冯 健

(1.河南省照明学会，河南 郑州 450003； 2.郑州迪尔乐斯照明工程有限公司，河南 郑州 450018)

引言

河南警察学院被誉为“中原警官的摇篮”，具有以河南“长霞精神”为代表的富含公安特色的大学精神。河南警察学院位于河南省郑州市龙子湖东路东四环西侧，龙子湖高校园区，紧邻繁忙的京港澳高速东三环西侧(图1)。为庆祝2021年河南省警察学院首个中国人民警察节，河南省警察学院扩大对外界宣传，提升整体形象，学院将原有的道路、景观、建筑及灯光工程进行改造提升。

图1 河南警察学院西大门Fig.1 The west gate of Henan Police College

1 设计原则

依据建筑载体性质、特征及设计要求，河南警察学院夜景照明设计原则为：

(1)整个校园建筑群灯光氛围营造符合公安院校形象定位的庄重简洁、舒适宜人的光环境；

(2)建筑群设计中不宜存在过多的灯光色彩，严格把控建筑表面亮度，避免造成光污染及眩光现象；

(3)优先选用高效节能、寿命长、运营维护成本低的设备。

2 学校整体夜景规划

结合学校现有的教学楼、图书馆、实训楼及射击馆的现状、地理位置、远近观测点分析，本次照明设计重点以西大门、教学楼、图书馆、射击馆等主轴线为主的建筑群及校园内部道路主干道照明，整体提升该校园的夜间光环境(图2)。具体应按以下几个方面展开：

图2 河南警察学院总体规划图Fig.2 Overall planning of Henan Police College

(1)拆除现场原直接发光眩光严重、光效低、传统节能灯光源的球形路灯，重新设计精准配光的功能性照明路灯，以满足校园主干道路照度标准。校园内道路照明设施的外观造型、色彩及安装应与周边建筑风格相协调，灯具造型简洁并与周边环境融为一体。

(2)对原有建筑顶部破损的灯具进行拆除，建筑外立面细部结构可通过精准配光LED投光灯进行照明，夜间展现建筑物的挺拔感。

(3)广场地面部分原有的景观灯内部T8荧光灯光源更换为长寿命LED光源，同时避免眩光出现，营造舒适光环境。

(4)学校建筑照明整体以3 000 K暖白光为主，局部以3 500 K正白光为辅，营造舒适宜人的校园氛围。

(5)对学校图书馆独特造型建筑采用剪影内透的灯光造景手法，通过内透打亮侧面墙体，营造“书中自有黄金屋”的海洋世界理念，既能使灯具很好隐藏，又不破坏白天建筑外观，投资造价相对少且有效果。

3 设计思路

(1)前期技术分析。因工期较紧张，原设计图书馆上半部分建筑结构采用大面积立杆泛光照明手法，从现场安装条件及能耗的角度考虑，采用此方法需在建筑四周立大量灯杆，会破坏白天建筑景观环境。同时，若灯具选配不当、控光不好会造成四面光污染影响，这与低碳节能绿色照明的原则是相违背的，另外投光手法容易对晚自习室内阅读的师生们造成不利的因素。

(2)需重点解决问题。图书馆作为学校整个建筑群中的一个重要部分，建筑立面有大量镂空的结构，如何把厚重镂空建筑结构打亮，在保证灯光效果的同时考虑控制灯具数量，用最少的灯具达到最佳照明效果；同时室外灯光对室内的阅读人员不能有眩光影响，这是灯具光学研究人员需要认真解决的问题。

4 设计内容和实际效果

(1)西大门。学院西大门入口处的 “河南警察学院”景观地面标识，夜间灯具色温选择以正白光6套9 W LED投光灯重点突出标识形象。灯光氛围体现其庄重而不失温馨感。在灯具安装方式上，尽可能隐蔽地安装在灌木丛中，灯具外壳经订制要求，喷涂与景观材料一致的色彩，从视觉上体现出整体性(图3)。

图3 学校西大门入口处地面标识Fig.3 Ground signs at the entrance of the west gate of the school

(2)教学楼。教学楼灯光根据建筑特征，重点表现建筑顶部和正立面建筑结构，屋顶部白色LED发光字和24 W洗墙灯洗亮青灰色斜坡屋顶，形成夜间天际线效果。正立面和侧面墙采用小体积的15 W投光灯窄光束进行精准照明，灯具贴墙隐蔽安装。建筑中间的蓝灰色玻璃幕墙采用LED星光灯，错落有致点缀安装，教学楼建筑群形成完整的夜间视觉效果(图4)。

图4 学校教学楼Fig.4 School buildings

(3)图书馆。图书馆建筑立面上半部镂空造型与下半部细长条装饰窗造型需要灯光重点表现。经现场反复论证并经照度计算模拟，取消原设计大面积泛光投射的照明手法，调整为灯具隐蔽安装精准投射手法。上半部镂空建筑结构考虑节能功耗因素，灯光并非全部打亮，设计上巧妙地用“书本堆积”的效果，用灯光打亮大小不一的长方体，构成不规则的外立面；到了夜晚便形成有规律 “发光的书本”的效果。下半部装饰窗采用偏光透镜配光超细的10 W洗墙灯隐蔽安装于建筑内侧，将侧面打亮金黄色，形成“金腰带”的效果(图5)。

