II一引言1.1研究背景與意義在城市化發(fā)展過程中，隨著城市化率的不斷提高，建筑規(guī)模在迅速擴大，大量辦公建筑在各大小城市中拔地而起。然而，大多數(shù)辦公樓的設計主要集中在自身的質(zhì)量上，而對內(nèi)部消耗的忽視導致了日益嚴重的能源消耗問題。在發(fā)達國家所經(jīng)歷的社會主義發(fā)展時期和過程中,隨著我國城市化的不斷推進,人民群眾的物質(zhì)和文化水平也將得到極大地改善,而第三產(chǎn)業(yè)的增長將持續(xù)加速，在未來較長時間內(nèi)建筑能耗將持續(xù)增長，致使我國在建筑節(jié)能問題上也將會面對較大挑戰(zhàn)，因此降低建筑能耗的問題已經(jīng)迫在眉睫。國家發(fā)改委能源研究所聯(lián)合美國勞倫斯伯克利國家實驗室、落基山研究所和能源基金會(中國)聯(lián)合發(fā)布的《重塑能源：中國》項目成果報告中指出，在重塑場景下，建筑部門于三大能源消耗部門中減排潛力最大，相較于參考情景相比其減排潛力為74%，它可以提供大約50%的能源節(jié)約，以實現(xiàn)減少碳排放的目標[1]。對于辦公類建筑來說，人工照明的能耗在其整個生命周期的能源消耗中占據(jù)了很大比例。在辦公建筑室內(nèi)環(huán)境中，光環(huán)境是其不可或缺的一大組成部分，而光環(huán)境的舒適性則大多是通過大量的人工照明所提供的，以至于辦公樓寫字樓等建筑白天照明系統(tǒng)滿負荷運行的現(xiàn)象頻現(xiàn)。有研究表明，當今辦公建筑能耗占比中人工照明能耗已經(jīng)排名第二，僅次于空調(diào)系統(tǒng)，且不止于辦公建筑，非常多的常規(guī)建筑如教育建筑等，照明的能耗占到總能耗的35%上下[2]，而在全國電力總消耗的結(jié)構上，照明能耗占據(jù)超五分之一，顯然這與社會中所提倡的“綠色、低碳、可持續(xù)”是相背離的。由此，將辦公建筑作為研究的對象，分析其特征并構建節(jié)能方案，以降低照明系統(tǒng)能耗，改善總能耗結(jié)構，有著實質(zhì)性的意義。通過查閱相關資料了解到，照明系統(tǒng)中有四大類因素擁有較大的節(jié)能潛力，分別為燈具類型、照明方式、天然光利用與人的行為。以構成照明系統(tǒng)的各種照明燈具產(chǎn)品為代表的案例,其發(fā)展歷程經(jīng)過了很多個階段,如今我們在照明中常見的led燈相較于傳統(tǒng)的熒光燈具,它們有著消耗低、體積小、使用壽命長、更好地保護環(huán)境等特點,并且于我們的照明燈具制造者而言,led燈具可以在有限的時間里做到盡量最大限度地為人們所設計艷麗的燈光,因此LED逐漸被應用開來。在建筑光環(huán)境中，不僅包括照明燈具提供的光環(huán)境，天然光環(huán)境也是不可忽視的一部分，合理利用天然光并結(jié)合人工照明，為辦公建筑提供舒適的光環(huán)境的同時降低能耗已經(jīng)成為了當今照明領域的熱點課題。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀營造可持續(xù)發(fā)展的建筑生態(tài)環(huán)境,通過照明系統(tǒng)進行照度控制策略,使得室內(nèi)環(huán)境能夠得到有效的管理和調(diào)控,營造出舒適且安全節(jié)能的建筑室內(nèi)環(huán)境,其與國內(nèi)學者江億等人提出的營造“改善型”室內(nèi)環(huán)境的理念如出一轍[3]。因此，建立一個舒適的建筑環(huán)境和減少能源消耗是建立可持續(xù)建筑環(huán)境的目標，而規(guī)范建筑環(huán)境則是實現(xiàn)可持續(xù)建筑環(huán)境的一種手段。想要建設可持續(xù)建筑環(huán)境需要在光舒適環(huán)境、能源消耗等多個方面協(xié)同進行調(diào)控，以建成可持續(xù)的建筑環(huán)境有機整體。1.2.1建筑光環(huán)境舒適性研究現(xiàn)狀Galasiu等人研究了建筑用戶接受和滿足辦公樓內(nèi)照明光環(huán)境的條件[4]。ArajiMT等人深入地研究了室內(nèi)光環(huán)境的舒適度與整個辦公室內(nèi)部他人行為之間的相互關系,并在研究中提出了一種基于太陽光舒適度的辦公室門窗口裝修設計理念,以進一步提高辦公室內(nèi)部的光環(huán)境質(zhì)量[5]。KimSY等人研究了在不同的桌面光照度水平下,光照度的波動對于紙張和計算機所使用工作中的不同影響,并通過使用相關的數(shù)據(jù)模型擬和得出其相對應的數(shù)學公式[6]。CarlucciS等人通過分析和研究總結(jié)了過去十多年間國內(nèi)專家學者們對室內(nèi)光環(huán)境和其舒適度的主要研究成果，詳細地描述了用來評價室內(nèi)光照射環(huán)境的主要指標和室內(nèi)光舒適的主要指標，為與室內(nèi)建筑環(huán)境相關的設計從業(yè)者提供了有效的建筑設計評價依據(jù)[7]。唐蕾、錢樺等人研究了對于人體餓需求和室內(nèi)視覺餓舒適性之間的四個重要因素方面的關系，概括了室內(nèi)舒適環(huán)境的必要條件，并拒之提出實用的設計方法。這四個必要的條件包括：1.為人們提供足夠的自然光；2.擁有自然的風光和景觀，使人們能夠有一種視覺上的享受；3.具備柔和而又富有層次的人工照明；4.使人有純凈和明亮的視覺感受[8]。學者朱赤暉在他的研究內(nèi)容里把室內(nèi)光環(huán)境分成了七個層次：黑、暗、稍暗、合適、稍亮、亮、耀眼，應用類似于丹麥凡格爾教授提出的熱舒適PMV指標的方法，以此來為室內(nèi)人員對其環(huán)境和舒適性的評價作調(diào)研。結(jié)果顯示當光環(huán)境的照度為300lx~500lx時，受訪者在燈光環(huán)境中所評價的平均值均是0.5，并認為其所處的光環(huán)境能使他們感到舒適，以此說明了當?shù)裙庹斩冗_到了規(guī)范所要求的值時能夠滿足身處其中的人對于舒適性的需求；但是當光環(huán)境的照度大于700lx時，身處其中的人們會感到室內(nèi)比較亮，從而對燈光環(huán)境的評價平均值認定為1。同時他還利用Weber-Fechnerlaw定律,確立了一種對光環(huán)境的評估指數(shù),定義了PMV與不滿意度比例的關系[9]。1.2.2照明節(jié)能研究現(xiàn)狀MatejaTL通過采用模糊邏輯控制的方式設計了一種新型的控制百葉簾角度的光照控制系統(tǒng)，并達到了改善室內(nèi)照明環(huán)境的目的[10]。TugceK使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測了室內(nèi)的自然光照度，并通過實驗驗證了模型的準確性，有效地避免了照度傳感器地分布問題[11]。