北京地下空間照明調(diào)研綜述*

馬欣 張昕 王穎超

(1.北方工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京 100144;2.清華大學(xué)建筑學(xué)院，北京 100084)

引言

近年來(lái)，北京市地下空間的建設(shè)量大幅增加，建成的地下空間面積已達(dá)4000萬(wàn)平方米，目前，每年新增的地下空間建筑面積約為300萬(wàn)平方米。大量開(kāi)發(fā)地下空間已經(jīng)成為北京市城市開(kāi)發(fā)中的重要發(fā)展方向之一。地下空間的開(kāi)發(fā)具有節(jié)約用地、提高城市綠化率、緩解交通壓力等多方面的好處。但是，地下空間由于建筑條件的限制，很難采用自然采光，大多采用人工照明方式，所以，地下空間的照明問(wèn)題對(duì)于保障地下空間得以高效利用具有重要意義。本文對(duì)北京市部分地下空間的照明與使用的基本情況進(jìn)行調(diào)查研究，得出總體照明狀況與能耗的基本概況。

1 北京市地下空間的使用概況

按照建筑學(xué)通用的標(biāo)準(zhǔn)，地下室是指房間地平面低于室外地平面高度超過(guò)房間凈高的1/2的空間。按照使用與采光照明情況的標(biāo)準(zhǔn)，地下空間也可以定義為:主要使用功能位于室外地平面以下，而無(wú)法正常開(kāi)設(shè)側(cè)窗的空間。因此，地下空間既包括建筑主體的地下部分，也包括室外廣場(chǎng)、綠化等場(chǎng)地的地下使用空間。從照明方式來(lái)看，地下空間主要是人工照明，也可以通過(guò)高側(cè)窗或窗井進(jìn)行自然采光。

北京新建的高層建筑以及新建的居住區(qū)、商務(wù)區(qū)的廣場(chǎng)綠化等區(qū)域均大量使用了地下空間。按照使用功能的不同，北京地下空間的使用大體分為如下五大類。第一類為居住類，主要位于高層住宅樓的地下室，這一類多為半地下室空間，設(shè)有局部高側(cè)窗或窗井，該類空間主要以出租使用為主;第二類為停車場(chǎng)類，這是地下空間最主要的使用方式，這類地下空間單一空間面積較大，通常為全地下室，無(wú)自然采光;第三類為辦公類，這類使用功能分布也十分廣泛，在大型辦公樓、居住小區(qū)住宅樓、大型企事業(yè)單位等的地下空間均有這樣的功能。這類地下室的采光方式因所屬建筑設(shè)計(jì)差別而差異很大，有高側(cè)窗采光、窗井采光、無(wú)自然采光等多種方式;第四類為商業(yè)、餐飲及活動(dòng)類，這一類往往和地上的商業(yè)建筑結(jié)合，其設(shè)計(jì)與使用均有特殊性，常常以滿足藝術(shù)性要求為主，因而以藝術(shù)性照明為主，遠(yuǎn)超過(guò)基本的功能照明要求。第五類為地下車站等，這一類地下空間的數(shù)量由于北京地鐵的大量建設(shè)而迅速增加，該類空間由于距地面較深而完全采用人工照明。

以上5類基本概括了北京市地下空間的實(shí)際使用情況，除此之外，還有一部分人防地下室由于空間設(shè)計(jì)的限制而使用率極低。根據(jù)實(shí)際使用情況的調(diào)研，按照照明情況來(lái)看，第一、二、三類地下空間主要以功能性照明為主，第四類以裝飾性照明為主，而第五類則是兩者兼而有之，主要取決于地鐵站在城市中所處的區(qū)位。

2 地下空間照明狀況的調(diào)研與分析

2.1 調(diào)研測(cè)試范圍與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)地下空間的使用功能不同，由于地鐵車站使用的特殊性，研究者選取以上前4類空間類別進(jìn)行調(diào)研，分別對(duì)不同類別的地下空間選取2～3例進(jìn)行較為詳細(xì)的測(cè)試與訪談等主觀評(píng)價(jià)，同時(shí)選取一些其他建筑進(jìn)行一般測(cè)試。由于考慮到新建地下空間使用時(shí)間較短，還未形成較為穩(wěn)定的使用方式，因而選取詳細(xì)測(cè)試的各類地下空間建成時(shí)間主要在2000年至2005年。裝飾性照明具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，而且目前沒(méi)有統(tǒng)一的裝飾照明的最低標(biāo)準(zhǔn)，所以測(cè)試以功能性照明為主。研究采用這樣的范圍進(jìn)行測(cè)試主要目的是通過(guò)日常使用的有代表性的樣本空間得出地下空間照明的基本情況，并使測(cè)試具有可實(shí)施性;測(cè)試結(jié)果具有一定的可比性。

