（环境工程专业论文）苏州市光环境问题及对策初步研究.pdf

苏州科技学院硕士学位论文 摘要 随着我国社会经济的发展，城市的“亮化工程”逐渐普及，高层建筑玻璃幕墙不 断增多，相应地带来一些光环境问题。目前国际上对光环境问题以及光污染防治的研 究已逐步展开，而国内对此的研究才刚刚起步，且多是从照明角度出发进行的 本文从环保角度出发，对苏州市区的光环境现状进行了调查测量，总结光环境问 题，分析原因，并提出对策建议研究方法主要有文献阅读、咨询专家、问卷调查、 现场调查、实际测量等，测量中用到的仪器为照度计。 本文的调查测量部分包括夜间环境照度测量、玻璃幕墙应用现状调查、昼间玻璃 幕墙附近的环境照度测量、夜间广告灯与标志灯调查，以及3 0 0 份光污染问卷调查。 总结苏州市区光环境问题包括照明不足、照度不均、光污染严重、设计安装不合理、 维护管理不足等，并从基础设施投入不均、节能意识缺乏、设计规划水平有限、法规 不健全等方面进行了原因分析最后提出对策建议，包括六方面：一、建设光环境文 化，做好宣传工作宣传；二、加快专业人才培养，加强科学研究；三、加强夜景照明 生态设计；四、尽快出台相关标准法规；五、加强光环境管理；六、光环境功能区划 建议 期望本文的研究能为苏州市的光环境研究提供一定基础数据，能有助于提高有关 管理部门对光环境问题的认识，对光环境研究及光污染防治起到一定的实际作用 关键词：光环境问题，光污染，照度，调查测量，对策建议 a b s t r a c t a l o n g w i t hs o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n to f o u r c o u n t r y , m 啪】i n a i 呜 e n g i n e e r i n ga n d 曲g l w a l li nc 时mg r a d 岫u yp o p u l a r , 柚dc o m 卸e n d i n g l y b r i n gs o l n el i g h t - e n v i r o n m e n u dp r o b l e m s a tp r e s e n tt h ei n t e r n a t i o n a lr e s e a r c h t h i sf i e l dh a sb e e nc a n i e do u t 零耐i l a i l y ，a n dt h ed o m e s t i cr e s e a r c ho n l yt h e n j u s t s t a r t e d , a n dm o s to f n a r c hw a sc a r r i e do nf b mi l l u m i n a t i o np o 眦o f , a e w t h i s t h e w s e m b m k s f r o m t h e e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n a n e , i c ，i t b a s e d a n a l l i n v e s t i g a t i o n s u r v e y m d m e a s u r e m e n t t o l i g h t - e n v i r o n m e n t a l p r e s e n t s i t u a t i o n i n t h e s u z h o uc i 哆t h e n m 口螂t h eh 垂i t _ m l l i 嘲雌l o b l c m s , a n a l y z e st h er e a s o n s , a n dp r o p o s e st h ec o n a 啊l 龃翻j 瑚t h e 鼯娜ht e c h n i q u eu s e di n 伍i sd e s i g nm a i n l y i n c l u d et h el i t c m m mr e a d i n g , c o n s u l t i n ga 慨曲eq u e 耐o n n a i r es u r v c 现t k e i n v c s t i g a t i n n , s u r v e y a n ds o o n , t h e i n s t r u m e m w h i c h u s e d i n t h es u r v e y i s i l i u n 血o m e t c r t h i st h e s i si n c l u d e st h es u r v e yo f n i g h te n v i r o n m e n t a li l i a , 出e i n v e s t i g a t i o n o f o a s s w a l la p p l i c a t i o n i n p r e s e n t , t h e n e a r b y e n v i r o n m e n t a l i l l u m i n a n s m v e yo f # a g w a l li nt h cd