河南警察學院夜景照明設計分析

馮 健

(1.河南省照明學會，河南 鄭州 450003； 2.鄭州迪爾樂斯照明工程有限公司，河南 鄭州 450018)

引言

河南警察學院被譽為“中原警官的搖籃”，具有以河南“長霞精神”為代表的富含公安特色的大學精神。河南警察學院位于河南省鄭州市龍子湖東路東四環西側，龍子湖高校園區，緊鄰繁忙的京港澳高速東三環西側(圖1)。為慶祝2021年河南省警察學院首個中國人民警察節，河南省警察學院擴大對外界宣傳，提升整體形象，學院將原有的道路、景觀、建筑及燈光工程進行改造提升。

圖1 河南警察學院西大門Fig.1 The west gate of Henan Police College

1 設計原則

依據建筑載體性質、特征及設計要求，河南警察學院夜景照明設計原則為：

(1)整個校園建筑群燈光氛圍營造符合公安院校形象定位的莊重簡潔、舒適宜人的光環境；

(2)建筑群設計中不宜存在過多的燈光色彩，嚴格把控建筑表面亮度，避免造成光污染及眩光現象；

(3)優先選用高效節能、壽命長、運營維護成本低的設備。

2 學校整體夜景規劃

結合學校現有的教學樓、圖書館、實訓樓及射擊館的現狀、地理位置、遠近觀測點分析，本次照明設計重點以西大門、教學樓、圖書館、射擊館等主軸線為主的建筑群及校園內部道路主干道照明，整體提升該校園的夜間光環境(圖2)。具體應按以下幾個方面展開：

圖2 河南警察學院總體規劃圖Fig.2 Overall planning of Henan Police College

(1)拆除現場原直接發光眩光嚴重、光效低、傳統節能燈光源的球形路燈，重新設計精準配光的功能性照明路燈，以滿足校園主干道路照度標準。校園內道路照明設施的外觀造型、色彩及安裝應與周邊建筑風格相協調，燈具造型簡潔并與周邊環境融為一體。

(2)對原有建筑頂部破損的燈具進行拆除，建筑外立面細部結構可通過精準配光LED投光燈進行照明，夜間展現建筑物的挺拔感。

(3)廣場地面部分原有的景觀燈內部T8熒光燈光源更換為長壽命LED光源，同時避免眩光出現，營造舒適光環境。

(4)學校建筑照明整體以3 000 K暖白光為主，局部以3 500 K正白光為輔，營造舒適宜人的校園氛圍。

(5)對學校圖書館獨特造型建筑采用剪影內透的燈光造景手法，通過內透打亮側面墻體，營造“書中自有黃金屋”的海洋世界理念，既能使燈具很好隱藏，又不破壞白天建筑外觀，投資造價相對少且有效果。

3 設計思路

(1)前期技術分析。因工期較緊張，原設計圖書館上半部分建筑結構采用大面積立桿泛光照明手法，從現場安裝條件及能耗的角度考慮，采用此方法需在建筑四周立大量燈桿，會破壞白天建筑景觀環境。同時，若燈具選配不當、控光不好會造成四面光污染影響，這與低碳節能綠色照明的原則是相違背的，另外投光手法容易對晚自習室內閱讀的師生們造成不利的因素。

(2)需重點解決問題。圖書館作為學校整個建筑群中的一個重要部分，建筑立面有大量鏤空的結構，如何把厚重鏤空建筑結構打亮，在保證燈光效果的同時考慮控制燈具數量，用最少的燈具達到最佳照明效果；同時室外燈光對室內的閱讀人員不能有眩光影響，這是燈具光學研究人員需要認真解決的問題。

4 設計內容和實際效果

(1)西大門。學院西大門入口處的 “河南警察學院”景觀地面標識，夜間燈具色溫選擇以正白光6套9 W LED投光燈重點突出標識形象。燈光氛圍體現其莊重而不失溫馨感。在燈具安裝方式上，盡可能隱蔽地安裝在灌木叢中，燈具外殼經訂制要求，噴涂與景觀材料一致的色彩，從視覺上體現出整體性(圖3)。

圖3 學校西大門入口處地面標識Fig.3 Ground signs at the entrance of the west gate of the school

(2)教學樓。教學樓燈光根據建筑特征，重點表現建筑頂部和正立面建筑結構，屋頂部白色LED發光字和24 W洗墻燈洗亮青灰色斜坡屋頂，形成夜間天際線效果。正立面和側面墻采用小體積的15 W投光燈窄光束進行精準照明，燈具貼墻隱蔽安裝。建筑中間的藍灰色玻璃幕墻采用LED星光燈，錯落有致點綴安裝，教學樓建筑群形成完整的夜間視覺效果(圖4)。

圖4 學校教學樓Fig.4 School buildings

(3)圖書館。圖書館建筑立面上半部鏤空造型與下半部細長條裝飾窗造型需要燈光重點表現。經現場反復論證并經照度計算模擬，取消原設計大面積泛光投射的照明手法，調整為燈具隱蔽安裝精準投射手法。上半部鏤空建筑結構考慮節能功耗因素，燈光并非全部打亮，設計上巧妙地用“書本堆積”的效果，用燈光打亮大小不一的長方體，構成不規則的外立面；到了夜晚便形成有規律 “發光的書本”的效果。下半部裝飾窗采用偏光透鏡配光超細的10 W洗墻燈隱蔽安裝于建筑內側，將側面打亮金黃色，形成“金腰帶”的效果(圖5)。

