丁 勇 丁正辽 伍积明 张红川 石小波 杨李宁

(1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045;2.中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400045)

1 引言

建筑日光照明固然是实现建筑节能降耗的有利措施，但值得注意的是，目前建筑基本朝着大型建筑的方向发展［1］，务必会存在建筑的中心区域无法实现日光照明，以及外窗遮阳存在遮阳与采光的矛盾，不得不实行区域人工照明，以满足室内照明标准要求。

我国“十一五”规划明确提出“建设节约型、环境友好型社会”的发展目标。绿色照明工程作为这一目标的实施重要内容之一，其中电光源类型的选择是实施绿色照明工程的重点。中国现行的建筑照明设计标准是2004年12月正式施行的《建筑照明设计标准》(GB50034—2004)，该标准中照度水平相比1992年版的旧标准有较大提高，第一次规定了我国七类建筑主要照明场所的最大功率密度值(LPD)［2］，但又不难发现，和旧版标准相似，标准规定了建筑室内照度指标，并未具体反映某一建筑类型中不同光源类型对室内光环境影响的差异性。同时对于目前提出的“宜居建筑”，强调类似节能建筑的节能性的前提下，更注重对人的“生理”、“心理”舒适性需求，建筑室内应该具备良好的居室环境，其中就包括良好的采光、照明功效［3］。基于以上阐述，本文为了分析普通办公建筑中不同光源类型对室内光环境舒适性的影响以及人员感观反应，以确定适宜的光源选择策略，重点针对目前市场上使用较普遍的14wYPZ220节能灯、60wFSL白炽灯两种光源进行实验研究。

2 内容及方法

2.1 研究目的及方法

为了研究普通办公室内不同类型光源对室内光环境舒适性的影响，主要采用现场测试+问卷调研的方法:我们用物理手段采集室内照度值的同时，对普通办公室内的被调研者现场填写对室内光环境的感受。本次研究主要在人工搭建的照明实验室进行，实验开始前，让观察者进行充分的视觉适应。实验中，通过调节一种光源室内开灯数量，控制室内照度值，并且每次调节后，被调研人员先进行充分的视觉适应，再填写感观感受。

2.2 现场测试及问卷调查

本次实验地点为一办公楼5楼，房间尺寸为7.9m×3.7m×3.5m，面积29.2m2。外窗西北朝向，室内设置空调制冷。房间顶棚中心线的四等分点布置三个圆形灯架，每个灯架上安装有六个灯泡接口，最多可以安装6个灯泡，安装高度为3.2m，对某种光源进行实验时，在这同一灯架上安装上相应的灯泡。照明实验室室形指数RI为0.8。每次调节开灯数量时，保持每个灯架的开灯数量一致，以确保室内照度的均匀度。根据《采光测量方法》 (GBT5699—2008)、《室内照明测量方法》(GBT5700—1985)，室内照度的测试分别在室内进深方向每个典型工作面布置6个测点，每个房间布置了12个点，对相同进深的测点数据进行相加取平均值，测点高度距地0.75m，为办公人员工作面高度。

主观问卷调查采用描述法，包括调查人员的基本信息 (年龄、性别等)、室内照度感、眩光感、光源颜色的主观评价等，照度光感觉投票指标如下表1。

表1 光感觉投票标尺

节能灯实验中，整理得到有效问卷数288份;白炽灯实验中，整理得到有效问卷数份279，此次被调查者基本为在校学生，年龄20～25，男女比例为 3∶1。

3 结果与分析

3.1 节能灯实验分析

1)室内测试参数统计

参考《建筑照明设计标准》GB 50034—2004规定的普通办公室室内照度标准值300lux，如表2，使室内照度基本满足工作照明的要求，同时也为了得到在300lux以下时，人员对室内光环境的反应，通过控制开灯的盏数，调节测试照度值分布在200～300lux。通过对测试及问卷的整理得出，在测试期间，被调查人员所处的室内光环境照度值分布在200～800lux，每个照度区段样本量基本一致。