a y 峨n i g h ta d w ! r i 啦a n ds i g n a ll a m p i n v e s t i g a t i o n , g w e l l a s 3 0 0 q u e s t i o n n a k e s a b o u t l i g h t p o l l u f i o m s u m m a r i z et h el i g h tf m v i r o n m e n c a lp r o b l e m se x i s t e di ns u z l uc i 墩i n c l u d i n g 佃m d c q u m el i g h t i n g , u n e v e ni l l u m i n a t i o n , s e r i o u sl i g h tp o l l u t i o n , x m - e a s a n a b l ed e s i g n a n di n s t a l l a t i o n , i n s u f f i c i e n c yo fn 均h n a 瑚o em m 】a g e m e n li m b a l a n c ei n p u to ft h e 缸血i s l m e 恤畸a l a c k o f a w a r e n e s s o f e n e r g y s a v i n g , l i m i t e d d 嚣i g n 删p 正锄n i n g l e v e l , a n di n a d 咖l u a t eo fl a w sa n dr e g u l a t i o n sa r et h er e a ! ；o n $ f i n a l l ys i xc o u n t e r m e a s u r e s 躺p i q ) o s c d ：f 协呜c c 岫s m j dl i g h t v i m n m e u t a lc i i i t i 捣d op u b l i c i t yw o r k ；s e c o n d , s p e e d u p t h e 缸j | i ，1 i n g o f p r o f e s s i o n a l s , s 仃i g t l l e ns c i c m i f i c 北a 亿h ；咖r d ，蛐加g m 讪舀c a il a n d s c a p el i g h t i n gd e s i g n ；f o r t h , p f 啪m d g 如r e l e v a n ts t a n d z r d sa n d r e g u l a i n 矗s ；f i m l , 蚰蜘g 啦明l i g h t - e n v i r o n m e n t a lm m m g c m e n g s i x t h , f i g h t - e v k o n m a n t a lf u n c t i o nz o n i n gp r o p o s a l e x p e c t 吐d st h e s i s 啪p r o v i d ec e r t a i nf o u n d a t i o nd a t at ot h en a r c ho n l i g h t - e n v i r o n m e n ti ns u z l uc i 壤h e l pr l a t ld e p l 毗m c l l li m p r o v et h eu n d e r s t a n d i n g t h e 抽| p o f l 孤赋o fl i # t - e n v i r o n m a n t a lp r o b l e m s , a n dp l a yap o s i t i v er o l e i n l i g h t - e n v i r o n m e n t a lr e s e a r c ha n dl i g h tp o l l u t i o nc o n t r 0 1 k e y w o r d s ：l i g h t - * n v i r o n m e m a ip r o b l e m , l i g h tp o l l u t i o n , i l l u m i n a t i o n , 船s t o r e y a n dm e a s t a - e m e n t , c o a n t e r m e a s u r e ss u g g e s t i o n 玎 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：狂超日期：趋塑牟月三日 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的复 印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保 存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学 校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用 影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意学校在不以赢利为目的 的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名： 指导教师签名： 叠堕圭r 期：超王年旦月! r 毋上月面 苏州科技学院硕士学位论文第一章光环境相关问题研究综述 第一章光环境相关问题研究综述 1 1 光环境与光污染 1 1 1 光环境 光环境是物理环境中的一个组成部分，它与色环境等并列对建筑物来说，光环 境是由光照射于其内外空间所形成的环境。