浅谈城市环境照明设计与节能技术

【摘 要】城市环境照明与节能技术的重要性和标志性，介绍了环境照明：严格按城市照明规划进行设计方案优选、确保城市景观照明与周围环境协调统一；合理确定照度标准及照明功率密度值；光源、灯具和控制系统的选用；照明方式的确定；大力加强照明设施维护与管理、提高节能效果和防治光污染等问题。塑造城市环境景观和谐文明社会的发展。以及改善和提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体环保是我国建设事业持续发展的方针。

【关键词】环境照明；城市景观；生态理念；节能措施；节能技术

0 前言

近年来东莞随着经济实力增长，同时加大城市基础配合设施的建设。随着生活水平的提高，人们对居住环境要求也越来越高，城市环境也成为一种重要的休闲、放松、享受生活的重要场所，建筑外观与城市环境由以前的单纯照明演变成为一种景观系统工程，人们追求的不仅仅是亮度上的主观感受，更重要的是视觉、身心的一种享受。室外空间照明的目的是为了创造一种幽雅而自然的感觉，景观灯光设计正逐步成为一门系统学科。结合设计中的实践工作和体验通过对城市景观系统规划和设计，提出了在景观灯光设计工作中应该营造的氛围及应该注意的问题。

1 城市环境照明概念设计

1.1 景观照明

对于运河两岸及沿街景观照明设计时，考虑这是人主要活动的场所，两边廊道中的立柱部分及栏杆则是采用高显色性的3000K的暖色调光。给人以亲切的感受，体现出人间温暖，与沿街商铺内的色光有一个对比，突出层次。中央水道水下灯，采用微电脑智能控制技术，在潺潺流水下，可以产生赤橙红绿蓝青紫的七彩效果，可以实现真正意义上的流光异彩效果，水道两边的柱形灯采用幽雅而宁静的色彩，和水道树池的射灯和凳壁灯互相衬托，可谓相得益彰。处理手段确定水道、长廊街道为照明重点，对栏杆、水道加以侧重，以不同方式、不同数量的布灯，不同距离、不同角度的投射，不同光束的灯具，不同色温的光源，通过再现、隐去、部分展示、强化表现等照明手法，体现建筑物的明暗变化、层次关系，突出主题。运用变幻的灯光营造神秘、梦幻的意境，巧妙表现其神韵。设计特色完全遵循建筑原貌，量身定制新型灯具造型款式。对于隐蔽安装的灯具大多采用直径小于12cm小型灯款，且运用最新超薄发光材料，以期获得良好的隐蔽性。灯具颜色也与其环境做到协调、统一。注重灯具安全性能，具有到最高安全保障。

图1 运河

同时体现夜晚下的城市灯光将城市的轮廓清晰地勾勒出来，明显区别于周围地域，夜晚从高处眺望城市时，轮廓线完整明了，直观地体现出城市的形状、规模；夜间城市中次要的附属的部分融合在一起，化为黑的“底”部，灯光则将城市中主要的精髓的部分突现出来，成为明亮的“图”部分，使城市结构凸现出来，易于识别既有方位感又有层次感和立体感。

1.2 道路与桥梁照明

道路照明设计原则遵循国家现行规范、标准，在道路照度、亮度、灯杆间距、灯具类型等方面严格执行相关要求。在满足照明功能基础上，在方案灯杆的造型设计时，主要考虑了以下几点：（1）首先按布灯方案及照度计算确定中央或两侧道路绿化带内考虑灯杆高度高与灯臂以及安装间距的设计；（2）造型符合大众的审美观，又能突出地方城市特色。作为路灯的设计结合城市景观，突出灯杆的造型与灯杆阵列排布时与城市景观协调美观；（3）灯杆加工生产时应能达到预期的艺术造型；（4）同时考虑便于今后运行时的维护、检修等综合多方面因素。