測(cè)試按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《照明測(cè)量方法》 (GB/T 5700—2008)和《采光測(cè)量方法》 (GB/T 5699—2008)進(jìn)行。

2.2 各類地下空間的照明基本情況

不同地下空間具有不同的使用功能，其采光、照明方式也不相同。但各類空間在使用上具有的共性就是簡(jiǎn)化與混合。地下空間由于不同于地上可直接采光通風(fēng)的房間，在使用上絕大多數(shù)內(nèi)部裝修簡(jiǎn)單，功能簡(jiǎn)化，不同功能混合于同一空間內(nèi)。所以，在照明方式上，具有自然采光條件的半地下室也采用混合照明方式，即在真正使用中，人工照明處于完全開(kāi)啟的狀態(tài)。而全地下室基本全部采用一般照明方式而不進(jìn)行局部照明。

居住類功能的地下空間一般較為狹窄，使用面積較為局促，各功能沒(méi)有分區(qū)。設(shè)有高側(cè)窗的地下室，高側(cè)窗主要在臥室 (含起居室)。高側(cè)窗的窗地面積比一般在1∶12左右，而設(shè)有窗井的盡管窗的面積比較大，如按照實(shí)際可采光的開(kāi)口面積計(jì)算，窗地面積比一般也不大于1∶10，不能滿足采光需要，所以，主要采用人工照明方式。由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，主要空間的照度平均值基本能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是，其最低值則遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)，照度的均勻度很差，這主要是由于住戶為滿足空間使用要求，刻意增加主要空間的照明。而對(duì)于廚房、衛(wèi)生間等輔助空間則十分忽略，但由于輔助空間小，照度均勻度反而較高。基本照明情況數(shù)據(jù)如表1(表中數(shù)據(jù)為詳細(xì)測(cè)試樣本的結(jié)果的平均值，并參考了一般測(cè)試樣本的結(jié)果，對(duì)于明顯偏差的數(shù)據(jù)不予考慮，表中照度均勻度計(jì)算采用最低照度與平均照度的比值，下同)。

停車場(chǎng)類的地下空間主要是為滿足機(jī)動(dòng)車停放而設(shè)計(jì)的，其平面一般比較開(kāi)闊。在照明設(shè)置上，調(diào)查的車庫(kù)基本上都是完全人工照明，僅有大約不到10%的車庫(kù)設(shè)有天窗采光。地下車庫(kù)在使用中往往由物業(yè)部門統(tǒng)一管理，其照明的開(kāi)啟與關(guān)閉均與使用者無(wú)關(guān)，由于管理部門節(jié)電的考慮，大部分車庫(kù)的燈具僅有1/2～1/3的可以正常工作，其余燈具均被拆卸了光源。實(shí)際數(shù)據(jù)也證明，該類地下空間的照度整體情況低于標(biāo)準(zhǔn)，而且照度的均勻度十分差。測(cè)試數(shù)據(jù)情況如表2。

表1 居住類地下空間照明情況實(shí)測(cè)值

表2 停車場(chǎng)類地下空間照明情況實(shí)測(cè)值

辦公類的地下空間根據(jù)所屬的建筑主體不同而具有很大差別。大部分這一類的地下使用空間面積都比較小，且大多采用窗井采光的方式，按照實(shí)際可采光的開(kāi)口面積計(jì)算，窗地面積比一般在1/10～1/20之間，實(shí)測(cè)采光系數(shù)約在0.2%～0.9%之間，不能滿足采光要求。所以，使用中往往也全天開(kāi)啟人工照明。一般情況下，整個(gè)房間的照度平均值較低，但這類辦公室由于使用人員較少，辦公桌的位置大多在近窗處，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在不開(kāi)燈的情況桌面的實(shí)際照度值大約100lx左右，而在開(kāi)燈下已經(jīng)達(dá)到了300lx以上，工作面照度值滿足了現(xiàn)行照明標(biāo)準(zhǔn)。但照度均勻度較差，照度最低值僅為50lx左右。測(cè)試數(shù)據(jù)情況如表3。