因此光环境形成一个系统，包括室外光环 境和室内光环境。前者是在室外空问由光照射而形成的环境。它的功能是要满足物理、 生理( 视觉) 、心理、美学、社会( 指节能、绿色照明) 等方面的要求后者是在室内空 间由光照射而形成的环境它的功能是要满足物理、生理( 视觉) 、心理、人体功效学 及美学等方面的要求。产生上述照射的光源可以是天然光或人工光 1 1 2 光污染 中国大百科全书环境科学卷对光污染的定义是：逾量的光辐射( 包括可见 光、红外线和紫外线) 对人类生活和生产环境造成不良影响的现象。我们认为：光污染 是由不恰当的自然光反射或者不合理人工光照导致的违背人的生理与心理需求或有 损于生理与心理健康，或对生态环境产生负面影响的现象。包括眩光污染、人工白昼、 彩光污染以及紫外线污染、红外线污染和视觉污染等“j 按国际惯例，一般将光污染分为白亮污染、人工白昼、彩光污染三类现代化城 市中宾馆、饭店、歌舞厅、写字楼等建筑群体中普遍使用玻璃、釉面砖、铝合金、磨 光大理石等精致外墙，在强光照射下反射形成的过量光辐射污染，使周围环境明显白 亮，耀眼夺目，形成白亮污染；人工白昼是指夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、 霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱，有些强光直冲云霄，使得夜晚如同白昼一样，形成 人工白昼；舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了 彩光污染 1 2 国际光环境研究现状 i 2 1 相关组织 光污染问题早在2 0 世纪7 0 年代就引起了国际天文协会( i a u ) 和国际照明委员 会( c 砸) 的重视。1 9 8 8 年美国成立了“国际黑暗夜空协会”( a ) ，致力于保护夜 空，使人们能够享受昼夜交替的自然规律，与人工白昼、白亮污染等光污染现象做斗 苏州科技学院硕士学位论文 第一章光环境相关问题研究综述 争，i d a 逐渐发展成为一个国际组织。i a u 、c i e 和i d a 是国际上研究光污染问题的 主要组织 1 2 2 相关研究成果及文件嘲 1 9 7 9 年c 第1 9 届大会上发表了大气光污染的论文，首次公布了防治光污 染的科研成果。c i e 、i a u 和i d a 等学术团体联合或单独对光污染进行研究，召开专 题研讨会，发布了多项研究成果或技术文件： ( 1 ) 1 9 8 0 年c m0 1 号出版物减少靠近天文台的城市天空光的建议； ( 2 ) 1 9 8 8 年c m 和i a u 联合召开了“逸散光国际研讨会”： ( 3 ) 1 9 9 0 年c i e ，t c - 2 1 对光对天文观测的影响进行了专门研究； ( 4 ) 1 9 9 1 年c i e 在墨尔本召开了“干扰光专题讨论会”； ( 5 ) 1 9 9 4 年c i e 的x 0 0 8 号特殊出版物城市天空光天文学的烦恼； ( 6 ) 1 9 9 7 年c i e 的2 6 号出版物限制天空辉光准则： ( 7 ) 2 0 0 2 年国际天文联合会与c m 在智利召开的控制光污染的国际学术学会， 对光污染问题进行了广泛的学术交流； ( 8 ) 2 0 0 3 年c i e ，t c 5 一1 2 完成了对室外照明装置的干扰光控制指南) 最终 稿 此外，c i e 6 8 号出版物室外工作区照明指南kc i e l 2 6 - - - 2 0 0 0 号( 原9 2 号) 出版物城区照明指南) 、c i e 9 4 号出版物泛光照明指南) 、c i e l l 5 号出版物机 动车道路照明推荐标准和i d a 的室外照明法规手册等技术文件，从不同角度 对防治光污染作了相应的规定。 1 2 3 各国相关法规标准 目前，日本以及欧美地区部分国家已经对光污染防治采取了一定措施。1 9 8 9 年 1 1 月日本冈山县，1 9 9 8 年1 0 月日本群马县高山村先后伟定了防治光污染条例； 2 0 0 1 年9 月日本环境省颁布了防治光污染制度指南，全面介绍了光污染的防治工 作：美国1 9 9 4 年3 月在亚利桑那州t u c s o n 区和p i m a 区通过防治光污染条例以 确保天文观测环境：美国纽约州2 0 0 0 年3 月也制定这一条例，主要目的在于节省能 源，保护环境；在欧洲，光污染条例化发展最快的是意大利和希腊。