2018 建筑裝飾藍皮書（三）綠色照明與健康照明發展報告

一、“綠色照明”概念的提出

照明工程是建筑工程的重要組成部分，與人們的生產生活息息相關，特別是人工照明技術的發展，從根本上改變了人們日出而作、日落而息的生活習慣，將人類的活動從白天拓展到夜晚。當前隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人們已經不再滿足于照亮的基本需求，而是要求更高的照明品質，照明工程受到前所未有的關注。

綠色照明是應時代和科技發展而興起、越來越受到重視的潮流和趨勢，其核心思想是通過科學合理的照明設計，選用高效率、長壽命、安全穩定的照明電氣產品（光源、電氣附件、燈具、調控設備），并與建筑工程中的其他子系統緊密結合、協同建設，創造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的照明環境。

“綠色照明”（Green Lights）的概念首先由美國環保局（EPA）于1991 年1 月提出。除了美國等發達國家外，聯合國和許多發展中國家也開始重視綠色照明，并在政策層面紛紛出臺相應措施，積極推進綠色照明工程的實施和發展。

在《建筑照明設計標準》（GB 50034-2013）中，“綠色照明”的定義是：節約能源、保護環境，有益于提高人們生產、工作、學習效率和生活質量，保護身心健康的照明。

因此，從而得出“綠色照明”的宗旨：（1）綠色照明首要的要求是節約能源，但不是局限于單個項目節能這一認知，而是要提高到動員全社會的力量、保護整體環境的高度。（2）降低能耗僅僅是綠色照明的一個目標，同時綠色照明還要提高視覺環境的舒適度，并依靠現代科技手段提高照明工程設計水平、照明器材的效率、工程管理水平以及運營維護能力。（3）高水平的照明設計是照明節能的重要基礎，高效照明器材是照明節能的重要手段。（4）綠色照明不僅要推廣使用節能光源和燈具，充分利用智能控制技術，采取科學合理的控制策略，在工程實踐、運行維護管理中也有不可忽視的作用。

我國政府高度重視節能減排工程，在應對全球能源危機和氣候變暖方面，采用了多種強有力的措施。1993 年11 月，國家經貿委開始啟動綠色照明工程，并于1996 年將其正式列入國家計劃，之后相繼被列入“九五”“十五”節能重點領域和“十一五”“十二五”重點節能工程，特別是“十一五”以來國家發改委等部門通過建立財政補貼推廣制度、實施重大國際合作項目、開展綠色照明示范試點、支持綠色照明科技研發，極大地推動了綠色照明工程的發展與實施。

通過20 多年不懈的努力，中國綠色照明工程取得了顯著成就，受到了廣大消費者的密切關注和積極支持，為我國節能減排目標的實現做出了重要的貢獻，得到了國際社會的高度評價和一致認可。從我國開展綠色照明工程20 多年的歷程，可以看到，在宏觀層面上，以政策驅動推廣節能照明產品的相關舉措、制定節能照明產品標準、與國際相關組織積極合作取得了豐碩成果。

與此同時，照明技術在這20 余年取得的飛躍式發展。首先，在光源光效方面，白熾燈的光效大約為15lm/W，節能燈的光效提高到大約90lm/W，LED 光源的光效則達到了150lm/W。LED 燈具最初僅能應用在標識、信號和裝飾照明領域，隨著光效的提高和光色的改善，逐步可以在民用建筑的室內照明中應用。

隨著大功率LED 光源的技術突破和控制技術的完善，LED 燈具的應用領域已經拓展到大空間照明、工業建筑的室內照明、室外泛光照明、道路照明等。現在已經到了LED 光源為絕對主導的時代，由于其發光原理與傳統光源完全不同，LED 光源除了發光效率高外，還有光源發熱量低、體積小、可以靈活組合、便于實現智能控制的特點，這也為燈具產品研發、照明工程設計帶來了更多的可能性，同時也帶來了照明設計理念的變革和設計標準的更新。

