本文針對(duì)玻璃幕墻為主形式的大開(kāi)窗辦公建筑的室內(nèi)照明進(jìn)行模擬分析，探討在新的智能控制技術(shù)革新背景下采用新型照明設(shè)計(jì)方法對(duì)室內(nèi)照明整體節(jié)能效果的影響程度。

　　1、目前辦公空間室內(nèi)照明設(shè)計(jì)與節(jié)能面臨的主要問(wèn)題

　　1.1室內(nèi)照明設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能設(shè)計(jì)方法的關(guān)注，天然光與人工照明的結(jié)合應(yīng)用極為落后

　　長(zhǎng)期以來(lái)，設(shè)計(jì)者在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，只單純對(duì)人工照明進(jìn)行模擬照度計(jì)算，不考慮天然光對(duì)室內(nèi)光環(huán)境的影響，實(shí)際上是不科學(xué)的。設(shè)計(jì)者往往建立了一個(gè)假設(shè)前提，即在不受任何天然光的影響下，室內(nèi)人工照明就達(dá)到《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034)的照度標(biāo)準(zhǔn)值。如一個(gè)辦公空間預(yù)期平均照度為300lx，那么僅僅布置的燈具全部正常開(kāi)啟就能達(dá)到預(yù)期照度，但現(xiàn)實(shí)中建筑側(cè)窗采光而產(chǎn)生的大量的天然光射進(jìn)室內(nèi)空間，一天時(shí)間對(duì)室內(nèi)亮度環(huán)境的影響極大很大，如果室內(nèi)的燈具仍然常亮不變，會(huì)遠(yuǎn)大于預(yù)期照度（300lx），在過(guò)高的光照環(huán)境下作業(yè)，不僅浪費(fèi)照明用電，而且還會(huì)對(duì)室內(nèi)作業(yè)造成干擾，為了避免眩光與過(guò)高照度，人們常常不自覺(jué)的“拉著窗簾開(kāi)著燈”，導(dǎo)致既不節(jié)能也不利于人的健康。如果能夠有效利用天然光，根本沒(méi)有必要在白天全程度（燈具全額開(kāi)啟滿足300lx）開(kāi)啟人工照明。

　　而對(duì)于天然光，建設(shè)部 2006 年頒布的《辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 67—2006)中規(guī)定，辦公室、會(huì)議室宜有天然采光，采光系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合下表的規(guī)定。但是，二者之間似乎沒(méi)有聯(lián)系，這使得在進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)不夠切合實(shí)際，割裂了人工光與天然光之間的有機(jī)聯(lián)系，忽略了二者之間的相互影響和幫助。

　　舊的問(wèn)題、新的需求使得現(xiàn)代辦公建筑的光環(huán)境設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)，在無(wú)法改變建筑開(kāi)窗形式和面積的條件下，大開(kāi)窗建筑盡量?jī)?yōu)先利用天然光，減少人工照明、燈具使用量和開(kāi)啟時(shí)間是非常必要的。但由于天然光的不穩(wěn)定性，受天氣影響（晴朗、陰雨、霧霾等）、建筑開(kāi)窗朝向、建筑空間等各方面因素影響，給基于天然光的人工照明設(shè)計(jì)帶來(lái)很大難度。但不容否認(rèn)，自然采光與人工照明各有利弊，未來(lái)的設(shè)計(jì)需要借助智能化控制和針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案來(lái)將二者合理結(jié)合，這將是室內(nèi)照明節(jié)能設(shè)計(jì)的必然發(fā)展方向。

　　1.2 單純重視設(shè)備節(jié)能，忽視設(shè)計(jì)節(jié)能，缺乏對(duì)設(shè)備應(yīng)用上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，照明節(jié)能流于其表

　　室內(nèi)照明節(jié)能取決于兩方面：設(shè)備節(jié)能與設(shè)計(jì)節(jié)能。設(shè)備節(jié)能主要指采用節(jié)能型光源、采用電子鎮(zhèn)流器、采用照明節(jié)能控制設(shè)備。而設(shè)計(jì)節(jié)能是通過(guò)系統(tǒng)性的照明設(shè)計(jì)、燈具合理布置與智能化手段去實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源。今天，LED技術(shù)的進(jìn)步與快速發(fā)展導(dǎo)致LED產(chǎn)品大量應(yīng)用于室外照明、商業(yè)照明、室內(nèi)照明中，但在照明節(jié)能中關(guān)注點(diǎn)多在“燈泡換燈泡”的簡(jiǎn)單思維，而缺乏對(duì)在照明系統(tǒng)中的采取新型的節(jié)能設(shè)計(jì)方法，硬件上去了，軟件跟不上，僅僅替換光源是無(wú)法適應(yīng)在新的辦公功能下人對(duì)光環(huán)境的更高需求，技術(shù)含量低，大大降低了整體節(jié)能效率。而設(shè)計(jì)節(jié)能的技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能控制，即如何更充分的適應(yīng)場(chǎng)景需求和有效結(jié)合天然光對(duì)室內(nèi)人工照明進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制優(yōu)化。

　　2、結(jié)合天然光的人工智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)探索—以SOHO某辦公樓為例