Einspornd對LED燈和熒光燈等對照明系統(tǒng)能量消耗地差異進行了分析，結(jié)果表明，采用高效燈具的照明系統(tǒng)能夠使得對天然光和照明燈具光通量的優(yōu)化控制過程中，達到明顯的節(jié)能效果[12]。柳燕飛等學者通過對國內(nèi)外的建筑照明系統(tǒng)中存在的部分問題進行深入分析，設計出了將建筑內(nèi)的照明控制系統(tǒng)和建筑智能系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)聯(lián)合起來一起考慮的節(jié)能方法，并通過仿真總結(jié)分析了該系統(tǒng)的性能[13]。陳學良等人通過對遮陽百葉簾移動的位置以及其旋轉(zhuǎn)的角度適當?shù)恼{(diào)整，把自適應模糊控制系統(tǒng)的相關技術應用在了室內(nèi)遮陽百葉簾控制系統(tǒng)中，使百葉簾的控制系統(tǒng)能更快地進行自適應控制[14]。張亞等人將智能化技術應用在了照度自動檢測系統(tǒng)，并利用模糊控制系統(tǒng)的相關技術將其整合為了智能化照度控制系統(tǒng)[15]。王雅寧等學者提出了一種新型室內(nèi)照明無線監(jiān)測與模糊控制管理系統(tǒng)，其以ZigBee無線傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡與模糊控制管理技術體系作為理論基礎，通過無線傳感器根據(jù)網(wǎng)絡自動分析采集室內(nèi)照明的各種相關燈光環(huán)境的控制信息,并向室內(nèi)照明傳輸有關照明環(huán)境控制指令,將室內(nèi)有關照明環(huán)境控制信息進行數(shù)據(jù)采集作為模糊照明控制器的主要輸入量,建立模糊控制器的規(guī)則數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)室內(nèi)室外照明的模糊控制[16]。1.3當前研究存在的問題目前國內(nèi)外的許多學者都在進行關于建筑環(huán)境的舒適性和節(jié)能方面的研究，特別是關于建筑環(huán)境的舒適性、建筑內(nèi)的能源消耗和建筑環(huán)境的控制，已經(jīng)取得了許多寶貴的成果，但在這些領域仍然存在一些問題：1.對于光舒適而言，目前更多的方向傾向于通過天然光對室內(nèi)的照度進行補足，這樣往往會忽略天氣變化等因素，如陰天、傍晚等日光照度條件不良時，如何滿足室內(nèi)光環(huán)境的舒適度；2.在照明節(jié)能的研究中，目前研究方向傾向于兩種控制，一是通過調(diào)節(jié)百葉或窗等，利用自然光的補足以減少室內(nèi)需要提供的光照度，從而減小能耗；二是構建人行為模型，在人少區(qū)域通過對燈具的開關控制達到節(jié)能的效果。這兩種方案我認為并不太適用于辦公建筑，原因在于首先辦公建筑更需要其中的人們專注于工作，而利用光感傳感器頻繁地調(diào)節(jié)百葉和燈光的照度、色溫，會使得在其中工作的人們難以集中全部精力于桌面。其二，辦公建筑中公共區(qū)域多，人員往來頻繁，因此通過構建人行為模型以達到照明節(jié)能的效果會顯現(xiàn)出其兩大弊端，如果將調(diào)控靈敏度提升，在人員往來頻繁區(qū)域其燈具可能會產(chǎn)生頻繁開關的現(xiàn)象，更不利于節(jié)能，而若是降低靈敏度，則會造成燈具常開或常關的結(jié)果，導致其節(jié)能意義不明顯。1.4主要研究內(nèi)容 在實際生活場景中，辦公建筑中占比空間最大，人員最多的區(qū)域為公共辦公區(qū)，由于其公共區(qū)域多，人員往來頻繁燈特點，其照明系統(tǒng)并不適合燈光的頻繁調(diào)控，這種情形下系統(tǒng)的運行既會造成能源浪費，又會使得其中工作的人員難以專注。本課題的研究內(nèi)容主要內(nèi)容包括：歸納與提煉光舒適的定義，搜集相關的標準與規(guī)定。充分利用可以查詢到的資料、文獻等，以更多的了解到我國辦公建筑目前的室內(nèi)照明狀況，建筑的主要使用者對于光舒適的主觀感受，并確定室內(nèi)工作人員所認為的光舒適包含哪些方面，找出室內(nèi)員工對室內(nèi)光環(huán)境的關注點，以便于提出模型及方案。以辦公建筑中的典型空間為研究對象，分析其中室內(nèi)照明系統(tǒng)的特征。從照明控制系統(tǒng)的幾種控制方式中，分析探討出影響照明系統(tǒng)能耗的諸多因素。根據(jù)辦公建筑的實際照明需求，保證照明系統(tǒng)高效合理地使用能源，本課題將基于光環(huán)境舒適性的影響，考慮節(jié)能要求，設計適用于辦公室內(nèi)的照明方案，以實現(xiàn)節(jié)能的目標。2辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境分析二辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境分析2.1辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境的特點辦公室內(nèi)的光環(huán)境是由多個相關的因素共同組成的。通過查閱資料與實地觀察發(fā)現(xiàn)，除了自然光照之外，人工照明的類型和形式，遮陽設施餓類型，遮陽設施的開閉，工作人員的行為習慣及室內(nèi)各表面的反射率等都與光環(huán)境有很大關系。尤其在綜合辦公區(qū)中，集合了單位公司大量的日常活動，包括呼叫中心、服務臺等，他們都是公共空間辦公室，因此，設計一個明亮和溫和的光環(huán)境可以創(chuàng)造一個有利于提高工作效率的環(huán)境，同時也能滿足人們對光照舒適性的需求。人工照明方式通常被作為辦公室中白天増加室內(nèi)照度的方法，而其照明控制的方式有很多種，且不同的控制方式優(yōu)點不盡相同，最常見的控制方式有：智能控制、手動控制、BA控制等。2.2辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境問題分析通過查閱資料與實地走訪可以發(fā)現(xiàn)，當前國內(nèi)辦公室內(nèi)光環(huán)境普遍具有以下幾個特點：1.室內(nèi)燈光的照度不足，光照均勻度不佳?，F(xiàn)代的辦公建筑很多都是大進深與大空間，并且?guī)缀醵疾捎脗?cè)窗進行采光，使得離窗戶較遠的建筑內(nèi)部空間存在照度不足光線昏暗等問題。然而到了夏季時，陽光的照射又會導致臨窗位置受到過強的光照，從而與室內(nèi)光環(huán)境形成光照不均勻的現(xiàn)象，導致辦公人員易于出現(xiàn)視覺疲勞，從而降低工作效率；2.臨窗位子易于產(chǎn)生眩光。由于現(xiàn)代的辦公建筑大都采用了玻璃幕墻的設計，加之樓與樓的間距不大，在夏季光照強時各樓面之間容易出現(xiàn)反光現(xiàn)象，從而導致大型光斑的產(chǎn)生，因而導致臨窗位子易于產(chǎn)生眩光。為減輕光照影響，室內(nèi)不得不采用拉窗簾的辦法，而這則又影響到其天然采光效果。