圖5 學校圖書館各視角Fig.5 Perspectives of the school library

圖書館上半部鏤空建筑結構，需要少量燈具滿足最佳效果，同時不能對室內閱讀師生造成眩光影響，現場反復測試不同廠家配光燈具，最終選擇小體積的20 W洗墻燈(燈具3)，燈具采用8×180°拉伸透鏡配光作為定制窗臺燈，隱藏內部結構1套安裝，共164套，其投射鏤空側面墻豎向和頂部結構形成有規律連續的韻律感，從而解決前文所述的難點問題(圖6)。

圖6 不同配光燈具選型比較Fig.6 Comparison of different light distribution lamp selections

關于室外燈具對室內眩光的影響，參考《建筑環境通用規范》(GB 55016—2021)表3.4.3-1[1]，居住空間窗戶垂直照度最大允許值中，非熄燈時段E3垂直照度測算結果見表1。

表1 不同配光洗墻燈對室內窗戶照度分析[1]

此處難點是燈具配光既要滿足設計照(亮)度的要求，同時燈光又不能對室內的人員造成眩光干擾。經現場反復測試，在此燈具出光口橫向方向加裝高度為1.9 cm的遮光板，對橫向出光方向進行遮擋，從而改變出光方向，對室內造成的眩光影響降到最低(圖7)。

圖7 燈具3燈具光學結構加遮光板設計Fig.7 Lamp 3 design of optical structure and shading plate of lamp

圖書館上半部鏤空部位和一層外墻立面經專業軟件模擬測算，并根據燈具3的IES配光曲線文件模擬計算結果，滿足相關規范標準，結果如圖8和表2所示。

圖8 圖書館主要區域亮度值計算模擬Fig.8 Simulation of the calculation of brightness values in the main areas of the library

表2 圖書館主要立面區域亮度值計算[1]

(4)校園主干道。學院校園內部主干道路寬9 m、雙向2車道，原有燈具光源為傳統熒光節能燈5×18 W[圖9(a)]球形漫反射路燈，沿道路單側布燈，桿高4 m、間距18 m，運行使用近8年，燈具外殼有發黃破損，光源眩光嚴重并有嚴重光衰現象，現場照度值不高，均勻度較差，現場實測照度為10～12 lx、均勻度0.3。改進設計路燈按原位置更換為低功耗LED路燈55 W、桿高6 m，造型簡潔[圖9(b)]。

圖9 原熒光燈路燈90 W與新設計LED路燈55 W對比 Fig.9 Comparison between the original energy-saving lamp street lamp 90 W and the newly designed LED street lamp 55 W

經照度設計模擬，平均照度為16 lx、均勻度0.58，照明效果良好，照度滿足《建筑環境通用規范》(GB 55016—2021)[1]主要道路標準要求，照度模擬和計算結果如表3和圖10所示。

表3 校園主干道照度計算模擬結果

圖10 校園主干道照度模擬計算結果Fig.10 Simulation results of illuminance of main roads in campus

5 照明節能措施

(1)建筑照明控制模式與功率密度值。控制照明場景模式，體現節能性、先進性和穩定性。具體劃分為三種場景模式：節假日模式、平日模式、深夜11:00模式多種場景控制模式。學校建筑照明的功率密度值是評價節能措施很重要的指標，建筑外立面照明功率密度值與建筑外表面材質反射比、表面清潔度、周圍環境亮度有關。測算結果見表4。

表4 建(構)筑物夜景照明功率密度值(LPD)[2]

(2)校園路燈控制。校園道路照明，主要通過光感器和時鐘定時器進行自動開關。當外界自然光逐漸變暗到設置照度時，光感器主動開啟路燈全開模式照明，在下半夜時交通流量和人流量都會大幅減少，基于這特點通過遠程控制設置下半夜照明模式，即23：00之后關閉一半數量的路燈并調低亮度，達到節能的效果[3]。整個校園道路照度在滿足國家相關標準下，LPD值為0.7 W/m2。

(3)光源電器選配。照明節能模式從前期設計階段開始考慮，根據項目定位、使用對象及環境特點，設置適宜照(亮)度。如選用高光效、長壽命、質量穩定的光源電器等附件，同時配合智能調光調色控制系統等先進技術，否則會導致后期運行維護成本比較高。

6 結束語

整個學校環境的景觀照明設計本著主題突出、特征鮮明的原則，以暖色調為主、冷色調為輔，追求以人為本的理念。在設計中根據建筑特點改進并創新燈具光學配光技術，較好地控制眩光，降低對室內人員的影響。用最少的光表達出建筑特色，同時降低能耗，起到顯著的節能效果。 整個照明設計重塑了校園夜間形象，獲得學校師生一致好評，并取得了良好的社會效益。