發展LED 照明已經是我國“綠色照明”四期項目的主要任務，我國將繼續堅持政策驅動、資金支持、技術更新、標準制定、項目推介為一體的手段，依靠最新的照明科技，進一步對綠色照明工程的實施加以完善。

二、綠色建筑中的綠色照明

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源，包括節能、節地、節水、節材等，保護環境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物。

目前，在全球各個綠色建筑評價體系中，對我國影響最廣泛的是《綠色建筑評價標準》和美國綠色建筑評估體系。作為建筑環境的一部分，照明品質的評定是建筑環境品質評定的一部分，各國的綠色建筑評價體系均包含與照明有關的內容。

1.我國綠色照明的評價體系

《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2014）是在原國家標準《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2006）基礎上進行修訂完成的，是由中國建筑科學研究院與上海市建筑科學研究院聯合主編的中國的綠色建筑評價標準。2018 年最新的《綠色建筑評價標準》中與照明相關項如表1 所示。

由此可見，與綠色建筑評價相關的標準主要包括《城市夜景照明設計規范》（JGJ/T 163）和《建筑照明設計標準》（GB 50034）。其中前者是關于建筑室外照明，后者是關于建筑室內照明。

《城市夜景照明設計規范》是關于建筑室外照明的，主要關注照明的光污染問題，符合相關規定，則可以得2 分。《城市夜景照明設計規范》（JGJ/T 163）中與光污染有關的數據類控制指標主要包括以下兩類。

一是光污染來源，對可能產生光污染的各類照明設施自身的光度數據指標進行限制。包括：夜景燈具朝居室方向的最大發光強度值，除了對各功能區域內朝向居室方向的燈具光強限定了最高值以外，還對閃動的燈具、道路照明燈具等特殊情況進行了詳盡的說明，對“居室”的定義除了住宅外，還包括公寓、酒店和醫院的病房等具有居住功能的房間；居住區和步行區夜景照明燈具的眩光限制值，主要考慮燈具對行人和自行車騎行人員的眩光影響，采用燈具限定范圍內的發光亮度和出光面積來限定；夜景照明燈具的上射光通比的最大值，主要考慮的是對夜天空的保護；建筑立面和標識面的平均亮度的規定值，主要考慮夜間環境下過亮的表面給周圍人群帶來的不舒適感。

表1 《綠色建筑評價標準》中與照明相關項

二是光污染后果，包括：居住建筑窗戶外表面的垂直照度最大允許值，與光污染來源中燈具朝居室方向的光強相對應，考慮的是燈具對居室窗戶的直接影響；城市道路的非道路照明設施對汽車駕駛員產生的眩光的閾值增量的限制，以避免失能眩光影響汽車駕駛員的視覺。

而《建筑照明設計標準》（GB 50034）對照明質量的要求主要包括照度值、照度均勻度、一般顯色指數、眩光值、年曝光量等指標。其中，照度值、一般顯色指數應用于所有類型的建筑，其他指標按照不同建筑類型選取。比如大部分公共建筑采用UGR 作為眩光控制指標，體育建筑選取GR 作為眩光控制指標，博物館建筑增加了年曝光量以強調對展品的保護。見表2。

照明節能部分針對不同的建筑，在滿足規定的照度和照明質量要求的前提下，進行照明節能評價。照明功率密度現行值是在綠色建筑評審標準中的控制項，是必須達到的最低要求，目標值是基于采用更合理的照明方案和更高效的照明器材后，進一步節約能源的更高要求。照明器材效率的提高，使降低能耗成為可能。目前，隨著LED 光源技術的快速發展和生產水平的不斷提高，光源的發光效率進一步提高，市場上常用的LED 芯片的發光效率已經超過150lm/W，而LED 光源的特點是單向發光，光通的利用率更高，配合高效的燈具，LED 燈具整體發光效率達到130lm/W，照明功率密度的限值已經有了進一步降低的空間。

