本文針對玻璃幕墻為主形式的大開窗辦公建筑的室內(nèi)照明進行模擬分析，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)計方法對室內(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)計與節(jié)能面臨的主要問題

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

　　長期以來，設(shè)計者在室內(nèi)照明設(shè)計過程中，只單純對人工照明進行模擬照度計算，不考慮天然光對室內(nèi)光環(huán)境的影響，實際上是不科學(xué)的。設(shè)計者往往建立了一個假設(shè)前提，即在不受任何天然光的影響下，室內(nèi)人工照明就達到《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034)的照度標(biāo)準(zhǔn)值。如一個辦公空間預(yù)期平均照度為300lx，那么僅僅布置的燈具全部正常開啟就能達到預(yù)期照度，但現(xiàn)實中建筑側(cè)窗采光而產(chǎn)生的大量的天然光射進室內(nèi)空間，一天時間對室內(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，會遠大于預(yù)期照度（300lx），在過高的光照環(huán)境下作業(yè)，不僅浪費照明用電，而且還會對室內(nèi)作業(yè)造成干擾，為了避免眩光與過高照度，人們常常不自覺的“拉著窗簾開著燈”，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，根本沒有必要在白天全程度（燈具全額開啟滿足300lx）開啟人工照明。

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

　　舊的問題、新的需求使得現(xiàn)代辦公建筑的光環(huán)境設(shè)計面臨新的挑戰(zhàn)，在無法改變建筑開窗形式和面積的條件下，大開窗建筑盡量優(yōu)先利用天然光，減少人工照明、燈具使用量和開啟時間是非常必要的。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)計帶來很大難度。但不容否認(rèn)，自然采光與人工照明各有利弊，未來的設(shè)計需要借助智能化控制和針對性的設(shè)計方案來將二者合理結(jié)合，這將是室內(nèi)照明節(jié)能設(shè)計的必然發(fā)展方向。

　　1.2 單純重視設(shè)備節(jié)能，忽視設(shè)計節(jié)能，缺乏對設(shè)備應(yīng)用上的優(yōu)化設(shè)計，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)計節(jié)能是通過系統(tǒng)性的照明設(shè)計、燈具合理布置與智能化手段去實現(xiàn)節(jié)約能源。今天，LED技術(shù)的進步與快速發(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)注點多在“燈泡換燈泡”的簡單思維，而缺乏對在照明系統(tǒng)中的采取新型的節(jié)能設(shè)計方法，硬件上去了，軟件跟不上，僅僅替換光源是無法適應(yīng)在新的辦公功能下人對光環(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)計節(jié)能的技術(shù)的關(guān)鍵點是進一步實現(xiàn)智能控制，即如何更充分的適應(yīng)場景需求和有效結(jié)合天然光對室內(nèi)人工照明進行實時的控制優(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)計對室內(nèi)照明整體節(jié)能效果的影響程度，筆者選擇了一個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行模擬，對比節(jié)能效果。玻璃幕墻建筑是現(xiàn)代辦公建筑的常見類型，由于該類建筑采用玻璃幕作為外表皮形成了大開窗，能夠充分利用天然光，外部光線對室內(nèi)照明的影響極大，而現(xiàn)實中室內(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)計首先經(jīng)排列布局燈具后，模擬計算照度、均勻度等。需強調(diào)的是，這種模擬計算是假設(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模擬計算的結(jié)果是平均照度約300lx，達到辦公空間所要求的照度目標(biāo)值。

　　2.2 節(jié)能方案及對比分析

　　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）放置在空間中進行計算，得出該空間使用T5燈具，每小時能耗約為28.8kW·h，一天（按9小時）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行計算，每小時能耗約為26.6kw？h，一天（按9小時）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時互補照明的能耗情況（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，進行節(jié)能分析。

　　在對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)中的太陽運動軌跡等因素后，利用RELUX可視化自然采光分析，根據(jù)相關(guān)時間點準(zhǔn)確地模擬采光量，分析場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散光，其天空亮度分布相對穩(wěn)定。同時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，自然采光效果都會比全陰天好。全陰天的日光特點是分布比較均勻[5]。

　　采光系數(shù)（daylight factor），是用來衡量室內(nèi)自然光照水平的一個數(shù)值，指在室內(nèi)參考平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產(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)會有明顯的差異。一般來說，室內(nèi)采光系數(shù)達到2.5%就可以滿足基本的活動需要，如果要達到良好的自然采光效果，即滿足長時間工作的需求，那么采光系數(shù)最好達到5%以上。采光系數(shù)不足2%時，通常需要用人工照明來輔助照明。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)計質(zhì)量。