在意大利，防止 光污染作为国家的法律被审议，成为世界唯一的实例而倍受关注，2 0 0 0 年3 月意大 利l o m b a r d y 县也制定了防治光污染条例以防止光污染保护天文观测。在意大利，所 属的2 0 几个区域中，已经有6 个区域制定了光污染条例。 美国环保局于1 9 9 1 年初提出了绿色照明和有关计划，并积极付诸实旋，取得了 2 苏州科技学院硕士学位论文 第一章光环境相关问题研究综述 显著成效。随后得到了联合国和世界上众多国家的关注，并制订了相关的计划 对于光环境质量标准，国际照明委员会( c m ) 给出了一些指标的推荐值，对居住 区照明、道路照明、商业街道路照明、市中心和近郊商业街道路照明等提出了相关标 准；澳大利亚是世界上对光污染研究开展的较早的国家之一，不但规定了各种性质的 居住区内的照度和灯具的光强值，还用阈值增量的手段对灯具的眩光进行了限制：而 英国采用和c i e 相似的方法限制居住区的光污染，只是在数值上有所不同；日本也出 台了行人室外照明标准。 1 3 我国光环境研究现状 1 3 1 光污染事件 我国兰州在1 9 8 0 年就出现过光污染，北京市也早在1 9 8 6 年夏季发现了光污染的 迹象上海市在1 9 9 6 年出现了第一起因城市建筑物玻璃幕墙折射引起光污染的环保 投诉随后各地有关光污染的投诉不断增多1 9 9 8 年，浙江省宁波市海曙区老实巷 1 9 户居民，以宁波市电业大厦玻璃幕墙产生光污染，影响正常工作生活为由，将宁 波市电业局和开发商诉至法庭，最终因我国目前尚无被现行法律认可的鉴定污染的手 段和标准，也没有防治光污染的专门法律法规而败诉中国苏州网2 0 0 7 年4 月2 9 日有位唐女士反映了这样的事情：。东环大厦北侧的巨幅广告夜间灯光扰民，影响居 民夜间体息和居民的身体健康，居民强烈要求还我们绿色健康睡眠环境”而 受理单位环保局的回复意见是：“霓红灯、灯箱、广告、玻璃幂墙及亮化美化是现代 城市的标志，但同时也带来了影响居民夜间休息等问题。目前国家虽然有防止光污染 的规定，但还没有具体的标准，也就是说：有定性的要求，没有定量的标准。”这使 得光污染事件的处理陷入一种尴尬的局面 1 3 2 相关研究论文 1 9 9 1 年，杨公侠教授在出席c i e 2 2 届大会的总结报告中，提出我国在城市夜景 照明建设中应特别注意防治光污染问题自1 9 9 1 年提出光污染问题以来，陆续有相 关文章在报刊和书籍上发表： ( 1 ) 1 9 9 2 年肖辉乾在北京科技报发表城市夜景照明并非越亮越好一文，强 调充分认识光污染的危害，要求未雨绸缪，将夜景照明中的光污染降到最低限度； ( 2 ) 1 9 9 2 年照明技术发表了徐和的c m 室外照明干扰光研讨会 和光 污染和光干扰对照明设计的影响两篇译文； ( 3 ) 1 9 9 4 年照明工程学报发表了谭满清、郝允祥的北京夜间天空亮度的 苏州科技学院硕士学位论文第一章光环境相关问题研究综述 研究论文；同年文摘报刊登了一种新的城市污染源噪光一文 之后，在照明工程学报、光源与照明、道路照明等杂志上陆续有关于研 究照明与光污染的文章发表 1 3 。3 相关文件及规范 目前，我国己出台了一些相关规定建设部与国家技术监督局制定了工程建设标 准玻璃幕墙光学性能( g b t 1 8 0 9 1 2 0 0 0 ) ，对建筑物外表玻璃幕墙进行了一定管 理规定建设部与国家质量监督检验检疫总局联合发布的公共建筑节能设计标准 ( g b 5 0 1 8 9 - - 2 0 0 5 ) ，自2 0 0 5 年7 月1 日起实施，对我国公共建筑的外窗可开启面积、 玻璃幕墙占墙面的面积比例等都提出了具体限制标准这表明，我国对玻璃幕墙的管 理已有一定规范 1 9 9 6 年我国开始实施绿色照明工程，并将其作为节能领域的一项重大示范工程， 旨在发展和推广高效照明产品，节约用电、保护环境，缓解电力供应紧张状况，为促 进国民经济持续、快速、协调、健康发展发挥了积极的作用建设部文件关于实施 的通知( 建城 2 0 0 4 】9 7 号) ，要求由政府部 门投资建设的城市户外公共照明、由企事业单位投资建设的住宅小区内的功能照明、 景观照明，以及自有物业的景观照明和旅游风景区的功能照明与景观照明实施绿色照 明工程，并提出了其评价指标，以总结和推广我国城市照明工作的经验，使我国城市 照明工作尽快走上科学、健康、可持续发展的道路 天津市1 9 9 9 年曾颁布过城市夜景照明技术规范) ，是我国第一个有关夜景照明 的技术规范北京市也曾做过一个城市夜景照明工程评比标准，但这些标准在衡 量光污染方面只有简单的项目北京市已制定北京城市夜景照明技术规范，严格 控制使用探照灯等强投光灯具和激光灯北京照明学会和北京市市政管理委员会组织 编写的城市夜景照明技术指南一书，已于2 0 0 4 年1 2 月由中国电力出版社出版， 书中系统介绍了城市夜景照明相关的技术问题以及建设中需注意的事项，对北京乃至 全国夜景照明建设的健康有序地发展，均具有重要的现实意义2 0 0 4 年9 月1 日， 全国首部城市照明规范上海市城市环境( 装饰) 照明规范正式实施，但是该规 范) 却只是一部行业技术规范，不具法律强制力从环境保护部门来讲，也缺少对光 污染的明确规定，这就使得光环境处于法律的真空地带，非常难于管理根据我国建 设部与国家发改委2 0 0 4 年1 1 月2 9 日的文件关于加强城市照明管理促进节约用电 工作的意见) ( 建城 2 0 0 4 1 2 0 4 号) ，要求尽快制订我国防治光污染的标准和规范，在 国家或地区性环境保护法规中增加防治光污染内容。