山水文園住宅小區景觀電氣設計綜述

解志剛

山水文園凱亞房地產開發有限公司 北京 100122

引言：當今社會，工作節奏加快，人們每天上班都在不停地奔忙，而休息時，則更需要全身心的放松，這些也就成為現代住宅小區品質的需求之一，要求居住環境白天看到的景觀越來越美，夜晚光環境也要美觀舒適。山水文園采用德式現代主義建筑風格，主題色彩溫和，墻面以黃銹石為主材，立面局部配以深綠色金屬板，彰顯現代與華貴。景觀近似于圓明園之武陵春色，整體強調大山大水的景觀布局，為入住業主提供奢華及優雅的室內外環境。下面就討論一下該小區的夜景照明。

1 負荷等級和供電系統

1.1 負荷等級

園林、綠地內電力負荷的選擇在《城市夜景照明設計規范》JGJ/T163-2008中是這樣要求的：“應根據照明負荷中斷供電可能造成的影響及損失合理的確定負荷等級”。所以我認為此小區按三級負荷等級供電。

1.2 供電系統

山水文園住宅小區分為五段建造，總面積超過百萬平方米，小區堆土成山，依山建湖，瀑布飛流，景觀照明所需用電量十分可觀。所以在用電負荷中心附近建立10/0.4kv變配電所，來向設備提供充足電能。這樣不但可以節省了制造導體所用的有色金屬材料，也可以做到有效降低電能損耗，同時還提高了供電系統的供電穩定性和電能質量。在小區總變配電室預留專用景觀照明配電柜，對于在變配電室附近的綠地，當用電量不大的情況下，采用220/380v電壓供電。綠地內的配電室外形采用假山等多種形式，盡量與周圍環境相協調。

根據不同的負荷狀況，分別采用放射式、放射式與樹干式相結合的供電系統。并且在系統設計中，本著前瞻精神，預留出一定數量的備用回路，用于小區一些臨時活動及未來發展的用電保障。

2 電纜線路

2.1 供電線路應采用電纜

北方地區四季分明，夏季高溫多雨，并可能發生雷暴等自然災害；冬季晝夜溫差有較大差距，可能產生局部凍融循環，電氣設備的運行環境四季都在變化，設備的耐受性和適用性要求變高。為提高位于室外環境中的景觀設備線路運行可靠性，山水文園供電線路全部采用鎧裝電纜直埋敷設。這樣，電纜處于土壤的保護之中，有利于線路散熱，減緩線路絕緣的老化速度，同時減少線路機械損傷幾率。

2.2 供電半徑的選擇

景觀照明的照明設備分布面積大，距離遠。這就造成配電距離相對較長，因此怎樣確定供電半徑就成為一個十分重要的問題。

約束供電半徑的因素，分析來大致有三個方面：一是電壓損失，二是單相短路保護靈敏度，三是接地故障動作時間。聚氯乙烯絕緣電纜是我們在一般環境中常用電纜，如果在該電纜線路中，電流為該截面電纜額定載流量的90%，所選用的長延時脫扣器，其整定電流In為：該段線路額定載流量的90%。瞬時脫扣器整定電流為5In。則滿足線路電壓損失＜10%條件、滿足線路末端單相短路保護靈敏度條件、滿足接地故障動作時間＜5s條件的供電半徑如下表所示。

表1 滿足電壓損失、單相短路保護靈敏度、接地故障動作時間要求的供電半徑

從上表中，我們看到：滿足單相短路保護靈敏度要求的供電半徑最小。景觀照明供電設計工作中，這個條件是不容易達到要求的，理論上只能增加電纜截面，用以滿足單相短路保護靈敏度要求。同時《民用建筑設計規范》（JGJ 16-2008）要求，單相支路線路長度不宜超過100米，220/380V配電線路不宜超過300米，山水文園的供電半徑多在300m左右，導線截面不小于10平方毫米，這也符合《城市夜景照明設計規范》JGJ/T163-2008中要求供電半徑不超過0.5km的規定。

3 景觀照明

景觀照明是建筑學、園林綠化、電氣照明等諸多專業相結合的融合體。在設計時，需要綜合考慮視覺、舒適性的要求，以及不同的環境條件。選擇合理光源、適宜的照度，來獲得優良的視覺功效、舒適的心理感受。