表2 辦公建筑照明標準值

節能與能源利用中另一個評分大項是照明控制：走廊、樓梯間、門廳、大堂、大空間、地下停車場等場所的照明系統采取分區、定時、感應等節能控制措施，評價分值為5 分。可見照明控制在綠色建筑評定中的重要性。

處于風口之上的智能照明系統如今已經成為物聯網領域最重要的產品之一，2018 年的法蘭克福國際照明展,各大廠商爭相發布的智能照明產品也顯示出，無論是從功能性、裝飾性還是從節能性上來說，智能照明完全能滿足不同人性化照明所需，在未來勢將成為新潮流。

2.美國綠色照明評價標準及其對我國的影響

能源危機是美國早期“綠色”建筑產生的根源，節約能源成為一個社會性的被廣泛關注的話題，而現代建筑技術的發展不僅拓寬了建筑設計的視野，也使建筑擺脫了傳統的建造方式，呈現迥然不同的面貌。這其中，日光輻射、玻璃透射性能、建筑內部燈光系統備受關注。可見，在綠色建筑發展之初，與照明相關的系統的節能就成為其中重要的環節。

1994 年秋，USGBC 起草了名為“能源與環境設計領袖”（Leadership in Energy and Environmental Design，簡稱LEED）的綠色建筑分級評估體系。經過進一步深化，1998年8 月，LEED 1.0 版本的試驗性計劃（Pilot Program）正式推出，開始了綠色建筑認證工作，目前已經推出LEED V4。LEED 認證體系主要引用了北美的相關節能標準和報告，包括ASHRAE/IES 90.1 和IESNA RP-33-99。

對于室外照明，不鼓勵采用滿足基本功能和安全要求以外的照明設施，并嚴格控制逸散光和眩光。

對于室內照明，也應盡量避免逸散光，以實現最大的光通利用效率。同樣采用照明功率密度LPD 限值作為評判的重要指標，在此方面，ASHRAE/IES 90.1 允許評估對象采用兩種不同的計算方法——總體空間法和逐個空間法，不強調每個功率的LPD 是否在限值內，而是注重建筑的照明總功率是否達標。表3 是ASHRAE/IES 90.1 中采用總體空間法計算的各類建筑LPD 限值和我國《建筑照明設計標準》中對類似場所的規定的目標值的對比，由于照度標準和計算方式不同，兩者有一定的差別。見表3 。

表 3 ASHRAE/IES 90.1 與我國《建筑照明設計標準》中LPD 的對比

通過以上對比可見，LEED 標準在注重照明功率密度的同時，更強調和明確對照明控制的設計和使用要求，相應條款對各種類型和規模的空間的控制策略、控制設備進行了詳細的規范和要求。在實際使用中，缺少智能控制或采用不合理的控制方式，將帶來能源的巨大浪費，也有損照明設備的正常使用壽命。采用照明等級調節、感應控制等智能化措施，能有效降低實際照明能耗。

三、從綠色照明到健康照明

1.WELL 健康建筑

在過去十余年，綠色建筑的推廣大大推動了建筑行業的市場轉型，使綠色建筑和具有環保意識的建筑實踐在全球迅速擴展。但是所有的綠色建筑標準都將關注點放在節約能源上，缺少對促進人類健康與保健的健康環境的推動作用，此時環境品質對人類健康的影響的科學研究卻有了跨越式的飛速發展，空氣、水、光線成為其中最受矚目的因素。

2000 年在荷蘭舉行的健康建筑國際年會上，“健康建筑”被定義為：“一種體現在住宅室內和住區的居住環境的方式，不僅包括物理測量值，如溫度、通風換氣效率、噪聲、照度、空氣品質等，還包括主觀性心理因素，如平面和空間布局、環境色調、私密保護、視野景觀、材料選擇等，另外加上工作滿意度、人際關系等。”