建设部又于2 0 0 5 年8 月9 日下 达关于进一步加强城市照明节电工作的通知( 建城函 2 0 0 5 1 2 3 4 号) ，强调了在城 4 苏州科技学院硕士学位论文 第一章光环境相关问题研究综述 市照明建设与改造中，要保证以道路照明为主的功能照明，严格限制装饰性的景观照 明等问题 2 0 0 5 年初。政协黑龙江省第九届委员会第三次全体会议上，提出了制定哈尔滨 市“防止光污染条例”的议案。据2 0 0 5 年3 月7 且羊城晚报消息，全国人大代表、 惠卅环境科学研究所所长黄细花呼吁，要开展光污染防治的研究。据2 0 0 5 年8 月2 日广州日报消息，佛山打算进行光污染普查，为出台有关光污染法律法规提供参考材 料中国建筑科学院物理所总工程师肖辉乾也曾多次建议，在国家或地区性环境保护 法规中增加防治光污染内容，尽快出台我国防治光污染的标准和规范，使建设者和执 法者有法可依。 国家经贸委1 9 9 3 年开始把照明节能提到了能源、环境与经济协调发展的战略高 度。放在资源节约工作的优先位置，并于1 9 9 4 年开始组织制订中国绿色照明工程计 划。于1 9 9 5 年正式制订了中国绿色照明工程实施方案，正式组织试点和实施。1 9 9 6 年1 0 月，1 9 9 7 年1 0 月，1 9 9 8 年1 0 月，结合全国节能宣传周，由国家经贸委资源节 约综合利用司主办，中国照明学会等单位协办了三届中国绿色照明国际研讨会，进行 了技术交流和广泛的宣传，起到了积极推动作用。 1 4 光环境相关研究要点 1 4 1 光环境及光污染研究 高履泰认为光环境的影响因素有：照度和亮度、光色、周围亮度、视野外的亮度 分布、眩光和阴影阱；赵海天讨论了城市灯光环境的科学定义以及城市规划与灯光环 境规划的关系，提出城市灯光环境规划的a e e e 学科属性，并揭示了对于灯光景观科 学定义的异化而导致的光污染现象旧；马京涛提出在住宅人居环境的各组成部分中自 然光环境非常重要嘲；肖辉乾将我国城市夜景照明中的问题总结为六方面：城市夜景 照明的规划问题、照明方式( 方法) 问题、照度或亮度标准问题、隐框玻璃幕墙建筑的 夜景照明方法问题、彩色光在建筑夜景照明中的应用问题以及夜景照明的光污染问 题蜘，是从照明角度对光环境的分析。张秀欣等对夜间光环境中存在的问题也从六方 面进行了总结：专业性管理和制约机制的缺乏、严重的模仿现象使城市缺乏特色、设 计的非专业性，使城市夜景缺乏韵律、对节能的重要性考虑不足、眩光问题突出和光 污染问题严重m ，是从意识、管理、设计等方面对光环境的思考张爱全强调要重视 城市灯光环境建设中的光污染问题”；还有陈仲林、王亚军、孙静、舒麒瞬、邵力 刚呻”等人也分别对光污染及其防治作了分析。赵海天提出了广义光污染概念，新概 念包括眩光污染、射线污染、光照过亮、光色不均、视觉单调和频闪灯等内容“”； 5 苏州科技学院硕士学位论文 第一章光环境相关问题研究综述 i d a l 3 9 号文件则强调了一个城市必须重视光污染问题“田。 1 4 2 光环境调查测量研究 对于相关的调查测量方面，王湘通过对北方工业大学教室、图书馆等环境中照度、 照度均匀度等光环境参数的测量与计算，对该校公共阅读光环境进行了评价，并提出 了照明改进方案“”；张绍纲根据对北京以及广州等的住宅天然光和人工光环境的现场 实测调查结果，对改善住宅的光环境的照度标准值水平提出了具体的建议“”；陈仲林 对道路照明测量方法迸行了研究，介绍了一种用数码相机快速测量道路照明的亮度 分布方法，该方法是一种简便迅速的亮度分布的新颖测试方法，并可在道路照明测试 中推广使用；李同保则研究了由于光源品种和应用范围不断拓展及经济国际化发展趋 势的需要，而引发光源及照明性能测量中的新问题“”；谷屹岩对上海部分广场的照明 环境进行了调查分析，得出“塑造良好的交通广场照明环境不能只注重水平照度，还 包括垂直方向的光线数量”的结论有人探讨了不可见光对视力的影响锄1 ；d a l 7 9 号文件通过实例说明了过量的室外照明污染天空，浪费能源，带来安全隐患嘲：c a r l s h a f l i k 论述了道路照明对环境造成的影响“ 1 4 3 光环境标准及立法研究 目前对光环境规戈! 的研究较少，张建洪在实践基础上界定了城市灯光景观与环境 的科学定义、学科属性和基本规划原则，并提出城市灯光环境规划体系咖；陈亢利提 出光环境功能区划建议，并给出光环境质量指标体系及建议值嘲；北京城市照明标 准体系研究项目，在国内首次提出该标准体系，本标准体系的建立对促进北京城市 照明标准化进程，提高北京城市照明建设与管理的整体水平，推动北京城市照明产业 的发展，保证首都城市照明事业的持续发展具有重要的意义；依据窗户的垂直照度、 灯具的发光强度、阈值增量、上射光通比和建筑立面( 含广告标识面) 的亮度，c i e 提 出限制室外照明装置干扰光影响指南嘲；陈仲林通过对周围环境亮度和天空亮度的测 量与分析，提出了适合于重庆市的户外广告照明标准建议，并参照实际照明效果， 对c i e 夜景照明标准中照度推荐值进行修正”：c m 技术报告1 3 6 - - 2 0 0 0 号出版物是 城区照明指南嘲；j o h n p a l a v a 加s 分九部分介绍了光污染的法律思考与立法结构； i d a i ? 