山水文園景觀照明在確定設計方案時，綜合以上需求，在不同區域采用個性化方案，合理滿足了業主的需求。下面就景觀照明中主要的幾種形式分別論述。

3.1 建筑物夜景照明

建筑物夜景照明，從發展歷史來看，主要有兩種形式：早期多采用的方式是利用各種彩燈沿建筑物的外輪廓以及屋面的周遭外檐布置，用以突出顯示建筑物外輪廓；而現在較多采用的是具有立面層次感的泛光照明。山水文園將二者有機的結合起來，譜出了一首光和色的優美樂章。

泛光照明技術不僅僅是工程中光源的使用，更是一種藝術的表現形式。通過光及色彩的有效結合，突出建筑物的優美造型及特殊構造，利用美輪美奐的燈光來美化城市夜景。

泛光照明設計，是光與色的藝術作品。需要依照該建筑所處的環境、外墻采用的裝飾材料，來確定光源的投光方向、投光寬度、投光高度以及光源顏色。這是建筑設計整體構想與照明技術完美結合的成果。

3.1.1 泛光照明常用光源

泛光照明常用光源如表2所示。處于對節能要求的考慮，LED光源正越來越廣泛的應用到泛光照明的設計與施工中。LED是一種高光效的新光源，有著不容小覷的光源參數，其光效為80～100 Lm/w，壽命大于10000小時，顯色指數70～85。 隨著近些年LED技術的不斷發展與完善，此類光源必將有更為廣泛的應用空間。

表2 泛光照明的常見光源

3.1.2 泛光照明器的光束開口角

用上述光源做成的照明器，按照光源光束開口角大小分為窄光束、中等光束、寬光束三種，見表3。光束角大者，適用較低、較寬的建筑；光束角小者，適用較高的建筑。

表3 泛光照明器的開口角及使用場所

3.1.3 泛光照明設計照度值

照度值見表4

表4 被照景物亮度水平

3.1.4 各種建筑材料的反射系數

表5 各種建筑材料的反射系數

3. 1.5 照度計算方法

3.1.5.1 流明法計算公式

式中：∑φ——全部投射到立面上所需的光通量，lm；

A——被照立面的總面積，m2；

E——所選定的照度值，lx；

η——利用系數，0.25～0.35。

3.1.5.2 發光強度法計算公式

P=ED2

或P=EL2/sinα.cosα

式中：P——建筑物立面所需發光強度，cd；

D——泛光燈距建筑物的距離，m；

L——泛光燈投射高度，m；

E——立面上所需的垂直照度，lx；

α——光源投射方向與地面的夾角。

3.1.6 光污染的限制

在《城市夜景照明設計規范》中，對于光污染的限制，做出了十分嚴格的規定，規范規定：夜景照明設施在居住類建筑的窗戶外表面所產生的垂直面照度不應大于表6的規定值；而燈具朝向居室方向的發光強度不應大于表7的規定值。

表6 居住建筑窗戶外表面產生的垂直面照度最大允許值

表7 夜景照明燈具朝居室方向的發光強度的最大允許值

3.1.7 山水文園的樓體泛光照明設計

該小區的外墻米黃色墻磚，為了有效地突出建筑物的外輪廓，在建筑外角做條形照明，采用5w/m的黃色LED光帶，既與外墻磚顏色統一，又保證緊密體現建筑物輪廓。陽臺上沿采用30WT5熒光燈，向下投光，因陽臺位于客廳外，故此部位光帶既不影響主人休息，又將各異的陽臺形狀，呈現眼前；在建筑物頂部及立面，安裝暖黃色LED光帶，遠遠望去，給人一種回家的溫暖（見附圖）。布燈盡量避開臥室位置，以避免打擾業主休息。所有燈光用時鐘控制，23點以后，只保留屋頂及外廓照明。這樣的泛光配置，使小區整體建筑的夜間效果在盡顯奢華的同時，又體現出靜謐、舒適。

3.2 道路照明

在小區的主干道旁，布置庭院燈，雙側對稱布置，燈具間隔20m左右。光源選用38w金鹵燈，燈高3.0m。園區小路采用草坪燈，安裝在路旁的草坪內。光源是8w的節能燈。燈高0.8m，間距為3.5～5.0倍的燈高，依據現場情況安裝。這樣，不同的道路采用不同的燈型，既滿足了照明的要求，又起到了引導的作用。燈具用時鐘控制，分時段投入，兼顧了照明與節電功能。