图5 学校图书馆各视角Fig.5 Perspectives of the school library

图书馆上半部镂空建筑结构，需要少量灯具满足最佳效果，同时不能对室内阅读师生造成眩光影响，现场反复测试不同厂家配光灯具，最终选择小体积的20 W洗墙灯(灯具3)，灯具采用8×180°拉伸透镜配光作为定制窗台灯，隐藏内部结构1套安装，共164套，其投射镂空侧面墙竖向和顶部结构形成有规律连续的韵律感，从而解决前文所述的难点问题(图6)。

图6 不同配光灯具选型比较Fig.6 Comparison of different light distribution lamp selections

关于室外灯具对室内眩光的影响，参考《建筑环境通用规范》(GB 55016—2021)表3.4.3-1[1]，居住空间窗户垂直照度最大允许值中，非熄灯时段E3垂直照度测算结果见表1。

表1 不同配光洗墙灯对室内窗户照度分析[1]

此处难点是灯具配光既要满足设计照(亮)度的要求，同时灯光又不能对室内的人员造成眩光干扰。经现场反复测试，在此灯具出光口横向方向加装高度为1.9 cm的遮光板，对横向出光方向进行遮挡，从而改变出光方向，对室内造成的眩光影响降到最低(图7)。

图7 灯具3灯具光学结构加遮光板设计Fig.7 Lamp 3 design of optical structure and shading plate of lamp

图书馆上半部镂空部位和一层外墙立面经专业软件模拟测算，并根据灯具3的IES配光曲线文件模拟计算结果，满足相关规范标准，结果如图8和表2所示。

图8 图书馆主要区域亮度值计算模拟Fig.8 Simulation of the calculation of brightness values in the main areas of the library

表2 图书馆主要立面区域亮度值计算[1]

(4)校园主干道。学院校园内部主干道路宽9 m、双向2车道，原有灯具光源为传统荧光节能灯5×18 W[图9(a)]球形漫反射路灯，沿道路单侧布灯，杆高4 m、间距18 m，运行使用近8年，灯具外壳有发黄破损，光源眩光严重并有严重光衰现象，现场照度值不高，均匀度较差，现场实测照度为10～12 lx、均匀度0.3。改进设计路灯按原位置更换为低功耗LED路灯55 W、杆高6 m，造型简洁[图9(b)]。

图9 原荧光灯路灯90 W与新设计LED路灯55 W对比 Fig.9 Comparison between the original energy-saving lamp street lamp 90 W and the newly designed LED street lamp 55 W

经照度设计模拟，平均照度为16 lx、均匀度0.58，照明效果良好，照度满足《建筑环境通用规范》(GB 55016—2021)[1]主要道路标准要求，照度模拟和计算结果如表3和图10所示。

表3 校园主干道照度计算模拟结果

图10 校园主干道照度模拟计算结果Fig.10 Simulation results of illuminance of main roads in campus

5 照明节能措施

(1)建筑照明控制模式与功率密度值。控制照明场景模式，体现节能性、先进性和稳定性。具体划分为三种场景模式：节假日模式、平日模式、深夜11:00模式多种场景控制模式。学校建筑照明的功率密度值是评价节能措施很重要的指标，建筑外立面照明功率密度值与建筑外表面材质反射比、表面清洁度、周围环境亮度有关。测算结果见表4。

表4 建(构)筑物夜景照明功率密度值(LPD)[2]

(2)校园路灯控制。校园道路照明，主要通过光感器和时钟定时器进行自动开关。当外界自然光逐渐变暗到设置照度时，光感器主动开启路灯全开模式照明，在下半夜时交通流量和人流量都会大幅减少，基于这特点通过远程控制设置下半夜照明模式，即23：00之后关闭一半数量的路灯并调低亮度，达到节能的效果[3]。整个校园道路照度在满足国家相关标准下，LPD值为0.7 W/m2。

(3)光源电器选配。照明节能模式从前期设计阶段开始考虑，根据项目定位、使用对象及环境特点，设置适宜照(亮)度。如选用高光效、长寿命、质量稳定的光源电器等附件，同时配合智能调光调色控制系统等先进技术，否则会导致后期运行维护成本比较高。

6 结束语

整个学校环境的景观照明设计本着主题突出、特征鲜明的原则，以暖色调为主、冷色调为辅，追求以人为本的理念。在设计中根据建筑特点改进并创新灯具光学配光技术，较好地控制眩光，降低对室内人员的影响。用最少的光表达出建筑特色，同时降低能耗，起到显著的节能效果。 整个照明设计重塑了校园夜间形象，获得学校师生一致好评，并取得了良好的社会效益。