同時，現(xiàn)代辦公樓的辦公設備離不開計算機，而計算機的屏幕有著較高的反射率，導致光線從電腦屏幕上反射出來，引起眩光；3.缺少照明控制策略。辦公樓中照明系統(tǒng)全天滿負荷狀態(tài)運行的情況隨處可見，沒有根據(jù)室內(nèi)辦公人員的需求對照明系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，僅僅是始終滿足工作狀態(tài)下的照明需求，不僅導致了人們對視覺滿意度的降低，同時導致浪費了大量的能源。2.3辦公建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)的控制方式分析目前國內(nèi)辦公室的照明控制系統(tǒng)主要分為傳統(tǒng)控制方式、BA控制和智能照明控制方式。傳統(tǒng)的控制方式主要是經(jīng)由照明配電箱，以手動調(diào)節(jié)開關的形式簡單地控制某個照明燈具的開閉，想要實現(xiàn)遠距離的控制需要在回路中通過串入接入器的方式來實現(xiàn)。傳統(tǒng)控制方式的主要優(yōu)點是其在接線和安裝時比較簡單，實現(xiàn)成本也比較低。其主要缺點之一就是由于這種控制手段和方式較為分散，難以在真正意義上實現(xiàn)集中控制，并且由于手動開關直接與220V電壓相連，一旦與電壓相連地線路出現(xiàn)問題，可能會直接威脅到操作人員的生命安全，相對于其他的控制方式來說危險性較高。從節(jié)能角度出發(fā)，傳統(tǒng)控制方式由于其照明系統(tǒng)中燈具的開關完全由人去控制，導致采取傳統(tǒng)控制方式控制照明的樓宇中常常會出現(xiàn)大量燈具全天開啟狀況，浪費了大量的能源。BA控制是將照明控制納入建筑物自動控制系統(tǒng)，是以電氣觸點來實現(xiàn)分區(qū)控制、定時開關、中央監(jiān)控等功能。而且其相對于傳統(tǒng)的控制模式，BA控制方式能夠很輕易地實現(xiàn)對照明燈具的遠程控制。同時，在將其整合到BA系統(tǒng)中以后，就可以有效地對相應燈具的打開或關閉狀態(tài)進行監(jiān)控。然而BA系統(tǒng)的控制方式依然存有一些缺陷，由于其控制功能設計相對來說比較簡單，基本上只可以實現(xiàn)簡單的分區(qū)照明控制及自動定時開閉地功能，同時，由于其本身對BA系統(tǒng)有著很強的依賴性，當BA系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，所對應的照明控制系統(tǒng)也會因此而受到一些相應影響。智能控制是近年來照明系統(tǒng)控制的主流技術，通常是指無需人為干預即可自主驅(qū)動智能機器并實現(xiàn)對目標的自動控制的技術，通常以控制理論、自動控制、網(wǎng)絡通信等學科為基礎，通過對所需信息的采集與計算處理，最終實現(xiàn)控制需求。相較于傳統(tǒng)控制與BA控制，智能照明控制有著全自動化、克服頻閃、更加節(jié)能與便于管理的優(yōu)勢。通過系統(tǒng)管理人員對照明工作狀態(tài)的設置，可以更好的維持室內(nèi)照度，使其始終保持在恒定的照度值附近，達到更好的照明效果的同時，也取得了節(jié)能效果。通過上述分析可知，智能照明控制系統(tǒng)在諸多方面有著較為明顯的優(yōu)勢，伴隨著大眾對節(jié)能認知的逐漸加深，以及能源獲取成本變高，智能控制的普及將成為大勢所趨。2.4點光源照度計算模型對于建筑光環(huán)境空間中的人造立體光源，當其為一個類似橢圓形的軸向發(fā)光體且其直徑要小于光源至受照面垂直距離的1/5，或當其為線性發(fā)光體且長度小于照射距離（斜距）的1/4時，則可將該光源視為點光源。為了簡化計算，將環(huán)境空間理想化，并假設室內(nèi)各個墻面的反射系數(shù)對計算點的照度影響甚小，忽略不計，如下圖所示，根據(jù)照度學的相關公式可得式1-1。圖1-1點光源照度模型圖dΦ=Iθ式1-1中，dΦ是面積元dAn上的光通量，Iθ是光源照射方向上的光強，dω是面積元dEn=dΦdAn=I而Eh為法線方向照度En在水平方向上的投影照度，即光源S在水平面上計算點P處的照度，Eh=Encosθ此外，對于圖1-1中光源S對計算點P之間得距離L，可通過空間立體幾何的算法求解，式為：COSθ=zi?在實際的應用中，由于燈具的實際配光照度曲線都通常是按照光源光通量為1000lm來給出的，因此在對配光燈具進行實際照度的計算時就需要通過綜合考慮燈具的實際光通量Φ以及維護系數(shù)K，則式1-3可將其寫成：Eh=通過以上1-1~1-5式可對室內(nèi)任一個計算點，任意單個燈具的照度進行計算，其真實照度即是其空間中所有燈具對計算點照度貢獻值的疊加。因此，當室內(nèi)有m個燈具時，計算點P處的照度如下式1-6計算所得：E=E1h+E2h+...Enh...+2.5本章小結(jié)本章介紹了光環(huán)境的特點及當前建筑室內(nèi)光環(huán)境中存在的問題，之后將照明控制系統(tǒng)的幾種類型，包括傳統(tǒng)控制、自動控制以及智能控制，結(jié)合其控制方式，對其優(yōu)缺點進行了比較與分析。貫穿照明控制系統(tǒng)發(fā)展階段的節(jié)能理念與本文研究出發(fā)點相契合，系統(tǒng)中蘊含的設計理念為能耗影響因素的分析指引了方向。在此基礎上，介紹點光源照度的計算方法，為后續(xù)的研究路程做好鋪墊。3辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境舒適度分析三辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境舒適度分析3.1室內(nèi)光環(huán)境舒適度的概念3.1.1光舒適度定義舒適的光環(huán)境能為人們的精神狀態(tài)以及心理感受帶來積極方面的影響。在生產(chǎn)、工作和學習等場所中，良好、舒適的光環(huán)境不僅能使人們降低疲勞感，并且可以提高工作效率與工作質(zhì)量；在用來休息、娛樂等公共場所中，合適地光環(huán)境能夠根據(jù)需求創(chuàng)造出輕松、優(yōu)雅、愉悅或莊重嚴肅的氣氛[17]。無論在哪類建筑中，光環(huán)境都是其重要的組成部分，如何營造出舒適的光環(huán)境，提高視覺舒適度，在建筑光學中一直被作為主要課題來研究。因此，探討光舒適的定義是解決該課題是首要目標。以當前的研究成果來講，目前普遍認為光舒適包含兩方面意義。首先，從字面含義來說，光舒適就是能使身處其中的使用者感到舒適的光環(huán)境。但人的感覺具有很強的主觀性，其隨著每個人的個體標準要求的不同，所體會到的主觀感受也會隨之變化，因此從每個使用者個體的主觀感受出發(fā)來評價光舒適是難以得到準確指標的。同時雖然目前還沒有絕對有效的證據(jù)能夠表明光舒適與室內(nèi)使用人員的工作生產(chǎn)效率存在直接關系，但改善辦公室內(nèi)的光環(huán)境則一定能夠提高室內(nèi)工作人員的舒適性[18]。