对于东莞大道景观工程的技术等级高、功能齐全、布局合理、设计理念先进。全线采用非对称布局，两侧主、辅道均单独定线，使城市的线条和空间富于变化。同时景观设计与市政工程设计同步进行，道路周边山体和水体等自然景观得以综合利用，使道路融于环境、融于自然，体现了城市道路设计与环境结合的理念。该路建成后成为东莞市的标志性道路，同时对提高东莞的城市形象，完善道路交通网络，促进城市市政、经济建设起到了极大的推动作用和深远影响。

道路照明照度均匀度比较好。机动车驾驶员行车作业时，对于眼睛的适应状态眼睛直接感受到的是路面亮度而不是照度；另外，由于路面材料、路面磨损程度、灯具配光类型的影响，使得相同照明条件下，具有相同平均照度的路面往往产生不同的平均亮度，同时，在相同照度条件下的路面，在上述不同路面状态下，反映到人眼的光感觉也是截然不同的。其眼睛的视觉状态主要取决于路面的平均亮度，但是道路周边环境的亮暗也会干扰。当环境较亮时，眼睛的对比灵敏度会降低，需要提高路面的平均亮度已弥补此损失；相反，如果周边环境过暗，驾驶员的眼睛适应了相对较亮的路面，周边黑暗区域中的物体就难以被驾驶员的视觉所发现，从而诱发事故的发生。

图2 东莞大道

对于路桥的景观照明一般选择了主拱、斜拱、吊杆、横系梁、桥下拱圈和桥轮廓线等。灯具选用依据照射对象的形状、高度、安装位置、表达的意图等，以适度的亮度恰如其分的光与影的结合来表现文化的主题。万江桥景观照明的灯具选用了LED小功率长条灯。形成跨线轮廓，表现其曲线美，并且在色彩上设置为同步静态变色的效果，为桥梁增添几分现代动感。同时结合运河两岸景观与建筑景观是“景”和“观”的协调，运河两岸周围的自然景色与桥梁建筑的人文造景形成“景”。对于万江桥的整体景观来说，参照苏州河两岸的景致，与周围建筑的协调结合，与周边建筑环境产生融合。这种协调性必须以周边环境的一条共通特性作为依据，也就是周边环境的建筑性文脉。

图3 万江桥

图4 运河岸

1.3 公园与文化广场景观照明

作为城市中的绿洲，公园与文化广场被大多数人看作放松身心的场所，用来开展各种休闲娱乐。随着城市真正自然生态环境在我们的城镇中逐渐消失的事实，公园与文化广场是越受到人们欢迎与青睐。如果没有安全隐患，人们同样乐于在夜晚出没于公园与文化广场。为此，全面完善的照明设计可以改善环境的品质，使之满足人们生活的基本要求。

公园与城市广场的夜景照明就是利用各种光源和灯具的特性，结合广场特点及周围环境，将夜间的广场营造出比白天更动人的效果。广场夜景照明设计与其他照明设计相比有诸多不同之处，其中主要一点就是广场照明设计的重点是突出广场雕塑、树木及建筑物，在夜晚漆黑的背景下，用灯光把被照物的美感充分体现出来。其次是满足功能要求，保证广场的照度达到规范指标，起到指示道路的作用。

图5 文化广场

公园与城市广场的夜景照明设计作为一项建筑电气设计方面新兴的技术，有它自己的规律和特点，设计师不能一味照搬教条，而是要紧密结合建筑物的功能和外部条件，采用灵活多变的设计。广场照明是利用灯光塑造城市夜景的一

项照明技术，也是展现城市发展和体现城市个性的艺术。亮化照明对于点缀美化城市，提高城市的知名度，提高市民的生活质量，改善投资环境，促进旅游、交通运输等行业的发展起着积极的作用，应因地制宜、科学规划、精心设计，才能实现好的效果。

图6 文化广场

公园与城市广场的夜景照明设计过程中，首先要总体把握，理清思路。应根据不同的场合选择不同的设计风格、设计手法，选用不同的灯具，以达到预期效果；还需要多与建筑师协调沟通，理解其设计意图，这是照明设计中很重要的一步。电气工程师需要更多地考虑技术规格方面的因素，如灯具效率、照度值、功率消耗等，而某些涉及美学的问题，属于仁者见仁、智者见智，建筑师和业主往往有不同的见解，可经过沟通协调达成一致。但实际工作中，电气工程师有责任对建筑物的基本照明做出安排，对灯具进行选型。广场、建筑、树木是一个有机的结合体，错落有致、突出重点，合理的照明能在夜晚将景观设计的理念完美地体现出来。

