老舊小區夜間光環境分析與優化研究—以滄州任丘市為例

劉珍珠，梁豪旗，李玉龍，邢語恰，賈子涵，李維珊

（河北水利電力學院，滄州061001）

1 前言

自2020 年國務院辦公廳印發《關于全面推進城鎮老舊小區改造工作的指導意見》以來，各大城市均對城鎮中老舊小區改造進行了工作研究與部署，河北省隨即發布《河北省人民政府辦公廳關于全面推進城鎮老舊小區改造工作的實施意見》。2021 年，滄州市為貫徹落實老舊小區改造意見，提出了《滄州市全面推進城鎮老舊小區改造工作實施方案》，老舊小區改造工作從主城區逐步向各大縣市域進行擴展。

在老舊小區改造工作中，消防設施、電氣改造、景觀改造等項目作為改造重點外，夜間照明環境改善也隨之被廣泛關注，如何高效合理改善居住區夜間光環境成為研究主要目標。2022 年實施《建筑環境通用規范》GB55016-2021 中，首次對民用建筑室外夜間光環境在公共區域從照度、顯色指數等數值提出明確要求，為居住區夜間光環境質量監控提供了可衡量標準。不同人群對照明需求不同，越來越多學者開始轉向從居住者角度開展夜間照明環境適應性設計、評價標準[1-2-3]等研究。隨著科技發展，避免照明能耗浪費與光污染或高效利用照明能源[4-5]，也是研究主要方向。

本研究項目通過對滄州任丘市居住小區夜間室外環境照度測量，結合數字模擬軟件從定量方面提供優化方案，并結合現代信息技術，探索適合老舊小區室外活動定性優化策略，從而為老舊小區夜間光環境改善設計提供可借鑒的方向。

2 老舊居住區夜間光環境分析

2.1 研究對象

本項目選取了滄州任丘市2 個代表性老舊小區作為調研對象，分別為建設于1990 年的華油采一機關小區、建設于1992 年的供應中區。調研時間選擇在2022 年8月，夏季夜晚人們在室外的活動時間長，對室外夜間照明的要求相對于冬季更高。

2.2 研究方法

本項目主要采用實地測量、軟件模擬兩種方式開展，從定性與定量兩個方面有效反映出現老舊小區夜間光環境特點以及如何改善的方向。

（1）實地測量。使用數字照度計TES1339 和紅外測距儀，對居住區夜間道路、景觀等區域的照明燈具樣式、燈間距、照度值進行調查，將測量數據與國內現有居住區夜間照明標準對比，總結老舊居住區夜間照明所存在的問題。

（2）軟件模擬。使用軟件DIALux evo 分別從燈桿高度、燈間距等方面進行照明優化模擬，提出針對性建議，為低碳照明優化策略提供探索方向。

2.3 研究內容分析

2.3.1 典型老舊小區實地調研數據

（1）華油采一機關小區

華油采一機關小區（后簡稱采一小區）內照明主要分布在道路兩側，采用間側分布的布置方式。經過調研，燈下平均照度為25.40lx，兩燈間平均照度為10.14lx，但入戶處未設置標志性樓牌照明且建筑遮擋及燈距離較遠的原因，部分入戶處照度僅為0.1lx。該小區照明燈具主要分為三種形式，其照明環境有所不同。

第一種照明：主干道照明路燈高度為7.8m，燈間距平均為37.5m，燈下平均照度為36.25lx，滿足道路照明需要。

第二種照明：居住樓棟之間照明路燈高度為6m，燈間距平均為30m，燈下平均照度為27.35lx，樓棟口路燈距受光建筑物5.5m 遠，燈間距近保證夜間安全，但降低了小區私密性，產生部分光污染。

第三種照明：休憩場所路燈高度為3.5m，燈下平均照度為7.86lx，且休憩場所綠植、樹木枝葉繁雜，導致部分區域照度值為0.1lx。

（2）供應中區

供應中區照明燈具分布在宅前小路上，該路寬度平均約為4.5m，燈具距離道路約為1m，距離入戶約為6m，高度為6m，燈間距平均為30m。經測量，燈下平均照度為20.62lx，但由于綠化多為高大喬木，燈光受樹木遮擋嚴重，中間位置平均照度為8.1lx，甚至部分樹下平均照度僅為0.1lx。小區內部的活動場地未做夜間標識性燈光照明，在入戶處也未設置標識性照明設施。經過訪談，由于樹木對光遮擋、燈具布局不合理等，導致居民夜間照明滿意度較差。

2.3.2 調研結果與國內標準比較

我國《建筑環境通用規范》GB55016-2021 對居住區內使用道路進行了照度值限定，如表1。為了保證區域安全，為確保老舊小區改造后符合現行標準，因此在后續研究均以《建筑環境通用規范》作為對比數據。