從另一角度來講，天然光與人工照明共同構成了室內(nèi)的光環(huán)境，在不同室內(nèi)空間中由于采光量和光線分布各不相同，不同型號的人工照明燈具之間其光譜發(fā)射率甚至天差地別，兩者共同構成的室內(nèi)光環(huán)境效果也就會存在較大差距。由此可以發(fā)現(xiàn)光舒適的影響因素眾多，因此其客觀的權威定義是難以找到的。通過研究相關文獻，近年來，國內(nèi)外學者對于光舒適的研究指標可以總結(jié)歸納為下述幾方面：照度、光均勻性、顯色性和炫光指數(shù)。其具體分劃指標見表1-1[19]：表1-1光舒適評價指標采光數(shù)量評價指標采光分布評價指標炫光指數(shù)評價指標采光質(zhì)量評價指標照度亮度均勻性亮度顯色性采光系數(shù)照度均勻性亮度比色溫全天然采光時間百分比有效照度比(DGI）3.1.2光舒適量化評價指標量化性質(zhì)的指標標準是指能夠通過使用各種光學測量儀器進行標準定量測量或通過數(shù)學計算所能夠獲取的測量數(shù)據(jù)標準。近年來相國家部門通過組織相關領域的專家學者制定和出臺了《GB50034－2013建筑照明設計標準》和《GC50033－2013建筑采光設計標準》，標準中明確規(guī)定了適用于我國地各種類型的建筑光環(huán)境基本設計與評價指標，且明確規(guī)定了“采光設計應該做到技術先進、經(jīng)濟合理、并有利于視覺工作與身體健康”。通常認為室內(nèi)光環(huán)境的舒適度量化標準應該滿足以下幾方面：照度水平、亮度比、色溫與顯色性、炫光干擾[16]。對于不同應用類型的場所來說，其對于照度值的需求也不同，需要的照度值并非越高就越好。有研究表明，光照照度水平的增加能夠?qū)σ曈X效果的改進達到一定的程度。適宜的照度水平所指為在某種工作環(huán)境下，大多數(shù)人都能夠感到較為滿意且能夠保證工作效率的照度值。在我國《GB50034－2013建筑照明設計標準》中給出了具體的照度值如表1-2[20]。除了應滿足相應照度值外，適宜的照度水平還應包括室內(nèi)昭度分布均勻。照明設計標準中規(guī)定，辦公室、閱覽室等工作的房間照度均勻度應不低于0.7，作業(yè)面周圍均勻度不應低于0.5。表1-2辦公建筑照明標準值（來源：建筑照明設計標準）房間或場所高度(m)參考平面照度標準值（lux）普通辦公室0.75水平面3高檔辦公室0.75水平面500會議室0.75水平面300視頻會議室0.75水平面500接待室、前臺0.75水平面200服務大廳0.75水平面300設計室實際工作面500文件整理、復印、發(fā)行室0.75水平面300資料、檔案室0.75水平面200（1）亮度比在工作場所中，不僅工作時所面對的對象，工作面、天花板、墻、窗和照明燈具等也都會直接地進入到每個身處其中的工作人員視線中,這些物品的亮度水平共同地構成了周圍視線地適應的亮度。如果其與視線中心照度的亮度之比太高,就有可能為眼睛造成負擔,使眼睛產(chǎn)生疲勞或炫光感,降低其視覺功能。長期地工作在這種燈光環(huán)境中,不僅會導致工作效率下降，甚至可能會對工作在其中的部分人員的身心健康產(chǎn)生一定程度上的不利影響。不舒適地亮度比還會使人對室內(nèi)空間形象產(chǎn)生不好印象。因此,室內(nèi)主要的表面都需要具備合理的亮度分布。通過相關調(diào)研表明，在工作房間內(nèi)工作臺的周圍亮度應盡可能地低于工作臺亮度，但不應低于工作臺亮度的三分之一。（2）色溫與顯色性我們通常以色表和顯色性這兩個指標來評價光源的顏色質(zhì)量。光源的色表即人們用肉眼看光源時直接看到的顏色，顯色性即光源發(fā)出的光照射到物體表面時所產(chǎn)生的客觀視覺效果。當不同顏色的物體被燈光照射后所產(chǎn)生視覺效果和標準的光源照射產(chǎn)生效果一致，則該光源的顯色性被評價為良好，相反的，當物體被燈光照射后在視覺效果上與標準效果不同，有顏色失真效果，則該光源的顯色性為較差。不同光源其光譜也不盡相同，導致了不同光源間的色表和顯色性也會有所差別。比如當不同光源的光譜不同時，雖然可能會具有相同的色表，但顯色性卻可能天差地別，但有些情況下色表完全不同的光源也很有可能具有相同的顯色性。人們所需求的舒適度和色溫有著密切的關系，往往色溫越高，舒適度就越高。同時光源地顯色性對于營造良好的室內(nèi)環(huán)境氛圍也很重要。CIE對室內(nèi)照明中常見地光源色溫分為三類，其中對于辦公建筑顯色性與色溫要求見表1.3。表1-3辦公建筑顯色性和色溫表（來源：建筑環(huán)境學）用途色溫（K）顯色性Ra色表辦公室3300-530060-80中間（3）炫光干擾當人們直接或間接地（指反射等方式）看到燈具、自然光等亮度極高的光源，亦或視野中地某一局部地區(qū)前后發(fā)生了過大的亮度變化時，我們就會感受到炫光。炫光不僅能夠損壞視覺，引發(fā)厭惡、不舒服甚至短暫失去視野。同時其也是導致視覺疲勞地重要原因之一。因此，在對室內(nèi)照明進行設計時應將炫光控制在允許范圍之內(nèi)。依據(jù)《GB50034－2013建筑照明設計標準》中規(guī)定，在視覺顯示終端的工作場所中，與燈具中垂線成65°~90°范圍內(nèi)的燈具，其平均亮度限值應當符合表1.4的規(guī)定。表1-4燈具平均亮度限值（cd/m2）（來源：建筑照明設計標準）屏幕分類燈具平均亮度限值屏幕亮度大于200cd/m2屏幕亮度小于200cd/m2亮背景暗字體或圖像30001500暗背景亮字體或圖像150010003.2辦公建筑室內(nèi)光舒適影響因素分析影響室內(nèi)光舒適的要素主要有三個，即天然光、人工光源和使用者，這三者之間相互作用。天然光相較于人工光源有著不可替代的強大優(yōu)勢，其顯色性好，光效高，而又富于動態(tài)變化，適當?shù)囊胱匀还庥欣谔岣呤覂?nèi)光環(huán)境整體評價，但自然光也有著其自身的不足之處，由于自然光本身也具有不穩(wěn)定性，不均勻性，以及容易產(chǎn)生眩光等的特性，比如容易受到天氣和時間季節(jié)燈因素的影響，因此很多時候僅靠自然采光很難達到室內(nèi)光舒適的要求，而這時則需要引入人工光源，以填補自然采光的不足。而人工光源的品牌、型號等各因素又需要根據(jù)需求進行選取，因此人工光源不確定性及對于室內(nèi)光環(huán)境的影響也很大。使用者即室內(nèi)光環(huán)境的使用人員，使用人員的位置與人工光源和天然光又互相影響，共同塑造了室內(nèi)光環(huán)境。3.3辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境舒適度需求分析辦公建筑中，對于營造舒適地光環(huán)境，往往需要通過照明的方式、燈具以及光色的種類選擇與設計,以營造舒適的辦公用光環(huán)境,優(yōu)化辦公空間光環(huán)境質(zhì)量。 