在此背景下，WELL 健康建筑體系應運而生。

WELL 建筑標準分成七大健康類別“概念”，分別為空氣、水、營養、光線、健身、舒適性和精神。七個概念包括102 項特性。每個特性旨在解決住戶健康、舒適性或知識的特定方面問題。每個特性分為若干部分，這些部分通常根據特定建筑類型而定制。這意味著根據建筑類型，指定特性中可能只有某些部分適用。每個部分中有一個或多個要求，指明需要達到的特定參數或度量標準。建筑工程項目若要獲得特定特性的得分，必須滿足其適用的所有組成部分規范。[1]

特性的形式包括：基于性能的標準，允許建筑工程項目以靈活的方式來滿足可接受的量化閾值；規范性標準，要求實施特定技術、設計策略或方案。

2.健康的光

光是電磁輻射的一種可見形式，在光譜中，與之毗鄰的是波長較短的紫外線以及波長較長的紅外線。

光線進入眼睛并射入視網膜上的光感受器：視桿細胞、視錐細胞及固有光敏性視網膜神經節細胞（ipRGC）。所有這些細胞都會吸收光，并將其作為信息以電化學信號的形式發送到大腦的不同部位。視桿細胞可促進周邊視覺及光線較暗條件下的視覺，對綠藍光（498nm）表現出峰值靈敏度。視錐細胞可促進白天視覺和色覺，此系統感知亮度的峰值靈敏度發生在綠黃光（555nm）處。目前的照明規范和指南提供了針對不同房間類型的照度建議，這是從每個房間典型活動的正常照明要求出發制定出來的。這些標準的制定過程經過了復雜細致的測試和驗證，可確保在執行各種任務時獲得良好的視敏度，以避免眼疲勞并最大限度地提高視覺舒適度。

近年來的研究表明，除了促進視覺以外，光還會以非視覺方式影響人體。人類和動物體內都有生物鐘，能夠按照大約24 小時的周期同步生理功能，這稱為晝夜節律。身體會對多種環境鐘（使生理功能與此周期中的太陽日保持一致的外部信號）做出反應。光是這些環境鐘中最重要的一種，它使身體的生物鐘在被稱為晝夜節律光誘導的過程中保持同步。ipRGC對晝夜節律系統至關重要，它可以將信息發送到大腦的不同部位來觸發體內下游反應。這些細胞對特種藍光（約480nm）表現出峰值靈敏度。值得注意的是，ipRGC 能夠將信息投射到大腦的特定部位（稱為視交叉上核），使之根據所接收到的光判斷一天中的時間，這一主時鐘隨后會充當振蕩器，以同樣的方式同步外周組織和器官中的時鐘。

表4 多種光源的等值黑視素勒克斯與標準視覺勒克斯之間的比率

多種生理過程（包括與警覺、消化和睡眠相關的生理過程）在某種程度上都是通過此周期中所涉及的激素變化和相互作用進行調節的。此外，這種障礙及慢性睡眠不足可能會導致罹患某些并發癥（包括糖尿病、肥胖、抑郁、心臟病、高血壓和中風）的風險增加。

所有的光（不只是日光）都會影響晝夜節律光誘導。由于人們一天中清醒的時間很多都是在室內度過的，照明不足或不當的照明設計可導致晝夜節律時相偏移，尤其是結合夜間光照不當的情況時。人類對光始終敏感，在正常情況下，深夜/清晨的光照會使我們的節律前移（時相提前），而黃昏/前半夜的光照會使我們的節律后移（時相延遲）。為了保持正確同步的最佳晝夜節律，人體既需要光周期也需要暗周期。

針對光的WELL 建筑標準提供了照明指南，旨在盡量減少對身體晝夜節律系統的干擾、提高工作效率、幫助獲得良好的睡眠質量，并根據需要提供相應的視敏度。針對每一項細則，WELL 標準均給出了明確的說明。