表2 办公建筑照明标准值［4］

2)人员感观评价分析

通过对本次现场调研的光感觉投票进行分析处理，得到图1不同照度下光感觉投票分布频率，从图中可以看出，室内平均照度小于300lux时，人员投票值分布在－1以下，光感觉评价皆为偏暗。而室内照度在300～400lux之间，有71%的人员评价为正好，而且室内照度值为300～600lux时，人员评价为正好的比例逐步增大，说明在此区间，人员光感觉舒适性随着室内照度的增大逐步提高;当室内照度分布在600～700lux时，人员光感觉随着照度增大，舒适性在降低，而偏亮的光感觉在提高。

图1 节能灯下室内不同照度的光感觉投票频率

为了进一步区分室内光感觉舒适区间，我们把光感觉投票分为三组:投票值为0和1的作为“舒适组”，而把投票值为－3、－2、－1的分为“偏暗组”，投票值为2及以上的为“偏亮组”。结合图2，我们可以按照以上分组情况，从图中可以看出，室内照度E＜310lux，人员投票属于偏暗组;310＜E＜600lux时，属于舒适组;E＞600lux时，人员光感觉投票可以归为偏亮组，由于室内照度＞600lux的样本中人员评价为偏亮的占到了大部分，比例达到了63%。同时，我们可以看出，当420＜E＜600lux，人员全部投票值为1，一致评价为正好，因此室内照度分布在此区间时，人员光感觉最舒适。通过以上分析，我们可以把节能灯下人员光感觉反应区间汇总如下表3。

图2 节能灯下光感觉投票值与室内照度E的关系

表3 节能灯光感觉评价LS与室内照度E关系汇总

3.2 白炽灯实验分析

1)室内测试参数统计

白炽灯实验期间，室内照度同样分布在200～800lux之间，各个照度段样本量基本一致，并且与节能灯实验样本数也基本相同。

2)人员感观评价分析

如图3反映白炽灯下不同室内照度人员光感觉投票情况，相比节能灯，室内照度300～400lux时，还存在18%的人员评价为偏暗，但同样室内照度分布在300～600lux之间时，人员评价为正好的比例逐步增大，人员光感觉舒适性随着室内照度的增大逐步提高，同时又不难看出，室内照度在400～700lux时，人员光感觉评价为偏亮的比例随着室内照度的增大逐步增大，但是在400～500lux和500～600lux之间光感觉为舒适所占比例达到了98.2%和93.2%，而在700～800lux之间仅为39%。因此可以认为当400＜E＜600lux，人员光感觉基本是舒适的，而E＞600lux时，人员基本感觉偏亮。结合图4以及上文光感觉投票分组，可以更直观得看出光感觉投票与室内照度基本上反应一个趋势:室内照度E＜380lux，人员投票属于偏暗组;380＜E＜600lux时，人员投票属于舒适组;E＞600lux时，人员光感觉投票为偏亮组。具体的光感觉反应情况见表4。

图3 白炽灯下室内不同照度的光感觉投票频率

图4 白炽灯下光感觉投票值LS与室内照度E的散点图

表4 白炽灯光感觉评价LS与室内照度E关系汇总

3.3 讨论

通过以上分析以及对比表3、4中普通办公室室内照度较舒适区间，节能灯和白炽灯下室内照度人员光感觉评价存在一定差异性。节能灯光源作用下，光感觉较舒适的照度下限值相比白炽灯降低近90lux，而且两者光源作用下室内照度较舒适区间E存在明显覆盖性，即室内照度较舒适值域 E白炽灯∈E节能灯。

