本文針對玻璃幕墻為主形式的大開窗辦公建筑的室內照明進行模擬分析，探討在新的智能控制技術革新背景下采用新型照明設計方法對室內照明整體節能效果的影響程度。

　　1、目前辦公空間室內照明設計與節能面臨的主要問題

　　1.1室內照明設計缺乏節能設計方法的關注，天然光與人工照明的結合應用極為落后

　　長期以來，設計者在室內照明設計過程中，只單純對人工照明進行模擬照度計算，不考慮天然光對室內光環境的影響，實際上是不科學的。設計者往往建立了一個假設前提，即在不受任何天然光的影響下，室內人工照明就達到《建筑照明設計標準》(GB50034)的照度標準值。如一個辦公空間預期平均照度為300lx，那么僅僅布置的燈具全部正常開啟就能達到預期照度，但現實中建筑側窗采光而產生的大量的天然光射進室內空間，一天時間對室內亮度環境的影響極大很大，如果室內的燈具仍然常亮不變，會遠大于預期照度（300lx），在過高的光照環境下作業，不僅浪費照明用電，而且還會對室內作業造成干擾，為了避免眩光與過高照度，人們常常不自覺的“拉著窗簾開著燈”，導致既不節能也不利于人的健康。如果能夠有效利用天然光，根本沒有必要在白天全程度（燈具全額開啟滿足300lx）開啟人工照明。

　　而對于天然光，建設部 2006 年頒布的《辦公建筑設計規范》(JGJ 67—2006)中規定，辦公室、會議室宜有天然采光，采光系數的標準值應符合下表的規定。但是，二者之間似乎沒有聯系，這使得在進行室內照明設計時不夠切合實際，割裂了人工光與天然光之間的有機聯系，忽略了二者之間的相互影響和幫助。

　　舊的問題、新的需求使得現代辦公建筑的光環境設計面臨新的挑戰，在無法改變建筑開窗形式和面積的條件下，大開窗建筑盡量優先利用天然光，減少人工照明、燈具使用量和開啟時間是非常必要的。但由于天然光的不穩定性，受天氣影響（晴朗、陰雨、霧霾等）、建筑開窗朝向、建筑空間等各方面因素影響，給基于天然光的人工照明設計帶來很大難度。但不容否認，自然采光與人工照明各有利弊，未來的設計需要借助智能化控制和針對性的設計方案來將二者合理結合，這將是室內照明節能設計的必然發展方向。

　　1.2 單純重視設備節能，忽視設計節能，缺乏對設備應用上的優化設計，照明節能流于其表

　　室內照明節能取決于兩方面：設備節能與設計節能。設備節能主要指采用節能型光源、采用電子鎮流器、采用照明節能控制設備。而設計節能是通過系統性的照明設計、燈具合理布置與智能化手段去實現節約能源。今天，LED技術的進步與快速發展導致LED產品大量應用于室外照明、商業照明、室內照明中，但在照明節能中關注點多在“燈泡換燈泡”的簡單思維，而缺乏對在照明系統中的采取新型的節能設計方法，硬件上去了，軟件跟不上，僅僅替換光源是無法適應在新的辦公功能下人對光環境的更高需求，技術含量低，大大降低了整體節能效率。而設計節能的技術的關鍵點是進一步實現智能控制，即如何更充分的適應場景需求和有效結合天然光對室內人工照明進行實時的控制優化。

　　2、結合天然光的人工智能照明系統設計探索—以SOHO某辦公樓為例

　　為了研究結合天然光的照明設計對室內照明整體節能效果的影響程度，筆者選擇了一個小型玻璃幕墻辦公建筑—北京銀河SOHO某辦公樓不同照明方案進行模擬，對比節能效果。玻璃幕墻建筑是現代辦公建筑的常見類型，由于該類建筑采用玻璃幕作為外表皮形成了大開窗，能夠充分利用天然光，外部光線對室內照明的影響極大，而現實中室內人工照明又與天然采光結合不足，各成系統，所以該類建筑具有普遍代表性。

　　2.1 SOHO某辦公空間內的照明布置方式及照度模擬計算

　　SOHO某小型辦公樓作為模型，共四層，每層面積約1000平米，其外墻以玻璃幕為主，辦公空間呈弧形，由于四周均為玻璃幕采光，可以充分利用自然光。室內照明設計方案采用了常規的行列式的布燈方式，光源為T5節能燈管，功率為14W/21W/28W，色溫為5000K。按照慣例，室內照明設計首先經排列布局燈具后，模擬計算照度、均勻度等。需強調的是，這種模擬計算是假設房間不受其它光（天然光）影響的。那么，按照如圖1-圖4排布的T5節能燈管經DIAlux模擬計算的結果是平均照度約300lx，達到辦公空間所要求的照度目標值。

　　2.2 節能方案及對比分析

　　2.2.1采用T5燈具的能耗情況

　　采用傳統的辦公照明常用的T5燈具（燈具功率為14W/21W/28W）放置在空間中進行計算，得出該空間使用T5燈具，每小時能耗約為28.8kW·h，一天（按9小時）的能耗約為259.5kw·h。

　　2.2.2采用LED燈具的能耗情況

　　在滿足相同照度下，將T5燈具替換成LED（燈具功率為12W/19W/26W）燈具放置在空間中進行計算，每小時能耗約為26.6kw？h，一天（按9小時）的能耗約為239.7kw？h，比采用T5燈具節能7.6%。

　　2.2.3基于自然光與人工光的實時互補照明的能耗情況（采用智能控制）

　　不論是選用T5還是LED，都是在沒有考慮到受室外天然光影響下的室內人工光照明效果。本節是在優先利用天然光模式的情況下，啟用人工照明并調光，由此對室內天然光照明和人工照明結合后發生的能耗變化，進行節能分析。

　　在對模型空間所處的地理位置的采光情況和一天乃至一年當中的太陽運動軌跡等因素后，利用RELUX可視化自然采光分析，根據相關時間點準確地模擬采光量，分析場地自然光可利用情況，得出LED燈具配合天然光智能控制系統的節能結果。

　　在目前使用的大多數的采光模擬程序中，通常采用CIE全陰天空亮度模型（CIE standard overcast sky）和全晴天空亮度模型（CIEstandard clear sky），本次RELUX軟件模擬采用的是全陰天模型。全陰天是指天空全部被云層遮蓋的天氣。全陰天中室外天然光全部為天空擴散光，其天空亮度分布相對穩定。同時CIE全陰天模型也是天然光最不利條件下的情況。其他天氣情況下，自然采光效果都會比全陰天好。全陰天的日光特點是分布比較均勻[5]。

　　采光系數（daylight factor），是用來衡量室內自然光照水平的一個數值，指在室內參考平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而產生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產生的天空漫射光照度之比。室內不同位置的采光系數會有明顯的差異。一般來說，室內采光系數達到2.5%就可以滿足基本的活動需要，如果要達到良好的自然采光效果，即滿足長時間工作的需求，那么采光系數最好達到5%以上。采光系數不足2%時，通常需要用人工照明來輔助照明。影響采光系數的因素很多，包括室外遮蔽物、窗戶的大小以位置、玻璃的可見光透射率，以及墻壁和室內家具的顏色。因此，一座建筑的采光系數，也反映了該建筑的整體設計質量。