通過查詢相關資料分析，在辦公建筑中，上午上班時段和傍晚時段為員工對照度需求最強，而在午間，大多員工會選擇睡眠等方式對身體進行放松，上班前與下班后，如無特殊原因，人們不再需要工作所需的光照條件。因此從需求角度來講，舒適的室內(nèi)光環(huán)境不應僅僅是滿足工作所需，還應滿足在不同時段建筑使用人群的實際需求，最后通過室內(nèi)的合理配光，使辦公人員減輕燈光造成的視覺疲勞。3.4本章小結(jié)本章通過研究光舒適的定義，詳細地將辦公建筑室內(nèi)光舒適的量化指標進行了介紹，總結(jié)與分析，基于光舒適的概念及指標，探討了影響室內(nèi)光環(huán)境舒適度的因素，包括：天然光、人工光源、使用者，以及他們之間互相影響的關系。最后提出了室內(nèi)光環(huán)境舒適度的需求，即不同時段室內(nèi)辦公人員所需求的光環(huán)境不同。根據(jù)其實際需求進行配光設計，能夠使得研究成果在基于辦公人員的需求之上，滿足光環(huán)境的舒適性。4辦公建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)節(jié)能設計四辦公建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)節(jié)能設計4.1照明系統(tǒng)能耗及影響因素分析伴隨著我國照明技術和控制系統(tǒng)的逐漸發(fā)展和全球化的進行,以及2008年世界性能源危機之后,人們在設計照明系統(tǒng)時,不僅要充分考慮到照明的環(huán)境,還必須從社會和經(jīng)濟學的角度來充分考慮到照明系統(tǒng)的性能與成本問題。對于辦公建筑的照明能耗來說，其主要的影響因素頗多，有如室外的自然光、室內(nèi)的人工照明光源類型和其排布方式的設計、照明系統(tǒng)控制方式、對應的輸電線路功率及能耗、室內(nèi)人行為等等。明確以上因素，并于其對照明系統(tǒng)能耗的影響方式及影響程度進行定量分析，將為建筑前期的照明設計階段提供一定效益。通常我們將照明系統(tǒng)能源消耗的影響因素大致大致地劃分為主要因素和次要因素。比如在照明系統(tǒng)的運行過程中，PWM調(diào)光輸入的大小、天氣情況等變動不會對輸電線路的功率和電能消耗造成較大波動，因此這些變動能影響到的系統(tǒng)總能源消耗量非常微小，而系統(tǒng)的能耗相對來說是穩(wěn)定不變的；其次，墻壁反光系數(shù)和窗戶的透光率也無法對照明系統(tǒng)的能源消耗產(chǎn)生直接實質(zhì)上的影響，因此將這些因素歸于次要因素。而在照明系統(tǒng)的設計過程中，不同類型的燈具、室外自然光照度及照明系統(tǒng)的控制方法這些都是會直接影響到照明系統(tǒng)能源消耗的問題，由此將這些歸為影響能耗的主要因素。4.1.1不同燈具類型與照明能耗的關系照明燈具的電能消耗是現(xiàn)代建筑照明系統(tǒng)中能耗的主要影響因素之一，因而在設計之初對照明燈具的合理選擇，于建筑照明節(jié)能而言有很大的意義。同時，選擇合適的燈具可以更大地發(fā)揮出照明光源的作用。在施工過程中，一旦建筑中所使用的燈具被確定下來，那么之后就只能夠以采取更高效與更適合的照明系統(tǒng)的控制方法來達到節(jié)能目的了。因此，為了使照明系統(tǒng)中的能耗問題得到改善，在照明設計地初期階段就應對燈具有適宜的選擇。在目前的燈具市場中，其種類十分繁雜，不同的燈具其效率也不盡相同。在一般的建筑內(nèi)主要應用控照型和帶保護罩的照明燈具，其中，敞開式照明燈具反射率為75%，透明式照明燈具反射率為65%，而磨砂保護罩類型的燈具其反射率卻只要55%，以對應應用到不同場所規(guī)定的照明度要求?，F(xiàn)如今由于節(jié)能得到了更多的重視，因此近幾年越來越多的擁有高效、節(jié)能性質(zhì)的照明燈具正被應用于建筑物照明系統(tǒng)的設計當中。高效節(jié)能照明燈與普通燈具相比，其照度值得到了1~3倍的提升，同時其使用壽命也得到了延長。在此基礎之上，高效節(jié)能照明燈具的光污染更低，紫外線反射率也較低，光衰程度也比普通燈具低，因此是一種良好的照明燈具。本文通過查閱相關資料，得到以下常用燈具數(shù)據(jù)對比。表4-1燈具數(shù)據(jù)表燈具名稱功率（W）光通量（lm）整流器（W）效能（lm/W）普通環(huán)形熒光燈221250無56.8T8標準直管熒光燈161350467.5T5熒光燈282790487.1LED（大功率）181600無88.8LED（嵌入式筒燈）807800無天然光與照明能耗的關系窗戶、幕墻等是建筑室內(nèi)的主要采光入口，室外天然光由此參與到影響室內(nèi)的光環(huán)境[21]，當室內(nèi)自然光在日常使用中由于受到照明的時間及場合條件限制,無法實現(xiàn)室內(nèi)的照明效果,就需要在室內(nèi)開啟相應的人工光源以使得室內(nèi)的燈光環(huán)境得到改善,為室內(nèi)辦公人員提供舒適、穩(wěn)定的光環(huán)境。室外的自然光會隨著時間變化，如月份、季節(jié)的改變，從而表現(xiàn)出不同的光照度,例如從日照時長角度來說，夏季日照時長會明顯高于冬季的日照時長，因而對于照明系統(tǒng)來說，其在夏季的正常運行時間就應明顯少于冬季時該照明系統(tǒng)所正常運行的時間長度。日照的時常以此方式，間接地影響到各建筑中照明系統(tǒng)的能耗。4.1.3控制方法與照明能耗的關系對于不同類型的建筑物或不同的房間來說，由于其用途或使用功能并不相同，為營造一個健康、舒適、節(jié)約低碳的照射光環(huán)境，這就使得各種建筑物的照明設備和系統(tǒng)都應依據(jù)一個規(guī)范的照度指示標準,以充分利用自然光，人工光源對照度進行補足為原則，采用不同的照射量和控制策略以達到活動所需。采用不同的照明控制方式可以達到不同的節(jié)能效果[22]。照明控制方法將照明系統(tǒng)的控制要求不同作為依據(jù),分為自然光控制和人工照明控制兩個方面。(1)自然光照度控制需求天空中散射而出的自然光進入到建筑空間中而成為了建筑光環(huán)境的一部分。為滿足在一般性建筑空間中人員所需的照度值要求，當自然光照度過低時，需要依據(jù)GB50034《建筑照明設計標準》中照度和照明均勻度的相關標準，對室內(nèi)光環(huán)境使用適當?shù)闹悄芑彰骺刂撇呗?，對應開啟適當?shù)氖覂?nèi)照明來補足照度；當自然光照度過大時，可以調(diào)節(jié)遮陽百葉簾的位置或角度以降低自然光照射。(2)人工照明照度控制需求人工照明作為是辦公建筑室內(nèi)照明的重要組成部分，無論在自然光照度充足或不足的狀態(tài)下，人工照明都有其不可替代的作用。如室內(nèi)臨窗位置照度過高，造成與室內(nèi)其他位置光差過大時，通過開啟人工光源對照度差進行填補，以減少眩光的產(chǎn)生。人工照明的控制方式中，我們目前主要的控制方式有定時分區(qū)控制、場景控制、混合照度控制和人員控制四種。