3.3 植物照明

3.3.1 對于雪松、欒樹等相對獨立的樹木，選擇埋地燈，每棵樹采用兩組燈具，從需要的角度進行投光。在山水文園建園時景觀設計選擇的為高壓汞燈。現在因為出現了更為節能的新型光源，山水文園將喬木類植物的照樹燈改為LED光源，設置在樹池內，從下往上照射，使得人眼所見的樹葉面，有充足的照度，讓樹葉在隨著視角變化都有油綠欲滴的視覺效果。樹燈照度的分布及燈具布光示意見圖1。

圖1 大樹燈照度分布及燈具布光示意

3.3.2 對于竹子、黃楊等成片樹林，根據灌木植被面積，采用數只埋地的金鹵投光燈，將主要照度集中在需要特別顯示的樹干或者枝杈部分，使整片樹叢或竹林具有豐富的層次效果。

3.4 花架的照明

花架位于廊橋上，是一個極具藝術感的裝飾物。其照明燈具應盡量隱藏，以不影響白天的觀感。故此文園的花架采用頂部和底部照明相結合的做法。在檁上安裝35w金鹵燈，向下投光；在柱旁安裝80w金鹵燈向上投光。這樣，夜晚的花架醒目迷人，與水中倒影相映成趣。

3.5 水系照明

山水文園以山、水作為小區特色，水系在整個小區中扮演著極為重要的角色。在駁岸與小橋采用水下投光燈做重點點綴。在近岸部分點狀安裝水下燈，與水中的星光倒影相互輝映，又起到警示路人的作用。水下燈采用12v電壓供電，防護等級不低于IPX8。配電線路采用不帶金屬外皮的防水型電纜。

4 接地與安全

作為景觀照明，一般而言在室外隨著地形分布，配電半徑較大，而過電流保護靈敏度，以及線路允許電壓損失，這兩種因素制約了TN-S保護系統的配電距離，同時接地保護線還有可能傳導故障電壓，即使安裝RCD也不能徹底解決問題，對景觀照明的安全很不利。而采用TT系統，則可以克服TN-S系統存在的一些問題。所以山水文園景觀照明主要采用TT保護系統，用以規避TN-S系統所產生的隱患。

在日常的學術討論中，很多人認為采用TT系統時，變電站（箱式變壓器）的中性點接地與保護接地應做到單獨設置，即兩種不同的接地系統，相互距離保持20米以上。但由于受地形、建筑物構筑物距離等各種客觀條件的限制，實現這一點非常困難。若是兩種接地之間不能做到完全分開設置，達不到有效隔離，則整個接地保護系統就不能稱之為TT保護系統，只是兩種接地體分開的TN系統，因而認為這是采用TT保護系統的最大瓶頸問題。有關這一問題，我們查閱IEC標準及國家標準，得出 TN-S保護系統是通過接地保護線與中性點直接相連接；而TT保護系統則是需要進行保護的金屬外殼等部分直接接地。兩種標準對于變電所（箱式變壓器）內的中性點采用何種方式接地的都沒有特殊要求，即：中性點接地與保護接地，而這兩種接地形式的接地體，既可以分開設置，也可以兩種接地同時使用同一組接地極，兩種做法對采用TN-S保護系統或是TT保護系統并無直接影響。在我國標準規范中規定，同一臺變壓器供電的低壓配電設備，一般宜采用一種形式的接地系統，但也未禁止接入另外一種接地系統。所以，山水文園小區內景觀照明接地方式采用TT系統。設備的金屬外殼做可靠接地。接地電阻小于1Ω。

山水文園小區雖然建造時間比較早，但是一直在追求完美的城市居住環境，更是在2006年及2007年蟬聯世界人居環境的最高榮譽——聯合國國際花園社區全球金獎。

近幾年，在滿足園區景觀獨特性、舒適性光環境的前提下，不斷進行節能更新，用新型光源逐步替代一些高能耗的光源，以響應節能社會的時代要求。

結束語 山水文園住宅小區景觀照明是利用現代照明技術手段對光環境的藝術創造。筆者通過參與設計與實施，對于景觀照明與山水文園小區的結合有了更好的理解，在日后的景觀照明設計工作中，應對所需設計的環境與風格進行細致的了解，做到每次都有不同的特色。