反射比為0.7，有效墻面反射比為0.5，地面反射比為0.1，室形指數(shù)RI為4.5，查表得知利用系數(shù)U為1.005，室內(nèi)平均照度Eav計(jì)算值為298 lx。依據(jù)GB 50034—2013標(biāo)準(zhǔn)的表5.3.9中規(guī)定，多功能廳的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)達(dá)到300 lx，上述所得平均照度值滿(mǎn)足4.1.7條要求（允許10%的誤差）。

3 節(jié)能

建筑照明的節(jié)能設(shè)計(jì)是一套系統(tǒng)的工程，主要是提高照明控制、燈具、光源等系統(tǒng)的總效率，最大程度減小照明系統(tǒng)能源損耗，大力推進(jìn)綠色照明、促進(jìn)照明節(jié)能、提升照明品質(zhì)是節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的重要舉措。在實(shí)際工作中，不僅要注重達(dá)到建筑物的照度要求，還要結(jié)合建筑的方位、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)采取一些節(jié)能措施，比如選擇節(jié)能照明設(shè)備，對(duì)照明亮度、顯色指數(shù)、布燈方式、燈控等進(jìn)行研究調(diào)整。

3.1 建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)原則

要滿(mǎn)足建筑物的使用功能，保證所有運(yùn)輸通道正常工作，且還要滿(mǎn)足特殊工藝要求，比如體育館照明、電氣用電、展廳等；要考慮經(jīng)濟(jì)成本效益，在對(duì)建筑照明進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不能過(guò)度追求節(jié)能而增大不必要的建筑投資成本，必須結(jié)合實(shí)際情況對(duì)成本效益進(jìn)行充分權(quán)衡，保證增加的成本投資能夠在短時(shí)間內(nèi)從照明系統(tǒng)中節(jié)省回收。盡可能降低不必要的能量消耗，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)前應(yīng)找出哪些區(qū)域與建筑功能發(fā)揮沒(méi)有聯(lián)系，然后采取合理的措施進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。比如，線(xiàn)路傳輸電能過(guò)程的有功損耗、變壓器功率消耗都是無(wú)用的能量損耗，或數(shù)量多、范圍廣的建筑照明，一般使用先進(jìn)的技術(shù)就能降低其對(duì)能源損耗。

3.2 建筑照明節(jié)能技術(shù)措施

3.2.1 充分利用高效的節(jié)能光源

為了讓建筑物照明系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能目的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇顯色指數(shù)達(dá)標(biāo)、壽命相對(duì)較長(zhǎng)、發(fā)光效率高、起點(diǎn)方便、性?xún)r(jià)比高、環(huán)保效果好的光源。熒光燈與普通白熾燈相比較，熒光燈更加節(jié)約電，常用在教室、辦公場(chǎng)所、公寓、頂棚高不大于5 m的車(chē)間；白熾燈只有在特殊情況時(shí)才使用。高壓鈉燈的等效是普通白熾燈的8～10倍，具有壽命長(zhǎng)、特性比較穩(wěn)定的特點(diǎn)，常用于懸掛相對(duì)較高的區(qū)域。

鹵素?zé)粢话闶褂糜谟姓{(diào)光要求、開(kāi)關(guān)頻繁或有有特殊要求的建筑物，比如展覽中心、商場(chǎng)照明、工廠(chǎng)等場(chǎng)所。對(duì)于教室，一般選用T5或T8熒光燈代替T12，根據(jù)其300 lx的照度標(biāo)準(zhǔn)值要求，使用中色溫?zé)晒鉄舯雀呱珳氐臒晒鉄粜Ч?，更具有?jié)能性。

3.2.2 改進(jìn)照明設(shè)備的控制方法

從手動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)展到現(xiàn)在的智能化控制，對(duì)照明節(jié)能發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)時(shí)采用哪種照明控制方法，必須考慮建筑物的功能需求，比如樓道、地下停車(chē)場(chǎng)等場(chǎng)所可以采用自熄控制系統(tǒng)；當(dāng)室內(nèi)采光差或窗外射入的自然光增強(qiáng)時(shí)，可以采用光控調(diào)光控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)；人員出入場(chǎng)所安裝紅外線(xiàn)或超聲波傳感器，有人進(jìn)入時(shí)燈自動(dòng)打開(kāi)，人員離開(kāi)后或無(wú)人時(shí)燈自動(dòng)關(guān)閉，這些智能裝置都可以在保證照明質(zhì)量的前提下，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.2.3 采用高效節(jié)能的整流器

節(jié)能光源中氣體放電燈占大多數(shù)，鎮(zhèn)流器是它們工作時(shí)不可缺少的元件之一，鎮(zhèn)流器的質(zhì)量直接關(guān)系光源的照明能效和質(zhì)量。節(jié)能型電感式鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器具有自身功耗小、高頻、穩(wěn)定性高、可提高光源光效、無(wú)頻閃、發(fā)光穩(wěn)定、無(wú)噪聲、無(wú)電磁污染的特點(diǎn)，其功耗約為原電感鎮(zhèn)流器的50%，在熒光燈中采用可以提高10%的光效，有利于節(jié)能和改善光效。

3.2.4 充分利用建筑物里的自然光

在對(duì)建筑照明進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合建筑物實(shí)際情況充分利用自然光是一種非常有效的節(jié)能途徑，已被國(guó)內(nèi)外建筑照明設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)人員廣泛采用。根據(jù)建筑物里自然光照度的變化情況進(jìn)行劃片分區(qū)管理：在距離窗戶(hù)相對(duì)較遠(yuǎn)、光照不夠充足的地方可設(shè)置輔助照明；也可以適當(dāng)增加開(kāi)關(guān)控制點(diǎn)，對(duì)室內(nèi)照明靈活控制。

3.2.5 應(yīng)用LED燈

LED利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，近年來(lái)技術(shù)發(fā)展較快，光效和質(zhì)量不斷提升，在建筑照明中已廣泛使用。LED具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、顏色豐富、耐震耐低溫、節(jié)能環(huán)保、光源尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。LED在廣告牌、交通設(shè)施、辦公及道路照明、場(chǎng)所標(biāo)志、建筑標(biāo)記等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。雖然LED有色溫偏高、顯色指數(shù)偏低、色容差和色偏差較大、電路諧波大，功率因數(shù)低等不足之處，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題已逐步被改善、解決，未來(lái)LED有著良好的市場(chǎng)前景，將成為綠色節(jié)能的新能源。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑照明設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮光源、燈具、顯色性、色溫、照度等因素，認(rèn)真分析確定最佳設(shè)計(jì)方案。在日常工作中，我們要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，積極學(xué)習(xí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高建筑照明設(shè)計(jì)的綜合水平。