4.2照明系統(tǒng)節(jié)能設計4.2.1照明系統(tǒng)節(jié)能設計原則1.經(jīng)濟性照明系統(tǒng)設計的其中一個重要原則是提高經(jīng)濟效益。依據(jù)照明設計的要求，在設計中設計人員通常選取更具環(huán)保性的材料以及相關節(jié)能設備，通過減少照明系統(tǒng)的初期成本費用，以在較短的時間內(nèi)更大比例地拿回投入運行的費用。照明系統(tǒng)的初期設計中不僅要重視節(jié)能與環(huán)保，也要盡可能地考慮降低安裝使用過程所產(chǎn)生地資金消耗。在節(jié)能設計的同時，還要結(jié)合投入的資金考慮，不能因投入資金太多而導致費用地嚴重超標。除此之外還應考慮施工和使用過程中產(chǎn)生的不必要的能源浪費，并采取有針對性的節(jié)能措施，例如傳輸線、變壓器以及電氣設備所產(chǎn)生的電能損耗，這些能源消耗不會為建筑功能的發(fā)揮提供任何作用，反而會導致能源的過多耗費，增加成本，因此在以上這些情況中應將的能耗盡可能地降低。2.適用性除經(jīng)濟性原則外，建筑照明節(jié)能的設計還要滿足適用性原則。適用性原則就是指建筑電氣節(jié)能設備不僅需要保障建筑人工環(huán)境所需的能源，為建筑設備的正常運轉(zhuǎn)提供動力，保障用電設施有可靠的容量負荷，還需要對建筑在施工和使用期間的配電進行優(yōu)化設計，科學合理地運用電能。照明方面節(jié)能設計不能因為一味追求節(jié)能而無法保障建筑物的功能。照明設備要能夠為建筑物正常的照明功能提供保障，還需要為建筑提供良好的人工環(huán)境。照明節(jié)能設備也不能妨礙建筑物內(nèi)各運輸通道的正常運轉(zhuǎn)。3.滿足功能需求照明系統(tǒng)的設計還應當將該建筑的用途和行業(yè)等特點作為參考依據(jù)，用以對應地進行設計。例如在工業(yè)建筑中往往需要亮度值大，而又范圍相對比較固定的照明，但在商業(yè)類場所中如購物中心等，則需要色溫較高的照明，以營造出較為溫馨的氛圍。因此，在對照明系統(tǒng)進行設計時應當在滿足其建筑類型對應的需求基礎之上，并且分析清其光環(huán)境都有哪些影響因素，以此來對應地進行照明系統(tǒng)地設計。4.2.2合理擬定照明方案在照明設計中，對照明方案進行科學、合理的設計是實現(xiàn)建筑照明系統(tǒng)節(jié)能的一個必不可少的條件。為了能夠使照明方案更加優(yōu)化，我們在設計時一般需要從以下兩個方面出發(fā)。第一，不能只注重于照明設計或設備的新穎，一味追求潮流，而忽略實際的照明需求，使得其難以滿足對應場所的照度所需，即應遵循實用性原則。比如在為天然采光比較充足的屋子設計照明系統(tǒng)時，應當更多地利用天然光去滿足室內(nèi)照度所需，從而適當?shù)販p少照明設備；而在其他類具有相對比較復雜的智能系統(tǒng)的建筑空間中，應盡量選擇混合照明的控制方式。最后，在設計中應以國家規(guī)定和行業(yè)規(guī)范作為基礎，參照《建筑照明設計規(guī)范》對照明系統(tǒng)進行合法、合理的設計。4.2.3運用高效光源在照明系統(tǒng)設計中，高效的光源通常不僅能夠帶來更好的照明效果，還能為建筑節(jié)能助力，因此就需要對照明燈具的選擇進行比較全面的思考。我們在設計之時應當在了解建筑內(nèi)相關情況的基礎上，結(jié)合實用角度進行合理的光源選擇。在對光源進行選擇時，首要就應該考慮該光源能否滿足該建筑使用者的照明需求。通常情況下，當燈具的安裝高度較低時，一般選取熒光燈來照明，安裝高度較高的話就選金鹵燈類型。根據(jù)《建筑照明設計標準》中的規(guī)定，普通辦公室照明功率密度LPD現(xiàn)行值為11W/m2，目標值為9W/m2，對應照度值為300lx。LPD限值是國家依據(jù)節(jié)能方針從宏觀上作出的規(guī)定。因此要求照明設計中實際的LPD值應小于或等于標準規(guī)定的LPD最大限值。如果相等，說明是“合格”的設計；如超出，則是“不合理”設計。因此要求設計師努力優(yōu)化方案，力求降低實際LPD值，使之小于，甚至大大小于規(guī)定的LPD值，做到“良好”或“優(yōu)秀”的節(jié)能設計。LPD值與平均照度、光效、利用系數(shù)與維護系數(shù)相關，其關系表達式為LPD=Eavη式中Eavη——光源的光效U——利用系數(shù)K——維護系數(shù)根據(jù)相關規(guī)定，辦公室、學校類—包括辦公、會議室、教室、文檔、閱覽等，采用筒燈。利用系數(shù)U取0.6，維護系數(shù)K取0.8。因此，為降低LPD以達到節(jié)能設計的目的，應選擇高效光源和燈具，設計的照度計算值可低于規(guī)定的照度標準值，但不應低于其90%，適當降低燈具安裝高度，以提高利用系數(shù)。因此，本文在設計之初考慮到降低功率密度值的需求，將LPD值估值為5左右，根據(jù)公式可求得光效應在125左右，通過燈具型號的選擇，以及辦公區(qū)域要求的燈是低對比度高舒適型，最終選取深藏防眩且光效為100的EVERFINE-LEDQD07280MA筒燈（西鐵城）與MediaMPB72T12060Z面板燈，燈具信息如下圖4-1。圖4-1燈具信息圖4.3照明系統(tǒng)節(jié)能方案不同時間段，辦公建筑內(nèi)員工對于照明條件需求不同，因此，本文將室內(nèi)照明系統(tǒng)以智能控制的方式，將其分為四個模式：工作模式、午間互動節(jié)能模式、正午下午節(jié)能模式、休息節(jié)能模式。工作模式：在上午工作時間內(nèi)，天然光光照強度由弱轉(zhuǎn)強，為不造成因室內(nèi)與室外照度差較大引起眩光等不適，應在上午工作時間段內(nèi)應提高照度，使室內(nèi)照明系統(tǒng)工作在一個穩(wěn)定的照度上，室內(nèi)所有燈具以額定功率運行；午間互動節(jié)能模式：午間時，太陽高度角最大，日照最為強烈，考慮到午間為員工休息時間，因此室內(nèi)照明滿足一般活動場所照度標準值100lx即可，關閉工作臺區(qū)高照度值的平板燈，同時降低洗墻燈照度，以避免眩光產(chǎn)生，僅開啟小功率防眩筒燈；正午下午節(jié)能模式：下午為員工正常工作時間，此時日照充足，故對室內(nèi)照明照度進行下調(diào)，同時關閉裝飾照明用的洗墻燈，在靠近窗戶區(qū)域使用調(diào)光模塊適當降低筒燈與平板燈照度；休息節(jié)能模式：為避免辦公建筑長時間無人而運轉(zhuǎn)在工作模式而增加能耗的情況，在本文解決方案中加入休息節(jié)能模式，該模式下，僅需滿足走廊場所要求的照度標準值100lx，其余燈具關閉，以達到節(jié)能的目的。4.4本章小結(jié)本章通過分析照明系統(tǒng)中燈具類型、天然光及照明控制方法對照明系統(tǒng)能耗的影響，根據(jù)各因素的影響度，結(jié)合照明系統(tǒng)的節(jié)能設計原則，擬定本文對于照明系統(tǒng)的節(jié)能方案。