为了寻找两者光源作用下室内照度较舒适区间的差异性的影响因素，本文针对样本中不同光源颜色偏好投票进行分析。图5反映的是室内照度与颜色偏好投票值关系，从图中可以看出，无论是在白炽灯光源还是节能灯光源作用下，人们对光源颜色的偏好与室内照度基本无关，而人员对不同光源颜色的偏好投票存在明显的差异。结合图6，可以看出，人们对白炽灯光源颜色偏好为偏冷色，对节能灯光源颜色较舒适，即使在室内照度较不舒适时，人员仍希望光源颜色维持不变。因此，光源颜色对人员光感觉的舒适性评价影响较显著。不难分析，由于节能灯光源光谱接近于人们更加适应的太阳光光谱，为高色温光源［5］［6］，白炽灯为低色温光源，色表偏暖色，而照明光源的光色与色温可影响人们的主观感觉，产生不同视觉效果［7］。文献 ［8］指出低色温的背景光源只有在极低亮度条件下识别率略高于中高色温光源，但随着亮度的提升，中高色温光源的识别率明显优于低色温光源。为了达到相同的视觉功效以及舒适的光感觉亮度，白炽灯需要以提高室内照度为代价，但又由于白炽灯作为一种热辐射光源［6］，过高的照度易在人体与光源之间产生较强的热辐射，并且辐射光线较强，易形成不舒适眩光，这与被调查者的调查结果一致，在相同的照度下，白炽灯存在眩光较明显的现象。从而白炽灯光源的光感觉舒适区间小于节能灯。

图5 室内照度与颜色希望投票值关系

图6 不同光源颜色偏好投票对比

4 不同光源节能性比较分析

通过前文分析，得出了对于普通办公室，节能灯的舒适性明显优于白炽灯，同时为了了解节能灯的节能效果，下面简要地针对两种光源进行节能性对比分析。以实验办公室为对象，根据灯具的布置，在室内照度都满足照明要求下，应用两种光源的照明用电量进行比较，如表5所示。

节能灯相比白炽灯，照明节能率达到76.7%，每日平均节省电量5.5度，节省电费3.0元。因此，无论从节能出发，还是出于用户经济性考虑，在普通办公室，使用节能灯明显优于白炽灯。随着人们生活水平的提高，人们对室内光环境舒适性的要求也逐步提高，伴随灯具技术的发展，节能灯耗电越趋于低耗，因此，节能灯在办公建筑的应用上将得到进一步推广。

表5 办公建筑应用不同光源节能性对比

5 结论

在普通办公作业下，通过对白炽灯、节能灯对室内光环境的作用影响测试以及结合人员感观问卷调查，得出以下主要结论:

(1)对于不同光源，室内照度舒适区间存在一定的差异性，对于节能灯，人员室内光感觉较舒适的区间为310＜E＜600lux时;白炽灯下为400＜E＜500lux。在达到同样满意的照明效果，节能灯照度可以相应减小，具有一定的节能效益。

(2)针对光源颜色对室内光感觉舒适性的分析，光源颜色偏好与室内照度基本无关，但光源颜色对人员光感觉舒适性评价具有一定影响，这是造成两种光源室内光感觉舒适区间差异的一个因素。

(3)节能灯相比白炽灯，节能率达76.7%，平均每日节省电量5.5度，节能效果显著。

因此，对于办公建筑照明光源的选择，无论从舒适性出发还是从节能经济性考虑，节能灯有明显的优越性，本文旨在为普通办公室内节能灯的推广应用能提供一定的理论依据;同时，人们在选择照度值时，应在国家规定的照度标准的基础上，根据光源类型以及自身进行的视觉工作和活动场所，进行合理的照度值选择，达到绿色照明的要求。

本文主要针对普通办公作业下两种光源对室内光环境舒适性的影响，而对于不同视觉作业下，可能受工作区周边环境、对象不同其要求的识别程度不同等因素影响，人们对光源的舒适性可能不同，因此，在下一步研究工作中，将深入开展不同作业需求下，不同光源对室内光环境的舒适性影响研究。

［1］谭颖.重庆典型公共建筑能耗调查分析与用能特征研究［D］.重庆:重庆大学，2009.

［2］刘虹.我国办公建筑照明设计节能指标的研究制定［J］.中国能源，2005，27(4).

［3］杨李宁.宜居建筑的历史演变及内涵研究［J］，资源节约与环保，2010，1.

［4］中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准 (GB/T 50034—2004).北京:中国建筑工业出版社，2004.

［5］詹庆旋.建筑光环境［M］.清华大学出版社，1988.

［6］李树春.光源漫话 ［J］.现代物理知识，1999.

［7］陈仲林.论健康照明 ［J］.重庆大学学报 (自然科学版)，2000，23(5).

［8］严永红，关杨.白炽灯下T5荧光灯视功效、识别率对比实验研究 ［J］.照明工程学报，2010，21(3)p:70～75.