表1 道路照明標準值

*注：居住區照明標準值數據來源于《城市道路照明設計標準》CJJ 45-2015，其余數據來源于《建筑環境通用規范》GB55016-2021。

現將結果進行對比（見表2）分析，小區道路最小水平照度值與水平照度平均值均低于標準值，其光環境仍需較大改善。兩小區內照明設施相同區域，燈下照度值相近，但由于喬木茂密問題，供應中區照度值遠低于采一小區，還存在如下問題：（1）部分區域明暗對比過高，存在光污染；（2）小區入口缺乏標識性照明或不夠突出，缺乏夜間照明導引。

表2 滄州任丘市典型老舊居住區道路照度分析

后期小區夜間光環境可從提高照明亮度、緊密結合景觀設計增加低矮照明、區域照明均勻度、增加各特殊節點如出入口處標識性照明等方面進行改善。

2.3.3 利用軟件進行照明優化模擬

照明燈具布置往往直接影響夜間光環境質量，如何高效利用照明設備是改造中的重點考慮因素。若在改造前期通過數據照明模擬能對高效照明起到重要作用。在前期調研基礎上，圍繞燈具基本數據進行優化模擬。在本模擬中，忽略景觀因素影響，利用DIALux evo 軟件對采一小區進行優化設計，采用《建筑環境通用規范》主干道照度值作參考標準。此外該軟件采用了歐洲道路照明標準EN 13201:2004，該標準對水平平均照度限定了最高值22.50lx。根據實地調研數據，選擇了接近于實地的數據的燈具作為初始模擬對象。

本研究利用軟件本身優化系統，通過控制光通量、燈桿間距、發光點等數據進行綜合優化，本著綠色節能要求，使其滿足規范標準基礎上，盡量少產生光污染。經過多次模擬，在該道路環境最終優化所得燈桿數據如下：燈具光通量7Klm、燈桿間距38m、發光點高度8.4m，燈臂斜度為1.0°，與原有數據對比如表3。因此在居住區道路照明中若無景觀遮擋區域可采用該些數據作為優化標準。

表3 照明優化模擬數據綜合條件下的模擬結果對比

3 滄州市老舊小區夜間光環境質量提升的優化策略

通過本次調研與數據模擬，老舊小區光環境質量提升優化除了單一的照明燈具改變以外，往往還涉及規范標準，此外現代信息技術的加入，照明模擬軟件也為照明優化帶來優勢。

3.1 完善相關標準體系

目前，我國針對老舊小區照明標準只限定其最低照明標準未增設最高照明標準，導致老舊小區照明設備改造后出現設備過亮，產生光污染。因此還需進一步研究，完善照明標準體系，為改造提供合適標準照明范圍。

3.2 加強規劃設計工作

在設計改造前期，利用VR 和軟件模擬技術對老舊小區夜間光環境進行科學規劃設計，緊密結合實際建筑與景觀等影響因素，以標準作為參考，進行照明環境模擬，確定燈具類型、安裝位置及高度，實現VR 數據端與軟件模擬技術數據端互聯，將成果通過VR 使小區居民切身地感受光照效果并提出建議，便于及時調整達到預期效果。

在運營期間，小區照明系統應有專業的團隊進行管理與修繕，定期檢查線路電壓和保養燈具，政府部門應在后期的運營管理上也提供相應的政策支持。

3.3 互聯網智慧照明智能控制系統

智慧照明系統包括燈具選擇、實際照明模擬，供電實時監控等方面。在燈具方面，應選擇低碳節能燈具，例如LED 燈、太陽能燈具或光伏照明燈具等。結合光環境模擬軟件，進行最優方案選定，并建立燈具檢測系統，利用智慧照明系統對供電進行實時監控與跟蹤，自動平滑地調節電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優化供電目的的照明控制系統，實現綠色低碳照明環境。

4 結論

居住區內照明和人們日常生活息息相關，高質量照明設計不僅為人們工作、生活、出行帶來方便，還能在安全、節能、綠色環保等方面提供支持。在本次研究中，滄州任丘市老舊小區夜間光環境存在整體亮度低達不到國家標準、照度不均勻、景觀遮擋存在照明盲區、小區出入口缺乏標識性照明等問題，導致居民夜間活動滿意度較差。因此該些居住區在未來的改造中應結合實際情況進行光環境量化提升工作。隨著國家對低碳的要求，夜間光環境改善可充分利用模擬軟件、VR 技術、互聯網智能調控照明系統等保證照明環境，避免照明浪費，實現低碳照明。另外現行國家標準需完善增加最高照明要求，以此避免照明浪費。由于時間和能力的原因，本次研究仍存在很多遺憾、有待加強的地方，比如在照明模擬中未加入景觀影響等，這也是本次項目后續亟待完善的地方。