方案中結(jié)合辦公人員在辦公空間不同時間段對于照明條件的不同需求，設計合理的照明方案，并依據(jù)現(xiàn)行《建筑照明設計標準》對功率密度值LPD的規(guī)定，通過計算選取適用的相關燈具，提出照明系統(tǒng)節(jié)能方案。5基于光舒適的辦公建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)節(jié)能設計五基于光舒適的辦公建筑室內(nèi)照明系統(tǒng)節(jié)能設計5.1考慮光舒適度的照明系統(tǒng)模型5.1.1光學軟件DIALuxDIALux由DIAL公司開發(fā)，由于DiaLux燈光模擬軟件的便捷性與實用性，目前在照明行業(yè)中已被國內(nèi)外廣泛使用。DiaLux燈光模擬軟件有著很多實用且強大的功能：1.適用范圍廣。DiaLux燈光模擬軟件可以在室內(nèi)、戶外或街道等場景中完成照明設計，照度計算等數(shù)據(jù)處理，適用性非常廣泛；2.學習成本低，專業(yè)人員與初學者均可通過短期學習進行使用。軟件工作界面的操作邏輯與常規(guī)軟件相似，同時擁有“DIALux燈光精靈”向?qū)Чδ?，可以一步步引導設計人員對相關場所進行設計；3.擁有開放且廣泛的燈具數(shù)據(jù)庫。DIALux的燈具庫目錄中擁有各燈具廠商的相關燈具產(chǎn)品型號和具體的光學數(shù)據(jù)，包括眾所周知的Philips、BEGA、THORN、ERCO、OSRAM等眾多大型公司的燈具，同時將這些燈具集成于Plugin數(shù)據(jù)庫中，以便于查找和使用；4.DIALux能夠自動對設計照明方案中的燈具整理與分類，包括其中的照度、色溫和配光曲線等，進一步提高了設計使用的便捷性；5.自動計算與報表輸出。照明設計方案中，光照度、均勻度、能耗等是照明設計人員時刻關注的數(shù)據(jù)，而通過DIALux強大的計算處理功能，可以自動對需求的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，并生成為報表。5.1.2搭建DIALux模型空間通過查閱相關資料了解到，一般辦公桌尺寸為1400*800*760，中型辦公區(qū)一般可容納20人，據(jù)此本文在DIALUX中搭建尺寸為13.5m*8.5m*3.5m的仿真空間作為中型辦公區(qū)研究對象，將其設為理想化的應用場景，使用DIAlUX軟件繪制該空間。按照國家照明設計要求，以距地面0.85m處為參考面，根據(jù)照度標準實驗中的期望照度設定為300lx。構建模型毛胚圖如下圖5-1(a)所示。將可供20人使用的辦公桌置入模型，并配備討論區(qū)與過道，生成模型圖5-1(b)。圖5-1(a)三維空間圖圖5-1(b)模型圖建模完成后，計算可得其面積為108.14㎡，為了更好地對燈具數(shù)量及位置進行把控，查閱照度與燈具關系方程如下：Eav=式中Eavφ——每盞燈具地光通量U——利用系數(shù)A——房間面積K——維護系數(shù)根據(jù)上式，可算得共需筒燈62個，平板燈18個，通過燈具的排列，使工作面照度值達到標準300lx。空間中燈具的排布如圖5-2所示。圖5-2燈具位置圖5.1.2照明方案模擬在搭建基礎模型后，繼續(xù)在模型上優(yōu)化，以0.75m為工作面，構建典型辦公區(qū)模型。設定并添加燈光場景，以工作模式為例，為提供充足的照度，將燈具狀態(tài)設定為全開，得到工作模式照明效果如圖5-3。圖5-3工作模式照明效果圖在此基礎上，選擇添加燈光場景。場景設定參數(shù)為：1.午間互動節(jié)能模式下，關閉工作臺上方平板燈，打開通道燈亮度并下調(diào)為50%，打開環(huán)境洗墻燈亮度下調(diào)為40%，使得通道照度維持在100lx左右，同時通過調(diào)節(jié)燈光照度以對應午間員工需求，燈光模擬圖參見圖5-4(a)；2.正午下午節(jié)能模式，所有通道燈和工作區(qū)域平板燈亮度下調(diào)為60%，燈光模擬圖參見圖5-4(b)；3.休息節(jié)能模式，關閉工作面平板燈，保留通道部分燈光并將亮度下調(diào)至60%，滿足一般通道照度標準，燈光模擬圖參見圖5-4(c)。圖5-4(a)午間模式燈光模擬圖 圖5-4(b)下午模式燈光模擬圖圖5-4(c)節(jié)能模式燈光模擬圖5.2照明系統(tǒng)光環(huán)境舒適度結(jié)果分析在模型基礎上分別添加進午間互動節(jié)能模式、正午下午節(jié)能模式、休息節(jié)能模式，并計算照度，得到照度計算平面圖分別為圖5-3(a)、(b)、(c)、(d)。圖5-3(a)工作模式照度平面圖圖5-3(b)午間互動節(jié)能模式照度平面圖圖5-3(c)正午下午節(jié)能模式照度平面圖圖5-3(d)休息節(jié)能模式照度平面圖圖5-3各模式下照度平面圖為便于觀察不同模式下照度變化情況，此處繼續(xù)利用DIALUX的\t"/item/%E4%BC%AA%E8%89%B2%E5%9B%BE/_blank"數(shù)位\t"/item/%E4%BC%AA%E8%89%B2%E5%9B%BE/_blank"影像處理技術來將灰階影像的\t"/item/%E4%BC%AA%E8%89%B2%E5%9B%BE/_blank"圖片轉(zhuǎn)換成為\t"/item/%E4%BC%AA%E8%89%B2%E5%9B%BE/_blank"全彩的彩色影像，得到其偽色圖如圖5-4(a)、(b)、(c)、(d)所示，對應偽色圖照度分級表如圖5-5。圖5-4(a)工作模式偽色圖圖5-4(b)午間互動節(jié)能模式偽色圖圖5-4(c)正午下午節(jié)能模式偽色圖圖5-4(d)休息節(jié)能模式偽色圖圖5-4各模式下偽色圖圖5-5偽色圖照度分級結(jié)合以上各模式下計算得出的照度平面圖及偽色圖，驗證了方案基于光舒適的設計，即工作模式下，辦公桌工作臺位置照度達到300lx標準，工作臺周圍照度為250lx，滿足工作臺地周圍亮度低于工作臺亮度且不應低于工作臺亮度地1/3，通過防眩筒燈即防眩平板燈的選擇，即舒適的亮度比，有效控制了眩光的出現(xiàn)，滿足光舒適需求；午間互動節(jié)能模式下，在走廊區(qū)域照度值為100lx-300lx，工作臺區(qū)域則盡量降低照度，滿足午間休息與臨時活動的需求；正午下午模式下，在靠近窗戶區(qū)域依靠天然光填補照度，工作臺照度依然為300lx標準值，通過燈具3991K色溫值的選擇，滿足光舒適需求；休息節(jié)能模式下，工作臺區(qū)平板燈全部關閉，工作臺區(qū)照度降低，但走廊區(qū)域照度依然滿足100lx以上的標準，滿足使用需求。5.3照明系統(tǒng)能耗結(jié)果分析在對各照明方案配置后，使用DIALUX軟件對各模式能耗進行計算，計算結(jié)果統(tǒng)計如下圖5-6(a)、(b)、(c)、(d)。