逸散光污染的技术控制

2010-09-05骆小军

湖南科技学院学报 2010年8期

关键词：夜景照度灯具

骆小军

（湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳 421005）

逸散光污染的技术控制

骆小军

（湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳 421005）

天向逸散光污染的产生，既不能对目标建筑进行有效照明，也不能产生很好的艺术效果，反而能导致大量能源浪费，又影响环境，造成城市自然生态的污染和破坏。所以应从光源、映照方式以及生态环境控制等一体化思维角度出发，强化对逸散光污染的技术控制。

逸散光；光污染；控制技术

随着经济和文化的发展，夜景照明在带给人们安全和丰富和夜间生活的同时，也产生了光污染等负面的影响。对光污染的理解，目前还没有统一的定义。比较能接受的说法是：光污染是由外溢光杂散光的不利影响造成的不良照明环境，狭义地讲，即为障害光的消极影响。其数量或方向足以引起人们烦躁、不舒适、注意力不集中或降低对于一些重要信息（如交通信号）的感知能力，甚至对动、植物亦会产生不良影响的外溢光杂散光即为障害光[1]。

这种光污染，不仅在全球范围内造成了巨大的能源浪费，而且对于人类的生活、工作带来了许多干扰和侵害。照明设计师在进行夜景照明设计时，实际上都自觉考虑了逸散光污染的问题，但是由于技术上的限制、结构上的限制和业主或市容部门的要求，在建成的夜景照明工程中，还是不能很好的控制灯光向天空的逸散，在一定的程度上，给城市上空造成逸散光的污染，这不仅破坏了城市的自然生态环境，也浪费能源。并且对城市空间建筑美学也造成了一定程度的破坏。

1 逸散光污染模式

针对目前夜景照明的特点,逸散光污染的模式有多种形式,主要包括直接逸散型、反射逸散型、入侵逸散型和二次逸散型等，虽然光污染程度各不相同，但对夜景的影响及光能的浪费都是巨大的。

1.1 直接逸散型

对于直接逸散型,它是由光线直接散射到建设物和人的视觉中,是一种特具危害的光污染,由于夜间环境亮度偏低,这样极有可能产生降低视觉分辨能力和影响舒适度的眩光,影响夜间照明的质量;其中体现在动感射灯、立面泛光灯逸出、立面聚光灯逸出等[2]。

1.2 反射逸散型

反射逸散型是光线照射到目标建筑后，被目标建筑表面反射向无用空间，包括地面和建筑墙面等，由于在传播过程中有一部分光能被其它物质吸收，是一种较直接型偏弱的光污染，但危害性也不容小视。主要由玻璃幕墙反射、金属立面反射、高反射比涂料反射、水面反射等因素构成。

1.3 入侵逸散型

入侵型是由光线照射到目标建筑后，从目标建筑门窗进入室内而产生光污染，它由直接型和反射型构成只是建筑门窗与光照入射位置决定其入侵比例大小，所以这种形式的逸散光对城市的居住环境的影响是巨大的。具体来说，它主要由小角度泛光入侵、路灯满窗入侵、动感射灯等脉动入侵等造成。

1.4 二次逸散型

二次逸散型是被目标建筑反射到其他物体上后，再次向无用空间反射的光。它也是一种相对间接的光污染，特别在交通领域中，影响较大，经常因二次逸散型的入侵造成各种恶性交通事故。主要原因是以下几种形式产生的：道路二次反射、建筑二次反射、水面二次反射、云雾二次霓虹辉光等。

2 逸散参数及逸散光控制方法

通过测试，我们发现：光源 0发出的有效利用在目标建筑b上的光可称为有效光能（以Ee表示）。逸散出目标建筑的光能可分为三部分：即从光源直接投射到非目标建筑的光——直接逸散光能（以Eu表示）、由光源投射到目标建筑物表面后，有一部分光线被无效的散射，如反射向天空等处的光——反射逸散光能（以ER表示）和由光源投射到目标建筑后，从门窗等处进入室内，造成室内干扰光——入侵逸散光能（以Ei表示）。

则夜景照明的光逸散系数可表达如下：

β = EU/E0+ ER/E0+Ei/E0式中：

β——逸散系数；

EU——直接逸散光能；

ER——反射逸散光能；

Ei——入侵逸散光能；

E0——光源光能

图1 光的逸散系数示意图和计算公式

按光逸散系数，建筑师和夜景艺术家，应该尽可能降低夜景照明设计和工程中的逸散系数。进行夜景照明设计时，除遵循有关CIE或我国相关标准外，建议参考如下参数，见表1:

表1 夜景照明的光逸散系数参考值

2.1 下投映照式控制

为避免向天空的逸散光，可采用下投映照方式，建筑师结合建筑构造特点，在建筑立面装饰柱顶端，向下投射灯光，将整个柱体打亮，有效避免了天向直接逸散光。

2.2 反射映照式控制

为有效利用光能，避免天向逸散光，可采用反射映照的模式，即采用反射式光源，控制天向逸散光.

2.3 避免天向地埋灯

为在夜间将树木打成碧绿色彩，常用天向地埋灯直接投光。这样很容易导致光的天向逸散，造成光能浪费和光污染。

2.4 利用导光管提高垂直照度

实际上，许多城市夜景环境下，根据人体生理学需求，人们的活动不仅需要水平面照度，而且更需要垂直照度。从光的逸散情况和利用率角度讲，提高垂直照度的科学意义和使用价值更高。因而在夜景照明设计时，建议设计师应对垂直照度给予更大的关注。这样对照明和节能，能达到事半功倍的技术效果。导光管，可避免天向逸散光，增加地面水平照度和行人空间的垂直照度。

图2 下投映照式示意图

图3 反射映照式广场灯示意图

2.5 利用景观灯营造夜景

景观灯在夜景中对营造环境气氛起到积极的作用，绝大部分墙面采用了景观灯的弥散光，将建筑立面照亮，同时结合清水砖墙及部分混水砖墙，巧妙借用路灯的橘黄色高压钠灯光，达到夜景艺术效果。这种简化的思路、借用的理念和节能的做法，兼顾了照明技术、夜景环境和节能环保，值得肯定[3]。

图4 容易造成天向逸出光的地埋灯和投光灯

图5 利用景观灯映照式示意图

3 其它控制方法

目前国际上还没有此方面定量的标准或指南。此类光污染的解决难以用定量的方式进行限制，但是可依照以下的基本原则进行照明设计[4]：

(1)在照明设计时，充分考虑灯具的安装位置，使之尽量远离可能受到灯具出射光线影响的动植物。

(2)在满足基本照明要求前提下，降低灯具的额定功率。

(3)在景观照明中，对绿化照明进行控制，在不必要的场合减少工程的实施和照明设备的使用。

(4)采用特殊配光的灯具，或者在灯具上加设遮光板或百叶，以改变灯具出射光线的方向，尽量减少灯具的溢出光线。使用对周围动植物影响最小的光源。不同的光源对动植物的影响不同见表2.由表2中数值可知：对昆虫吸引力最大的是荧光高压汞灯，吸引力较小的是低压钠灯和高压钠灯。所以在有居民和游客逗留的城市休闲区的照明设计中也应该尽量避免使用荧光高压汞灯，以免引来不受人欢迎的昆虫。

(5)控制灯具的燃点时间，在不必要的时候关闭灯具。

(6)减少光污染对动植物的影响。