马秀峰，王立雄

(天津大学建筑学院，天津 300072，China)

引言

随着经济与社会的发展，公共建筑特别是办公建筑的数量急剧增多。很多大型办公建筑由于建筑进深过大，导致天然采光不足，白天工作时间仍然依赖人工照明[1-11]。人工照明的传统设计方法是根据公式计算照度，通过经验选择光源类型，确定照明灯具数量、照明方式等，照明效果图也利用3D max软件渲染后处理。这种设计方式在灯具安装完毕后容易造成照度均匀度差、局部照度值过高、眩光值偏高等缺陷，不仅浪费了能源，同时大大降低了办公环境的视觉舒适度，给办公人员的视力健康造成了很大的损伤。

本文第一作者有幸参与中国建筑文化中心C座办公楼照明优化设计项目，利用专业照明软件DIALux Evo进行办公楼照明环境模拟，经过数次调整参数进行优化并应用，最后形成此文，意在帮助照明设计师开拓视野，并对办公照明设计问题形成一定的参考性和实用价值。

1 办公室照明环境现状

本次照明设计优化项目选取中国建筑文化中心C座标准层平面。经实际测量统计，办公区(本次研究范围)为东西长为11.55 m，南北长为25.85 m，净高为3.6 m的三维空间。照明面积为 257.85 m2，照明空间为 928.26 m3。办公区分为综合办公区和总经理办公室(如图1所示)。

图1 办公平面图Fig.1 Office area plan

根据实测数据，综合办公区照明方式为直接照明，光源采用T5直管荧光灯，每3根灯管为一组，使用一枚镇流器。灯具安装高度为3.60 m(如图2所示)；总经理办公室使用LED型面板灯具，灯具安装高度为3.60 m(如图3所示)。

图2 综合办公区现状Fig.2 Integrated office area status

1)照明能耗。综合办公区使用的灯管总数为36组(每三根为一组)，T5直管荧光灯单根灯管功能为28 W，每组使用一枚镇流器，镇流器功率为4 W,一组灯管总功率为28 W×3+4 W=88 W;总功率为88 W×36=3 168 W；总经理办公室共有3组型灯具，单组功率为18 W，总功率为54 W。因此，办公区总照明功率为 3 168 W+54 W=3 222 W(包括综合办公区和总经理办公室)。

图3 总经理办公室现状Fig.3 General manager office status

2)工作面照度统计分析。综合办公区工作面共设置129个照度采样点。工作面高度设置为0.85 m；总经理办公室工作面照度采样点共设置6个，工作面高度设置为0.85 m。为避免其他光线对测量数据造成影响，选择测量时间为夜间，并将窗户用不透光材料遮挡，屏蔽室外光线，以保证工作面照度测量值的准确性与有效性。

根据工作面照度实测数据(如图4所示)可知，综合办公区工作面照度统计中，300 lx以下的区间共有4组数据；300～400 lx区间共有12组数据；400～500 lx区间共有41组数据；500～600 lx区间共有42组数据；600～700 lx区间共有28组数据；700 lx以上的区间共有2组；平均照度为513 lx；最小照度为145 lx；最大照度为732 lx；最小值/平均值为0.28；最小值/最大值为0.20。

图4 工作面照度测量值Fig.4 Face value measurement

总经理办公室工作面照度统计中， 50～100 lx区间共有2组数据；100～150 lx区间共有3组数据；150～200 lx区间共有1组数据；平均照度为120 lx；最小照度为87 lx；最大照度为153 lx；最小值/平均值为0.73；最小值/最大值为0.57。

3)照明现状存在问题。根据照明环境实际测量值以及办公人员视觉舒适度问卷评价表，可以总结出目前办公区照明环境存在如下问题：综合办公区的工作面平均照度为513 lx，照度值偏高，造成能源浪费；最小值/平均值为0.28，证明照度均匀度较低，导致视觉舒适度较差；柱子旁边的局部照度为145 lx和265 lx，照度值偏低；总经理办公室工作面平均照度为120 lx，照度值偏低，造成室内光环境偏暗，严重影响办公人员正常工作。

2 基于DIALux Evo 软件优化设计环境

利用DIALux Evo软件，根据办公区测量的长、宽、高等数值，将模型按照1∶1的比例建立起来。通过软件的素材功能，将地面和墙面材质选择与办公区现状相同的材质。将地面材质设置为灰色地毯，单位尺寸为300 mm×300 mm，反射率为30%；墙面材质设置为9010纯白色，喷漆效果，反射率为86%；天花材质设置为9003灰白色，喷漆效果，反射率为70%。