2 号、1 8 1 号文件论述了室外光污染法规和公共标准“卸；i d a s l 号文件则对 照明与犯罪之间是否有必然联系问题作了研究；上海市在2 0 0 4 年9 月1 日颁布的 城市环境( 装饰) 照明规范，是我国首部带有光污染控制标准值的地方性规范，而 有些地区也有各自的照明规范，如北京、天津、深妙【| 等。 6 苏州科技学院硕士学位论文第一章光环境相关问题研究综述 1 4 4 绿色照明研究 “绿色照明”是9 0 年代初提出的照明领域的新方针，它是从节约能源、保护环 境的角度提出来的实施绿色照明的宗旨，是要在我国发展和推广高效照明器具，节 约照明用电，建立优质高效、经济、舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量， 提高工作效率，保护人民身心健康的照明环境，以满足国民经济各部门和人民群众的 日益增长的对照明质量、照明环境的更高要求和减少环境污染的需要。 i d a 4 9 号文件提出通过绿色照明高效照明，能够提高能源利用率，减少污染， 促进经济发展嘲；有人提出高效照明器材与高效电源是照明节能的重要因素汹1 ；有人 提出在照明设计方案中体现绿色照明咖；陈亢利提出绿色照明的含义不仅是节能，还 包括环保、和谐，不干扰居民，不影响生态，不破坏景观等方面要求 1 5 本研究的耳的与意义 通过分析论述，目前国际上对于光环境问题以及光污染防治的研究已经逐步展 开。而国内对此豹研究才刚刚起步，较为零散，而且国内的研究多是从照明角度出发 进行的从环境保护入手进行的研究，尤其是对光环境问题的相关定量研究极少已 有标准也只是规定了照度或亮度的最低限值，而没有最高限值的规定，使得对光污染 的界定难以量化与水、大气等环境因子相比，尚缺乏光环境功能区域划分的研究。 对城市灯光景观、灯光环境及光污染等尚缺乏系统的专门性规划，相关法规缺乏，造 成无法可依的局面有些结论、方法等还有待进一步深入研究，以保证结论的正确性， 方法的实用性 本文从环保角度出发，综合考虑环保、照明、节能等多方面要求，通过对苏州市 区光环境现状的调查测量，总结目前苏州市的光环境问题，并借鉴国内外已有的研究 成果，分析问题产生的原因，应用导师陈亢利副教授的研究成果，对苏州市区的光环 境功能区域进行了划分并针对苏州市实际情况，提出解决光环境问题的其它对策建 议。期望本文的研究能为苏州市的光环境研究提供一定基础数据，能有助于提高有关 管理部门对光环境问题的认识，对光环境研究及光污染防治起到一定的实际作用 7 苏州科技学院硕士学位论文 第二章研究方法与过程 2 1 研究方法 第二章研究方法与过程 苏州是著名的历史文化名城和风景旅游城市，位于江苏省东南，东连上海，南邻 浙江，西濒太湖，北枕长江，沪宁铁路横亘东西，京杭运河贯穿南北苏州现在行政 区划实行市领导县体制，辖平江区、沧浪区、金闻区、相城区、吴中区、工业园区、 高新区和常熟、张家港、昆山、太仓、吴江5 个县级市，总面积8 4 4 8 平方公里，2 0 0 6 年末全市户籍总人口6 1 5 5 5 万人随着苏州经济的快速增长，城市不断扩张，环境 问题不断出现，光环境问题即是其一 研究苏州市区的光环境闯题，首先要查阅国内外光环境方面的相关书籍、研究课 题、论文以及相关法律规范，并对苏州市区光环境现状进行调查和测量，还要咨询人 工照明相关专家、技术人员，并有选择地借鉴国内外的研究方法与成果。本文的研究 主要采用文献阅读、咨询专家、问卷调查、现场调查、实际测量，案例分析等方法， 通过理论研究和实际调研相结合，对光环境问题及其成因进行总结和分析，并对苏州 市区的光环境功能区域进行了划分在此基础上，提出解决光环境问题的其他对策建 议测量中用到的仪器主要为照度计 本文采取的技术路线如图2 1 调查测量是本文的重点部分，其中包括对夜间各 不同功能区的环境照度的测量、对玻璃幕墙应用现状的调查、对昼问玻璃幕墙影响下 的环境照度的测量、对夜间广告标志灯的调查，和3 0 0 份问卷调查。在收集光环境研 究资料的基础上，制定苏州市区光环境现状调查方案。在调查测量的基础上，总结苏 州市区光环境问题并分析原因，并对苏州市区的光环境功能区域进行划分。借鉴国内 外相关研究成果，针对苏州市实际情况，提出解决光环境问题的其他对策建议。 i 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 2 2 研究过程与内容 2 2 1 文献阅读 图2 - 1 研究的技术路线圈 详细查阅国内外光环境方面的相关书籍、研究课题、论文以及相关法律法规、制 度、条例等，分析、比较国内外对照明、光污染问题的相关法规、条例，调查国内外 对环境光污染的研究现状，对国内外光环境问题的研究和管理现状有个总体了解。 9 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 2 2 2 调查测量 一、夜间环境照度测量 对于城市的照明究竟应该以什么为标准，目前大致有三种：照度标准、亮度标准 和单位面积功率标准。有学者认为，。