圖5-6(a)工作模式能耗結(jié)果圖5-6(b)午間互動模式能耗結(jié)果圖5-6(c)正午下午節(jié)能模式能耗結(jié)果圖5-6(d)休息節(jié)能模式能耗結(jié)果圖5-6能耗計算結(jié)果對以上四種模式能耗結(jié)果分析可知，相較于辦公區(qū)長期運行于工作模式或滿功率狀態(tài)下，在滿足基礎照度標準的情況下充分根據(jù)辦公室內(nèi)員工需求對辦公室內(nèi)燈光照明系統(tǒng)進行調(diào)配，可極大節(jié)省電能的無故消耗。5.4本章小結(jié)本章以搭建實驗仿真模型的方式，使用其中的各項數(shù)據(jù)對本文中構建的照明系統(tǒng)模型及照明能耗的節(jié)能性進行了實驗驗證。該模型結(jié)果表明，本文建立的基于建筑光環(huán)境的照明節(jié)能方案，在外界天然光環(huán)境所能提供的光照有限時，使用DIALUX軟件計算各工作臺的照度數(shù)據(jù)依然達到光舒適與節(jié)能的目的。通過對不同時段室內(nèi)辦公人員對照明條件的需求，對室內(nèi)照明系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，能夠在滿足員工于辦公時間段內(nèi)對光舒適需求的同時，在節(jié)能模式下達到基本活動所需的照明條件標準。該模型優(yōu)化了照明方案，且在使用過程中能大幅度降低照明系統(tǒng)的能源消耗。6總結(jié)與展望六總結(jié)與展望6.1總結(jié)伴隨著我國城市化進程得加速，大量建筑如雨后春筍般拔地而起，同時也造成了建筑所產(chǎn)生的能耗在逐年遞增，使得建筑能耗占國家的能源消耗總量占比逐漸增大，因此對于建筑的節(jié)能設計研究工作需要被迫切地展開。相比其他類型建筑而言，辦公建筑數(shù)量占比更多，能源消耗量大，使得其被視為我國建筑節(jié)能方面的重點研究對象。照明系統(tǒng)作為辦公建筑的重要組成部分之一，其能耗也占到了辦公建筑能耗總量的30%以上，具有巨大的節(jié)能潛力。因此，如何結(jié)合建筑光環(huán)境，滿足室內(nèi)工作人員對視覺舒適度所需同時達到照明節(jié)能的目的成為了目前建筑節(jié)能領域相關熱點課題。在實際的工作與生活中，辦公建筑中的照明系統(tǒng)時常在無人時依然處在滿負荷運行狀態(tài)，其不合理照明控制導致了能源的無故浪費。此外，照明系統(tǒng)的設計方案也時常不能滿足室內(nèi)辦公人員的實際使用需求。對于以上情形的分析，本文結(jié)合了建筑光環(huán)境舒適度及其運行方面進行節(jié)能研究，研究內(nèi)容大致為以下三個部分：（1）將辦公建筑作為研究對象，詳細分析探討了其內(nèi)部照明系統(tǒng)的特征。從建筑室內(nèi)光環(huán)境的特點與影響因素進行分析，探討當前辦公建筑室內(nèi)光環(huán)境的問題與需求。（2）以辦公建筑為研究對象，分析了影響照明系統(tǒng)能耗的因素，包括燈具類型對能耗的影響、天然光對能耗的影響和照明控制方法對能耗的影響。為實現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能，本文基于不同時段室內(nèi)員工對照明環(huán)境的需求，提出照明節(jié)能方案：建立四種不同模式的照明方案，通過實際需求進行模式的調(diào)節(jié)，在光照充足時依據(jù)時段選取不同的三種節(jié)能模式，在光照不足或有特殊需求時使用常規(guī)工作模式。（3）從室內(nèi)照明系統(tǒng)模型的角度出發(fā)，本文通過研究室內(nèi)照明系統(tǒng)和建筑內(nèi)部員工實際需求之間的關系，并以環(huán)境整體空間及工作面為研究對象，建立基于光舒適的智能照明方案模型。文中在分析研究燈具選型的基礎上，使用燈光調(diào)配方案并使用DIAlux軟件計算工作面照度，據(jù)此判斷是否符合光舒適與照明標準。在保證期望照度的前提下，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的常態(tài)化節(jié)能。仿真結(jié)果表明：本文研究中所提出的照明解決方案既可以在不同的模式中實現(xiàn)滿足室內(nèi)辦公人員的需求和照度的標準,又可以大幅度地降低對照明系統(tǒng)的資金與能源消耗。6.2展望在本文對于照明系統(tǒng)的研究中，對照明系統(tǒng)的影響因素分析尚不全面，僅采用了從場景方案的角度對照明系統(tǒng)的節(jié)能進行研究，雖然可以達到滿足室內(nèi)人員需求與節(jié)能的目的，但并沒有結(jié)合天然光的具體數(shù)據(jù)深入地分析與研究?；谡彰鞣桨刚{(diào)控與配置的角度進行設計較為粗糙，對能耗進一步節(jié)省的研究仍有待改進。本文建立的基于建筑光環(huán)境的照明節(jié)能模型，僅能對辦公建筑的主要使用人群滿足需求，對高端辦公室等有特殊需求的場所節(jié)能仍有待進一步深入研究。因此，接下來的研究相關工作可以從以下幾個角度開展進行：（1）基于天然光的影響因素分析，將天然光在不同區(qū)域不同季節(jié)為建筑帶來的照度增益進行量化統(tǒng)計，建立標準模型，用以更具體地調(diào)節(jié)室內(nèi)人工照明照度色溫等；（2）基于照明系統(tǒng)特征分析，進一步研究室內(nèi)工作人員地行為等因素對照明系統(tǒng)能耗所產(chǎn)生地影響，建立人員位移模型，結(jié)合相關的感知設備，用以分時動態(tài)地對照明系統(tǒng)節(jié)能進行把控；（3）基于辦公建筑照明系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)，在合理使用不同照明方案的基礎上，對照明系統(tǒng)不同時段人員需求的判斷標準仍有待研究，用以給室內(nèi)辦公人員提供更舒適與節(jié)能的照明方案。致謝參考文獻DorisA.Chi,DavidMoreno,JaimeNavarro.Correlatingdaylightavailabilitymetricwithlighting,heatingandcoolingenergyconsumptions[J].BuildingandEnvironment,2018,132.UlHaqMA,HassanMY,AbdullahH,etal.Areviewonlightingcontroltechnologiesincommercialbuildings,theirperformanceandaffectingfactors[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2014,33:268-279.[3]江億.建筑節(jié)能與生活模式[J].建筑學報,2007(12):11-15.[4]GalasiuAD,VeitchJA.Occupantpreferencesandsatisfactionwiththeluminousenvironmentandcontrols