为提高光环境模仿精确度，考虑家具材质的反射率，因此将建立好的办公区模型内添加桌椅等家具。综合办公区共有办公桌54套；总经理办公室办公桌1套(如图5所示)。

图5 家具布置效果Fig.5 Furniture layout effect

1)优化过程。将模型建立完毕后，利用软件布置灯具功能选择灯具。原始灯具尺寸为1 200 mm×600 mm，在选择新灯具时，考虑与原始灯具及吊顶形成模数并匹配，减少吊顶更换工作量，最终确定采用的灯具型号为NLED4204型办公侧发光灯盘(如图6所示)，灯具功率为40 W，尺寸为1 200 mm×300 mm，色温为5 700 K，显色指数为86，单个灯具光通量3 200 lm，发光效率为80 lm/W。

图6 NLED4204办公侧发光灯盘Fig.6 NLED4204 office side light panel

灯具布置过程中，利用DIALux照明计算精灵将综合办公区和总经理办公室照射区域分别限定后，软件将根据光环境条件智能布置灯具。灯具布置完毕后，根据情况再进行人工微调优化，利用软件计算出光环境分布，同时导出等照度图、3D效果图、光强度表等进行分析。在多次改变灯具高度、局部调整灯具位置，多次对计算结果对比分析后，最终确定了优化方案(如图7所示)。

图7 灯具布置图Fig.7 Luminaire layout

综合办公区在西侧入口处设置横向灯盘1枚，其他区域设置纵向灯盘37枚；南向数第五排和北向数第二排最东侧灯管，为避免柱子干扰，沿南北轴向北平移600 mm；灯具高度设置为距地面3.5 m，总经理办公室采用灯具横向布置，共设置2枚灯具。灯具高度设置为距地面3.5 m。

2)优化设计的结果与分析。通过DIALux Evo软件计算报表，得出0.85 m高度工作面垂直照度图(如图8所示)。根据工作面照度图可知，综合办公区工作面照度数值中，300 lx以下的区间共有2组数据；300～400 lx区间共有28组数据；400～500 lx区间共有99组数据；平均照度为436 lx；最小照度为207 lx；最大照度为499 lx；最小值/平均值为0.47；最小值/最大值为0.42。总经理办公室工作面照度统计中，平均照度为324 lx；最小照度为290 lx；最大照度为352 lx；最小值/平均值为0.90；最小值/最大值为0.82。

图8 优化后工作面照度Fig.8 Optimized illuminance of working face

优化后的综合办公区平均照度对比原始照明状态降低77 lx，照度均匀度由28%提高到47%，柱子旁边的局部照度由现状145 lx提升至478 lx；总经理办公室平均照度由120 lx提升至324 lx，照度均匀度由原始照明状态73%提高到90%。在能源消耗方面，优化后办公区总照明功率为40 W×40=1 600 W，仅为现状的总功率3 222 W的49.7%。优化后软件渲染出效果图(如图9所示)。

图9 渲染效果图Fig.9 Rendering chart

办公环境优化设计前后相关参数的对比如表1所示。从表1中可以看出，优化方案相比原始照明状态，办公照明的工作面照度均匀度明显提高，且优化方案使用新型LED光源，提高了能源使用率。

表1 办公环境照明优化前后对比

图10 天花等照度图Fig.10 Ceiling illuminance map

3)室内光环境舒适度的分析。通过DIALux Evo软件计算出天花和墙体的直角照度，天花的表面平均照度为153 lx(如图10所示)，照度均匀度良好；墙体的表面平均照度为161 lx(如图11所示)，照度均匀度良好，视觉舒适度较高。

4)灯具控制设计优化后的办公区灯具控制由以前的2枚开关改变为11枚开关，其中1～8号开关主要控制综合办公区主要作业面区域灯具；9～10号开关控制综合办公区作业面临近区域灯具；11号开关控制总经理办公室灯具(如图12所示)。

图12 灯具控制图Fig.12 Lamp control

3 结语

本文通过利用DIALux Evo软件对办公建筑进行光环境模拟，利用软件智能设计功能对原始照明状况进行优化提升，根据实际条件再进行人工微调并对比实验结果，最终获得最优照明优化方案。

将优化方案与原始照明状态对比评价，数据证明优化后照明方案提高了办公照明的照度均匀度，减少了柱子旁边局部照明的盲区；优化方案使用新型LED光源，提高了能源使用率，节约了能源。