目前国际上多用照度为标准，如c i e 推荐的城 市夜景照明，由于照度的大小并不直接反映人眼的明暗感，它还和目标物表面对不同 光色的反射率、材质、光的透射方向及人的观看方向有关，c i e 主要建议采用照度标 准作为设计标准值。是因为量度的计算复杂”咖单位面积功率标准，实际上是一种 绿色照明的节能指标单位面积功率从节能角度看无疑是一种控制的较好方法，但它 没有考虑人的视觉和心理，也没有考虑目标物不同的饰面材料性质嘲 因为照度标准应用广泛，并能较好的反映照明情况，而且照度测量也较为方便， 同时基于苏州科技学院环境科学与工程系实验室器材情况，故采用照度标准来对光环 境现状进行测量分析在测量道路照明情况时，除水平照度为，还测量了垂直照度， 以有效反映认清迎面而来的行人的情况 夜间环境照度测量主要是参照室外照明测量方法m 1 ，分别在娱乐体闲区、商 业区、居住区、行政办公区及道路等各个有代表性的区域，采取网格布点法测量环境 照度，并求得平均照度和照度均匀度 使用仪器：数位式照度计睁1 3 3 2 a ，厂家：泰仕电子工业股份有限公司，测 量范围为0 1 l x 2 0 0 0 0 0 1 x 。 ( 一) 道路水平照度测量 ( 1 ) 测量目的 测量苏州市区部分道路的路面水平照度，求得照度均匀度，以了解各道路照明情 况，并与相关标准比较，看是否符合要求照度均匀度通常分为两类，一类是影响发 现障碍物的均匀度，称为总均匀度；另一类是影响人视觉舒适性的均匀度，又称为纵 向均匀度。本文中除了注明的纵向照度均匀度，其他所称的均匀度都是指总均匀度。 4 ( 2 ) 测量路段选择 对于道路照度的测量，宜选择在灯具的间距、高度、悬挑、仰角和光源的一致性 等方面典型的平坦路段。在道路纵向应为同一侧两根灯杆之问的区域；而在道路横向， 当灯具采用单侧布灯时，应为整条路宽；对称布灯、中心布灯和双侧交错布灯时，取 l 2 路宽 ( 3 ) 布点方法 参照标准室外照明测量方法，将测量路段划分为若干个大小相等的矩形网格。 乱当路面的照度均匀度比较差或对测量的准确度要求较高时，划分的网格数可多 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 些。当两根灯杆间距小于或等于5 0 m 时，宜沿道路( 直道和弯道) 纵向将间距1 0 等 分；当两灯杆间距大于5 0 m 时，宜按每一网格边长小于或等于5 m 的等间距划分。在 道路横向宜将每条车道二等分或三等分 b 当路面的照度均匀度较好或对测量的准确度要求较低时，划分的网格数可少 些。纵向两格边长按a 项规定取值，而道路横向的网格边长可取每条车道的宽度。 ( 4 ) 照度测量 照度测量的测量高度为路面，测量方法有四点法和中心法，将测定范围以纵横线 等问隔划分为等面积的网格，四点法是测点布置在网格四角，测量网格四角点上的照 度；中心法测点布置在每个网格的中心点，测量网格中心点的照度。本文采用中心法 布点测量 o 灯 ooiofoioioioioloo oolo iololo oloioo ooioio loloioioioo oolololoioloioioo 耋 仝!苎进堡墨9 灯 图2 - - 2 中心法布点示意图 ( 2 兰苎幽墨9 灯 围2 - 3 四点法布点示意图 ( 5 ) 平均水平照度和照度均匀度的计算 平均水平照度： k = 击泣 ( 1 ) 式中：e “平均水平照度，l x ； e 广- 在第i 个测点上的照度，l 】【； m 一纵向网格数； 囊麦 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 忖_ 横向网格数。 照度均匀度：u o = e t 。缸e 嘶 式中：i 卜照度均匀度； r 面r 一测点的最小照度值。l x ； e 岫( 1 ) 式求出的平均水平照度，l 】【 纵向照度均匀度：u l ；e h 曲r 一 式中：u 广一纵向照度均匀度； 琢响广_ 一测点的最小照度值，l x ； 凰。l _ 测点的最大照度值，l x ( 2 ) ( 3 ) ( 二) 道路垂直照度测量 垂直照度标准值出现在早期的照明标准中，目前很多标准包括c i e 文件均推荐使 用1 5 米高处的。半柱面照度”。垂直照度测量高度为1 5 m ，测点尽量选在灯具正下 方，按4 5 。角旋转取8 个方向进行测量利用八个方向的垂直照度来近似得到平行 于道路纵向的两个方向的半柱面照度 垂直照度和半柱面照度表格中的箭头表示照度计采光面的朝向，如图2 - 4 所示， 其基本方位根据照明灯具所在位置决定，例如：朝向照明器一侧用i 表示，其反方向 即为t ，以此类推。考虑到半柱面照度的引入主要是为了保证认清迎面而来的行人， 图2 - 4 垂直照度测量示意图 所以，考察平行于道路纵向轴的两个方向更有意义，即图中的一和一两个方向一向 半柱面照度由i 一f 五个方向的垂直照度值平均求得近似值；一向半柱面照度由 t ，一i 五个方向的垂直照度值平均求得近似值。c i e 以及其他一些技术文件中都 1 2 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 以最小半柱面照度作为控制标准。