图7 文化广场

公园与广场夜景照明大致分为七个部分：广场照明、道路照明、绿化照明、水景照明、雕塑照明、建筑外立面照明和庭院照明，不同广场应根据不同的特点分别进行设计。如城市中心广场照明设计可以包括以上所有部分，而一些主题广场、娱乐广场、建筑广场则只用到其中的一种或几种。

城市公园与绿地灯光设计应注意以下几点：

一是要掌握、熟悉该园功能和地理位置；二是根据公园的特征与功能要求，对公园照明进行总体规划；三是突出园内重点景观的设计方案；四是入园大门的灯光应进行专门的设计；五是园内的道路、庭院、绿地、建筑的灯光设计不能搬用一般道路和园外的同类场所的设计，否则容易出现格调相似的现象。另外根据公共广场的照明特点其主要照明方式采用泛光照明，按顾客和游人的视觉感受、心理要求和相关标准规范，把众多的照明对象（树木、喷泉、植物、建筑小品）融为一体，综合考虑，做到照明既突出重点，又主次兼顾、暗亮分布合理、层次感强、无眩光和光污染，创造出热烈、繁华、井然有序且良好的视觉效果。

1.4 绿色照明的理念

绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制器和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

完善项目设计时，光源的性能（发光效率）应该列为设计过程中重要环节。其中降低灯的亮度是减少能耗的重要手段。另外一种方式则是特定时间内开与关。对于大型项目设计时，应确定其能耗需求。进行多个方案配置反复比较。对于每平方米（0.2～0.3W）的一个系统性的总揽可以使不同方案进行相互比较。对照明方案的选择和解释也可以一目了然。另外，灯具和照明器材的使用寿命是重要因素。

2 城市环境照明节能措施

城市景观照明节能是一项重要的系统工程。对于城市景观照明节能与选用的光源、灯具和控制系统、照明标准、照明方式以及后期照明设施维护与管理等多个因素密切相关。应大力推广高光效节电新技术、新产品，特别是优先选择通过认证的高效节能产品，鼓励使用太阳能照明、风能照明、LED照明等绿色能源照明，努力降低城市照明电耗，综合考虑影响照明节能的各项因素，从而达到最大限度的节约电力资源为目的。

2.1 合理确定照明标准

城市景观照明的目的是渲染气氛、美化环境、标志人类文明。这就自然涉及到一个“不是越亮越好，不是越多越好，是越闹越好”的问题。夜景照明的照度值与建筑物外装材料、周围环境明暗程度、建筑物性质和特点等因素有关。应根据被照场所的功能、性质、环境区域亮度、表面装饰材料及所在城市的规模等，确定所需的照度或亮度的标准值。表1为《民用建筑电气设计规范》(JGJ／T16-92)给出的参考值。

表1 城市景观照度参考值

对于城市景观照明的表面照度或亮度与表面的反射比及洁净程度有关，同时随背景即环境亮度的高低发生变化，因此，照明单位面积安装功率也同样受立面反射比、洁净度和环境亮度这三个因素的影响。使用单一的单位面积功率指标反映不出变化情况，而且和照度或亮度难以统一。建议一般按表2规定单位面积安装功率标准。

表2 城市景观单位面积安装功率标准

2.2 选择合理灯具和光源

2.2.1 选择合适的照明光源

光源、灯具和控制系统的合理选用是保证其技术指标先进、照明质量好、节能效果显著的首要条件。应大力推广节电新技术、新产品，努力降低城市照明电耗。夜景照明的光源、灯具和控制系统的使用，应优先选择通过认证的高效节能产品。积极推广高压钠灯、金属卤化物灯、半导体发光二极管(LED)、三基色荧光灯、普通荧光灯、无极灯、节能型镇流器及凑型荧光灯等高效照明光源产品。