亮度管理策略項內，則要求提供說明，介紹有關保持空間內亮度平衡的策略。

WELL 體系中有關光線最引人注目的是晝夜照明設計，并引入了光線對人體的生物學影響的概念，影響的程度可用等值黑視素勒克斯（EML）來度量。

單位“等值黑視素勒克斯”由Lucas 及其他人一起提出。作者們提供了一個工具箱，可根據所需光譜推導出眼睛中5 種光感受器［三種視錐細胞、視桿細胞和光敏視網膜神經節細胞（ipRGC）］的等值“α-opic”勒克斯。作者選擇了度量常數以確保每個值彼此相等，并滿足能量及其均衡的光譜的勒克斯標準定義［國際發光照明委員會E 標準光源（CIE Standard Illuminant E）］。給定一個光譜，每個等值“α-opic”勒克斯可通過常數相互關聯。

這是一個建議的替代度量值，它相對于ipRGC 而不是視錐細胞進行加權，后者使用傳統勒克斯進行度量。要計算等值黑視素勒克斯（EML），應使用專為建筑設計或在其中測量的視覺勒克斯（L）乘以等值黑視素勒克斯與標準視覺勒克斯之間的比率。見表4。標準內同時給出了計算光照的黑視素比率的方法。

工作區的黑視素強度，至少滿足以下要求之一：光照模型或光照計算（可包含日光）表明，75%或更多的工作站至少有250 等值黑視素勒克斯，該值是在完工地板以上1.2 米的前向垂直平面測得（以便模擬住戶視角）。一年中每天至少4 小時達到此照明水平。電燈可在垂直平面提供等值黑視素勒克斯維護照度，大于或等于IES-ANSI RP-1-12 表B1 中類別25-65的垂直（Ev）目標勒克斯建議值。例如，使用電燈為接待處提供150 等值黑視素勒克斯的照度。

除此之外，在色彩質量方面，WELL 標準特別強調顯色指數對于視覺品質的重要性。標準內對顯色指數有如下要求。

為了準確反映空間內的顏色，提高住戶舒適性，所有電燈（裝飾燈具、應急燈及其他特殊用途照明除外）均符合以下條件：顯色指數Ra（CRI，R1 到R8 的平均值）為80 或更高；顯色指數R9 為50 或更高。

WELL 標準的上述多項革新，都是基于LED 光源色譜的深入研究和應用，它為健康照明提供了必要的技術基礎。在工程領域，我們已經可以看到類似項目的實際應用，相信這是室內照明重要的發展方向。

查詢WELL 官方網站，截止到2018 年6月，全球通過WELL認證的項目總數近900個，分別位于33 個國家和地區，其中中國項目數量200 個，僅次于美國的323 個。可見植根于環境健康理念的WELL 認證已經越來越得到項目開發企業和建設單位的認可，成為繼綠色建筑認證和LEED 認證后的另一熱點。

在WELL 認證越來越得到認可的同時，消費者也越來越關注健康照明，市場對光品質的要求日益提高，于是可見光的全光譜成為近來行業關注的焦點。

由于照明的影響，原本“日出而作，日落而息”的生活方式被打破，發展到現在，人的生活節律受到很大影響，并且個體差異明顯。多樣化的生活方式也給照明帶來了更多機遇和挑戰。針對人自身的基本活動匹配合適的光譜方案，對人的工作效率以及健康和舒適都是至關重要的。人的生理節律受光調節影響最大，夜間的休息時間本是用于緩解一天能量消耗產生的疲勞，不合理的照明會疊加疲勞，極大地降低人的工作效率和健康指數。正常的生活作息可持續保持人體內生理的健康，而照明則是盡可能在滿足人的心理需求下，減少光對人的危害和環境的污染。多配方、多參數并合理應用才是照明在建筑裝飾中扮演越來越重要角色的成功之道，才能繼續它發光發熱的事業。

文章摘自《建筑裝飾藍皮書·中國建筑裝飾行業發展報告（2018）》