而最小半柱面照度值最可能出现在照明灯具正下方 以及其附近点，本测量正是以此为原则进行，所以表格中所列出的半柱面照度值是最 小半柱面照度的近似值嘲 ( - - ) 广场等区域照度测量 ( 1 ) 测量场地的选择 应选择典型区域或整个场地进行照度测量，对于完全对称布置照明装置的规则场 地，可只测量1 2 或1 4 的场地。 ( 2 ) 布点方法 参照标准：室外照明测量方法( g b 厂r 1 5 2 4 0 9 4 ) 通常将场地划分为边长 5 。1 0 1 n 的矩形网格，网格形状宜为正方形，可在网格中心或网格四角点上测量照度， 本测量也是采用中心法布点测量。 ( 3 ) 照度测量 照度测量的测点高度为地面，测量方法同道路水平照度测量部分 ( 4 ) 平均水平照度和照度均匀度的计算 按照道路水平照度测量部分的公式( 1 ) 、( 2 ) 、( 3 ) 进行 ( 四) 夜间环境照度测量 ( 1 ) 调查时间 2 0 0 6 年6 月至7 月1 9 ：3 0 - 2 1 ：3 0 。 ( 2 ) 布点与测量 所选各区域按照其实际功能分为分别在娱乐休闲区、商业区、居住区、行政办公 区以及道路、学校、医院等夜间需要照明的地点，能大致反映苏州主要的夜间照明状 况各个区域的测量点尽量选在该区域的中心或行人最多的位置。 娱乐休闲区、商业区、行政办公区、医院等只测量水平照度，选择场地的典型区 域或整个场地进行照度测量，对于完全对称布置照明装置的规则场地，可只测量1 2 或1 4 场地 居住区、道路、学校等测量水平照度和垂直照度由于车行道行车多，无法测量， 所以测的主要是自行车道，其中，环山路不分车行道与自行车道 测量数据记录：每个测量点分别有一份记录表格，分别记录各网格中心照度读数 以及网格大小、网格数日。 时间：地点：m sn = l i 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 ( 3 ) 各测点情况介绍 城市广场，是苏州工业园区金鸡湖景区8 大特色风景区之一，金鸡湖采用沿湖柱 式照明。取湖边一个小广场测量，照明装置南北基本对称，取北边1 2 部分测量照度 1 m l m 网格，网格m = n - - 9 ，共取测点8 1 个 苏州乐园，地处苏州高新区中心，规划面积9 4 公顷，以名闻遐迩的狮子山为依 托是国内投资规模最大、项目最齐全、设备最先进的现代化水上游乐场苏州乐园 门口广场的夜间照明中，动态霓虹灯很多，尤其是节假日时候。照明装置南北基本对 称，取北边1 2 部分进行测量，3 r e x3 m 网格布点，共取测点9 5 个。 三香公园，三香路北侧的一个公园，公园内无照明装置，靠旁边的路灯照明。在 公园靠近马路的广场，3 m 3 m 网格布点，对整个广场进行测量，m ：9 ，n = 5 ，共取 测点4 5 个 苏州公园，位于市中心民治路以花木绿化为主，内有儿童乐园、茶室、老人活 动室等，是群众文化活动的主要场地公园里晚上也较为热闹，路宽约3 5 m ，两路 灯间距约l l m ，除了路灯，路旁的松树上装有装饰灯，m = 8 ，n = 2 网格布点测量，共 取测点1 6 个 高新区商业街对面公园，位于狮山路，公园广场呈圆形。照明装置有路灯、地灯， 基本上东西对称，取东边1 2 广场进行测量，2 m x 2 m ，共取测点5 7 个 人民路与干将路路口公园，广场多为草地，布灯较多，照度较均匀取一部分测 量，2 m 2 m 网格布点，共取测点2 0 个。 石路是个典型的现代商圈布局，夜间经济是石路步行街最想打响的一张牌。各式 投光照明、霓虹灯、灯箱广告星罗棋布，显示出一个新型商业区的繁华。入夜，石路 步行街庞大的喷泉组群随着音乐和灯光幻化成诗一般的意境。仅灯光一项，石路步行 街一期工程中就花了上千万灯、光、水、雾，如梦如幻的石路步行街让络绎不绝的 市民流连忘返。据有关人士介绍，为了营造一个良好的夜间购物氛围，石路步行街的 商家都将在2 2 点以后打烊，灯光至少亮到凌晨以后 北石路广场有苏州市规模最大的旱喷泉。随着音乐，水柱忽高忽低、永花四溅， 变幻莫测埋设在地面的灯箱光芒四射，好似群星璀璨。测点选在喷泉东侧的广场， 照明装置有路灯，还有各式霓虹灯等，3 m 3 m 网格布点，共取测点4 8 个石路银 河广场在石路南北向的步行街上，3 m 3 m 网格布点，共取测点3 2 个。 观前街，因玄妙观而得名，是一个集商业、娱乐、饮食、文化于一处的大众消遣 场所。现在的观前街作为步行街，两旁是仿古建筑的商店，将古典风格与现代商业文 明交合，将它的主体玄妙观烘托于商业文化的世俗氛围之上，以其深厚的历史、蕴含 的古典精神和人文气息，压住了充斥其间的市并气每当夜幕降临，街上的两排路灯 就亮起，路灯采用的是苏州古城区统一的“姑苏宫灯”系列，照度不高，但加上两边 苏州科技学院硕士学位论文第二章研究方法与过程 的各个商店照明，各式霓虹灯闪烁，也是一幅繁华的图画。街的两侧对称布灯，两灯 间距约1 5 m ，路宽7 m ，在观前街上取1 2 路宽，m = 1 0 ，n = 2 ，网格布点，共取测点 2 0 个观前街西入口是一小广场，南北向对称，2 r e x 2 m 网格布点，共取测点3 5 个 百润发超市何山店，位于高新区滨河路与何山路交界处测量地点选在店南侧空 地，采用的是由上至下的投光照明，照度较均匀，2 m x 2 m 两格布点，共取测点2 0 个 苏州会议中心，位于苏州市古