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针对玻璃幕墙为主形式的大开窗办公建筑的室内照明进行模拟分析，探讨在新的智能控制技术革新背景下采用新型照明设计方法对室内照明整体节能效果的影响程度。
1、目前办公空间室内照明设计与节能面临的主要问题
1.1室内照明设计缺乏节能设计方法的关注，天然光与人工照明的结合应用极为落后
长期以来，设计者在室内照明设计过程中，只单纯对人工照明进行模拟照度计算，不考虑天然光对室内光环境的影响，实际上是不科学的。设计者往往建立了一个假设前提，即在不受任何天然光的影响下，室内人工照明就达到《建筑照明设计标准》(GB50034)的照度标准值。如一个办公空间预期平均照度为300lx，那么仅仅布置的灯具全部正常开启就能达到预期照度，但现实中建筑侧窗采光而产生的大量的天然光射进室内空间，一天时间对室内亮度环境的影响极大很大，如果室内的灯具仍然常亮不变，会远大于预期照度（300lx），在过高的光照环境下作业，不仅浪费照明用电，而且还会对室内作业造成干扰，为了避免眩光与过高照度，人们常常不自觉的“拉着窗帘开着灯”，导致既不节能也不利于人的健康。如果能够有效利用天然光，根本没有必要在白天全程度（灯具全额开启满足300lx）开启人工照明。
而对于天然光，建设部2006年颁布的《办公建筑设计规范》(JGJ67—2006)中规定，办公室、会议室宜有天然采光，采光系数的标准值应符合下表的规定。但是，二者之间似乎没有联系，这使得在进行室内照明设计时不够切合实际，割裂了人工光与天然光之间的有机联系，忽略了二者之间的相互影响和帮助。
旧的问题、新的需求使得现代办公建筑的光环境设计面临新的挑战，在无法改变建筑开窗形式和面积的条件下，大开窗建筑尽量优先利用天然光，减少人工照明、灯具使用量和开启时间是非常必要的。但由于天然光的不稳定性，受天气影响（晴朗、阴雨、雾霾等）、建筑开窗朝向、建筑空间等各方面因素影响，给基于天然光的人工照明设计带来很大难度。但不容否认，自然采光与人工照明各有利弊，未来的设计需要借助智能化控制和针对性的设计方案来将二者合理结合，这将是室内照明节能设计的必然发展方向。
1.2单纯重视设备节能，忽视设计节能，缺乏对设备应用上的优化设计，照明节能流于其表
室内照明节能取决于两方面：设备节能与设计节能。设备节能主要指采用节能型光源、采用电子镇流器、采用照明节能控制设备。而设计节能是通过系统性的照明设计、灯具合理布置与智能化手段去实现节约能源。今天，LED技术的进步与快速发展导致LED产品大量应用于室外照明、商业照明、室内照明中，但在照明节能中关注点多在“灯泡换灯泡”的简单思维，而缺乏对在照明系统中的采取新型的节能设计方法，硬件上去了，软件跟不上，仅仅替换光源是无法适应在新的办公功能下人对光环境的更高需求，技术含量低，大大降低了整体节能效率。而设计节能的技术的关键点是进一步实现智能控制，即如何更充分的适应场景需求和有效结合天然光对室内人工照明进行实时的控制优化。
2、结合天然光的人工智能照明系统设计探索—以SOHO某办公楼为例
为了研究结合天然光的照明设计对室内照明整体节能效果的影响程度，笔者选择了一个小型玻璃幕墙办公建筑—北京银河SOHO某办公楼不同照明方案进行模拟，对比节能效果。玻璃幕墙建筑是现代办公建筑的常见类型，由于该类建筑采用玻璃幕作为外表皮形成了大开窗，能够充分利用天然光，外部光线对室内照明的影响极大，而现实中室内人工照明又与天然采光结合不足，各成系统，所以该类建筑具有普遍代表性。
2.1SOHO某办公空间内的照明布置方式及照度模拟计算
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SOHO某小型办公楼作为模型，共四层，每层面积约1000平米，其外墙以玻璃幕为主，办公空间呈弧形，由于四周均为玻璃幕采光，可以充分利用自然光。室内照明设计方案采用了常规的行列式的布灯方式，光源为T5节能灯管，功率为14W/21W/28W，色温为5000K。按照惯例，室内照明设计首先经排列布局灯具后，模拟计算照度、均匀度等。需强调的是，这种模拟计算是假设房间不受其它光（天然光）影响的。那么，按照如图1-图4排布的T5节能灯管经DIAlux模拟计算的结果是平均照度约300lx，达到办公空间所要求的照度目标值。
2.2节能方案及对比分析
2.2.1采用T5灯具的能耗情况
采用传统的办公照明常用的T5灯具（灯具功率为14W/21W/28W）放置在空间中进行计算，得出该空间使用T5灯具，每小时能耗约为28.8kW·h，一天（按9小时）的能耗约为259.5kw·h。
2.2.2采用LED灯具的能耗情况
在满足相同照度下，将T5灯具替换成LED（灯具功率为12W/19W/26W）灯具放置在空间中进行计算，每小时能耗约为26.6kw？h，一天（按9小时）的能耗约为239.7kw？h，比采用T5灯具节能7.6%。
2.2.3基于自然光与人工光的实时互补照明的能耗情况（采用智能控制）
不论是选用T5还是LED，都是在没有考虑到受室外天然光影响下的室内人工光照明效果。本节是在优先利用天然光模式的情况下，启用人工照明并调光，由此对室内天然光照明和人工照明结合后发生的能耗变化，进行节能分析。
在对模型空间所处的地理位置的采光情况和一天乃至一年当中的太阳运动轨迹等因素后，利用RELUX可视化自然采光分析，根据相关时间点准确地模拟采光量，分析场地自然光可利用情况，得出LED灯具配合天然光智能控制系统的节能结果。
在目前使用的大多数的采光模拟程序中，通常采用CIE全阴天空亮度模型（CIEstandardovercastsky）和全晴天空亮度模型（CIEstandardclearsky），本次RELUX软件模拟采用的是全阴天模型。全阴天是指天空全部被云层遮盖的天气。全阴天中室外天然光全部为天空扩散光，其天空亮度分布相对稳定。同时CIE全阴天模型也是天然光最不利条件下的情况。其他天气情况下，自然采光效果都会比全阴天好。全阴天的日光特点是分布比较均匀[5]。
采光系数（daylightfactor），是用来衡量室内自然光照水平的一个数值，指在室内参考平面上的一点，由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。室内不同位置的采光系数会有明显的差异。一般来说，室内采光系数达到2.5%就可以满足基本的活动需要，如果要达到良好的自然采光效果，即满足长时间工作的需求，那么采光系数最好达到5%以上。采光系数不足2%时，通常需要用人工照明来辅助照明。影响采光系数的因素很多，包括室外遮蔽物、窗户的大小以位置、玻璃的可见光透射率，以及墙壁和室内家具的颜色。因此，一座建筑的采光系数，也反映了该建筑的整体设计质量。( 责任编辑：管理员 ) |
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