　　為了研究結(jié)合天然光的照明設(shè)計(jì)對(duì)室內(nèi)照明整體節(jié)能效果的影響程度，筆者選擇了一個(gè)小型玻璃幕墻辦公建筑—北京銀河SOHO某辦公樓不同照明方案進(jìn)行模擬，對(duì)比節(jié)能效果。玻璃幕墻建筑是現(xiàn)代辦公建筑的常見(jiàn)類型，由于該類建筑采用玻璃幕作為外表皮形成了大開(kāi)窗，能夠充分利用天然光，外部光線對(duì)室內(nèi)照明的影響極大，而現(xiàn)實(shí)中室內(nèi)人工照明又與天然采光結(jié)合不足，各成系統(tǒng)，所以該類建筑具有普遍代表性。

　　2.1 SOHO某辦公空間內(nèi)的照明布置方式及照度模擬計(jì)算

　　SOHO某小型辦公樓作為模型，共四層，每層面積約1000平米，其外墻以玻璃幕為主，辦公空間呈弧形，由于四周均為玻璃幕采光，可以充分利用自然光。室內(nèi)照明設(shè)計(jì)方案采用了常規(guī)的行列式的布燈方式，光源為T5節(jié)能燈管，功率為14W/21W/28W，色溫為5000K。按照慣例，室內(nèi)照明設(shè)計(jì)首先經(jīng)排列布局燈具后，模擬計(jì)算照度、均勻度等。需強(qiáng)調(diào)的是，這種模擬計(jì)算是假設(shè)房間不受其它光（天然光）影響的。那么，按照如圖1-圖4排布的T5節(jié)能燈管經(jīng)DIAlux模擬計(jì)算的結(jié)果是平均照度約300lx，達(dá)到辦公空間所要求的照度目標(biāo)值。

　　2.2 節(jié)能方案及對(duì)比分析

　　2.2.1采用T5燈具的能耗情況

　　采用傳統(tǒng)的辦公照明常用的T5燈具（燈具功率為14W/21W/28W）放置在空間中進(jìn)行計(jì)算，得出該空間使用T5燈具，每小時(shí)能耗約為28.8kW·h，一天（按9小時(shí)）的能耗約為259.5kw·h。

　　2.2.2采用LED燈具的能耗情況

　　在滿足相同照度下，將T5燈具替換成LED（燈具功率為12W/19W/26W）燈具放置在空間中進(jìn)行計(jì)算，每小時(shí)能耗約為26.6kw？h，一天（按9小時(shí)）的能耗約為239.7kw？h，比采用T5燈具節(jié)能7.6%。

　　2.2.3基于自然光與人工光的實(shí)時(shí)互補(bǔ)照明的能耗情況（采用智能控制）

　　不論是選用T5還是LED，都是在沒(méi)有考慮到受室外天然光影響下的室內(nèi)人工光照明效果。本節(jié)是在優(yōu)先利用天然光模式的情況下，啟用人工照明并調(diào)光，由此對(duì)室內(nèi)天然光照明和人工照明結(jié)合后發(fā)生的能耗變化，進(jìn)行節(jié)能分析。

　　在對(duì)模型空間所處的地理位置的采光情況和一天乃至一年當(dāng)中的太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡等因素后，利用RELUX可視化自然采光分析，根據(jù)相關(guān)時(shí)間點(diǎn)準(zhǔn)確地模擬采光量，分析場(chǎng)地自然光可利用情況，得出LED燈具配合天然光智能控制系統(tǒng)的節(jié)能結(jié)果。

　　在目前使用的大多數(shù)的采光模擬程序中，通常采用CIE全陰天空亮度模型（CIE standard overcast sky）和全晴天空亮度模型（CIEstandard clear sky），本次RELUX軟件模擬采用的是全陰天模型。全陰天是指天空全部被云層遮蓋的天氣。全陰天中室外天然光全部為天空擴(kuò)散光，其天空亮度分布相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)CIE全陰天模型也是天然光最不利條件下的情況。其他天氣情況下，自然采光效果都會(huì)比全陰天好。全陰天的日光特點(diǎn)是分布比較均勻[5]。

　　采光系數(shù)（daylight factor），是用來(lái)衡量室內(nèi)自然光照水平的一個(gè)數(shù)值，指在室內(nèi)參考平面上的一點(diǎn)，由直接或間接地接收來(lái)自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時(shí)刻該天空半球在室外無(wú)遮擋水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度之比。室內(nèi)不同位置的采光系數(shù)會(huì)有明顯的差異。一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)采光系數(shù)達(dá)到2.5%就可以滿足基本的活動(dòng)需要，如果要達(dá)到良好的自然采光效果，即滿足長(zhǎng)時(shí)間工作的需求，那么采光系數(shù)最好達(dá)到5%以上。采光系數(shù)不足2%時(shí)，通常需要用人工照明來(lái)輔助照明。影響采光系數(shù)的因素很多，包括室外遮蔽物、窗戶的大小以位置、玻璃的可見(jiàn)光透射率，以及墻壁和室內(nèi)家具的顏色。因此，一座建筑的采光系數(shù)，也反映了該建筑的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。