表3 辦公類地下空間照明情況實(shí)測(cè)值

大多數(shù)的商業(yè)、餐飲及活動(dòng)類的地下空間均與地上的商業(yè)建筑結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際使用的該類地下空間多數(shù)采用中庭的方式與地上空間結(jié)合取得自然采光，另一部分結(jié)合室外下沉廣場(chǎng)進(jìn)行自然采光，還有一部分則是完全沒(méi)有自然采光，利用人工照明滿足使用要求。在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，凡是有自然采光的商業(yè)類建筑，其照明狀況均較好。因此，對(duì)完全人工照明的空間進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試，其基本照度值一般都能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的照度標(biāo)準(zhǔn)值，而且照明均勻度較好。這主要是由于為了營(yíng)造商業(yè)或文化娛樂(lè)氣氛，照明燈具布置均比較密，而且選擇光源的光通量也比較大而產(chǎn)生的結(jié)果。部分測(cè)試數(shù)據(jù)情況如表4。

表4 商業(yè)、餐飲及活動(dòng)類地下空間照明情況實(shí)測(cè)值

2.3 各類地下空間照明滿意程度的主觀評(píng)價(jià)

各類地下空間盡管實(shí)際的照度值大部分都低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，但是，在實(shí)際使用中，其使用的滿意程度的主觀評(píng)價(jià)卻不都是負(fù)面的。根據(jù)調(diào)研訪談發(fā)現(xiàn)，其滿意程度最具差異的是住宅類地下空間，受訪者大多認(rèn)為整體照明情況很差，但是，有高側(cè)窗或窗井的房間盡管實(shí)際照度值并未提高，滿意程度卻有所增加。停車場(chǎng)類地下空間的照明整體滿意程度也不高，大部分受訪者認(rèn)為目前照明情況對(duì)于駕駛車輛并無(wú)障礙，但對(duì)于停車后步行離開(kāi)有一定影響，也有受訪者對(duì)開(kāi)敞區(qū)域的照明情況比較滿意，但對(duì)位置比較偏僻的車位十分不滿，認(rèn)為應(yīng)該增加照度，避免有人藏匿等不安全因素。辦公類的地下空間由于使用者較少，因而大部分受訪者對(duì)于照明現(xiàn)狀都持無(wú)所謂的態(tài)度。商業(yè)、餐飲及活動(dòng)類的地下空間的滿意程度最高，甚至大部分受訪者并未感覺(jué)到自己身處地下空間。

使用者的主觀評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)之間存在一定差異性，究其原因主要有如下3個(gè)方面。第一，國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的改變。國(guó)家現(xiàn)行的《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》是2004年12月開(kāi)始實(shí)施的，這一標(biāo)準(zhǔn)比1990年和1992年的原有標(biāo)準(zhǔn)有所提高，其中部分區(qū)域提高較多，由于實(shí)測(cè)的樣本大多是在2004年之前完成設(shè)計(jì)的，所以，盡管未滿足現(xiàn)行規(guī)范，但是，大部分使用者依然停留在較低標(biāo)準(zhǔn)的照明滿意程度中。很多人對(duì)于未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的照度仍然感到比較滿意。第二，使用者的心理因素。人們?cè)谏钪芯哂信c外界交流的心理需求，所以，人們會(huì)因?yàn)橛X(jué)得地下空間封閉而產(chǎn)生心理上的不滿意與不安全，這一點(diǎn)與照明情況的好壞關(guān)系不大。第三，天空光與人工照明的差別。天空光具有隨時(shí)間、天氣變化而變化的特點(diǎn)，這符合人們的對(duì)自然界認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)，而人工照明具有單一性的特點(diǎn)，空間印象沒(méi)有隨時(shí)間變化而變化，燈具也有污染與損耗，所以，有自然采光的空間的滿意程度普遍高于完全人工照明的空間，這一點(diǎn)也與照度值關(guān)系不大。