根据建筑物的材料颜色选择某种色温合适的光源能加强照明效果，制造特有的情调。也可以在一座建筑物的不同部位选择不同色温的投光灯，用以强调建筑物的层次。不过，彩色灯光应当慎用。因为彩色光的感情色彩强烈，用彩色光在增强某种颜色的同时也改变了建筑立面上其它颜色的色调，引起色彩失衡。

2.2.2 选用高性价比灯具

光源的节能主要取决于它的发光效率，但又不能单纯地从光效出发，应以光效为主，综合考虑光色、寿命及价格等相关因素，选用性能价格比最好的光源。应采用三基色荧光灯、普通荧光灯、LED灯、节能型镇流器、金属卤化物灯、高压钠灯等高光效的气体放电光源。不应采用普通白炽灯、卤钨灯和自镇流高压汞灯等低光效光源。选用的光源应符合相应光源能效标准规定的能效限定值，宜采用达到节能评价值(能效等级值)的产品。

灯具性能对节约电力资源决定了重要因素，主要是指灯具效率和配光的作用。灯具的光照主要特性：一是配光性能；二是灯具效率；三是防止眩光（光污染）特性。虽有高光效光源，但配光不合理，灯具效率低也不能充分利用光源所发出的光。因最终所利用的光通量是随灯具的效率和利用系数而变化，只有使用光效和利用系数高的灯具，才能充分利用光源发出的光通量，才能真正达到绿色照明工程。

2.3 采用合适的智能控制装置与调节装置

城市环境照明控制方式主要有时钟、光电开关、时控和光控结合的方式。这几种控制方式无法做到统一开、关灯，也不能根据市民活动需要及时调整开、关灯时间和照明效果，造成管理困难和电力资源浪费的情况。对于环境照明系统内的照明设施应分区或分组集中控制，应避免全部灯具同时启动。宜采用光控、时控、程控等智能控制方式，并具备手动控制功能，又能满足不同时段、不同区域营造不同气氛下的景观效果的使用要求。随着经济技术的发展，实现专业化、智能化的控制管理系统的完善。

东莞市常虎高速公路的城市照明计算机无线监控系统应用，照明监控系统调度端采用前、后台机连网工作方式，选用带看门狗适合连续工作工业控制计算机。一般情况下，前台机作为监控工作站承担遥测、监控、调度等工作；后台机平时自动备份前台机数据，当前台机出现故障情况下，可以随时切换顶替前台机工作；极大提高了系统可靠性。同时，考虑到计算机网络技术发展，系统具有网络接口，接入服务器、管理工作站等，系统就可以很方便组建为路灯管理处局域网，网络实现照明监控数据和图像信息共享。即是三摇监控系统。

系统外部计算机均可拨号上网，采用加密查询方式访问相应各类最新和历史数据。同时，系统也可以电话语音方式查询当前最新情况，或指定相应电话号码和告警方式实现电话语音告警。整个系统网络化设计为今后生产管理与办公自动化实施奠定了良好基础，同时保留了足够软件与硬件扩展接口，现有监控系统能网络技术飞速发展，发挥越来越大作用。

3 结束语

对城市环境照明工程的认识 “不是越亮越好，不是越多越好，是越闹越好”。首先亮度过高，不仅破坏了视觉适应的平衡，导致视觉中心和亮度层次的缺失，不能形成美感，而且浪费能源。光污染不仅破坏了自然的夜空美景，也浪费了大量的电力资源。其次，景观照明要精选当地最有价值的景观进行照明，以突出每个城市的不同特点。另外，文化品位浅薄，“越热闹越好”、“越花哨越好”是景观照明的另一个误区。

城市环境照明与节能技术的重要性和标志性，以节约能源、保护环境、促进健康为宗旨，积极推广绿色照明，大力加强照明节约用电，切实提高照明能效，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、生态环保的城市夜景照明环境，促进照明健康发展，努力改善城市人居环境。只有这样，我们的城市夜景照明才能一步步达到高效、节能、环保、健康”的目标，才能尽快实现节能型的城市夜景照明体系，以适应和服务于我国的社会进步和现代化进程。

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［责任编辑：曹明明］

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