3 地下空間照明能耗狀況的分析

各類地下空間采用的照明光源與燈具各不相同，因而，其能耗狀況也不相同。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)照明節(jié)能的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一就是照明功率密度值。按照實(shí)際使用的情況對(duì)各類地下空間進(jìn)行測(cè)算 (表5)，住宅、辦公類的地下空間，照明功率密度值一般均低于規(guī)范中的現(xiàn)行值，停車類地下空間由于實(shí)際使用中常常關(guān)閉了一部分人工照明，其照明功率密度值很低，而在商業(yè)類的地下空間中，該值一般都高于規(guī)范值。

表5 各類空間的照明功率密度值W/m2

從使用的光源和燈具來(lái)看，住宅中使用緊湊型熒光燈的比例很高，辦公類與停車類空間中大部分采用的是T8型熒光燈，但也有一部分仍采用T12型熒光燈等非節(jié)能的光源，在地下車庫(kù)等未經(jīng)裝修的空間，燈具也常用無(wú)反光罩的光管支架，未充分利用光通量。商業(yè)類地下空間內(nèi)的一般照明基本上全部采用了緊湊型熒光燈，而不同建筑的裝飾性照明的差別很大。從控制方式來(lái)看各類地下空間的照明控制基本上全部為手動(dòng)控制，分區(qū)設(shè)置開(kāi)關(guān)，但是在實(shí)際使用中，不論是否有天然采光，仍然未進(jìn)行分區(qū)開(kāi)閉，未實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。

照明節(jié)能的另一個(gè)途徑是充分利用自然光。目前在住宅辦公等類型的空間大部分較為充分的利用了高側(cè)窗和窗井采光。而絕大多數(shù)大面積的地下空間基本沒(méi)有自然采光。實(shí)際上，在地面是綠化或廣場(chǎng)的地下停車、商業(yè)類的地下空間是具備條件開(kāi)設(shè)天窗進(jìn)行采光的，這應(yīng)該是地下空間照明節(jié)能的重要改善途徑。例如在北京奧林匹克中心區(qū)的地下車庫(kù)利用導(dǎo)光管方式充分利用自然光提供地下照明，全陰天采光系數(shù)的平均值約為0.38%左右，按標(biāo)準(zhǔn)換算室內(nèi)照度平均值約為75lx左右 (對(duì)應(yīng)室外照度20000lx)，在不開(kāi)啟人工照明的基礎(chǔ)上已經(jīng)完全滿足了現(xiàn)行規(guī)范要求，比起完全采用人工照明全年約可節(jié)省24472度電。

由此可見(jiàn)，地下空間的整體照明燈具與光源的節(jié)能狀況還有需要改善和提高的地方，這既取決于設(shè)計(jì)者的精心設(shè)計(jì)與著力推廣，也取決于實(shí)際管理者的認(rèn)識(shí)水平。

4 結(jié)論

改善地下空間的照明合理高效的使用地下空間具有積極意義。綜上所述，正在使用的北京地下空間的照明情況因使用功能不同具有差異，但整體照明數(shù)據(jù)大部分低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，而且使用者滿意程度也較低。同時(shí)還存在一部分地下空間使用率低的現(xiàn)象，這部分空間大多是人防工程，其照明從設(shè)計(jì)上就標(biāo)準(zhǔn)較低，對(duì)合理利用造成制約。因此，合理的提高地下空間照明水平，合理充分利用自然光是今后地下空間照明的發(fā)展趨勢(shì)之一。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (GB 50034—2004)．中國(guó)建筑工業(yè)出版社．2004

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．采光測(cè)量方法 (GB/T 5699—2008)．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社．2008

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．照明測(cè)量方法 (GB/T 5700—2008)．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社．2008

［4］中華工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)．地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (CECS 45—92)．中國(guó)建筑工業(yè)出版社．1992

［5］邊宇，馬源．地下空間采光設(shè)計(jì)的量化研究．節(jié)能技術(shù)，2006(2)

［6］段旺等．奧運(yùn)中心區(qū)地下車庫(kù)導(dǎo)光管系統(tǒng)．照明工程學(xué)報(bào)，19(3)，2008.9