老旧小区夜间光环境分析与优化研究—以沧州任丘市为例

刘珍珠，梁豪旗，李玉龙，邢语恰，贾子涵，李维珊

（河北水利电力学院，沧州061001）

1 前言

自2020 年国务院办公厅印发《关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见》以来，各大城市均对城镇中老旧小区改造进行了工作研究与部署，河北省随即发布《河北省人民政府办公厅关于全面推进城镇老旧小区改造工作的实施意见》。2021 年，沧州市为贯彻落实老旧小区改造意见，提出了《沧州市全面推进城镇老旧小区改造工作实施方案》，老旧小区改造工作从主城区逐步向各大县市域进行扩展。

在老旧小区改造工作中，消防设施、电气改造、景观改造等项目作为改造重点外，夜间照明环境改善也随之被广泛关注，如何高效合理改善居住区夜间光环境成为研究主要目标。2022 年实施《建筑环境通用规范》GB55016-2021 中，首次对民用建筑室外夜间光环境在公共区域从照度、显色指数等数值提出明确要求，为居住区夜间光环境质量监控提供了可衡量标准。不同人群对照明需求不同，越来越多学者开始转向从居住者角度开展夜间照明环境适应性设计、评价标准[1-2-3]等研究。随着科技发展，避免照明能耗浪费与光污染或高效利用照明能源[4-5]，也是研究主要方向。

本研究项目通过对沧州任丘市居住小区夜间室外环境照度测量，结合数字模拟软件从定量方面提供优化方案，并结合现代信息技术，探索适合老旧小区室外活动定性优化策略，从而为老旧小区夜间光环境改善设计提供可借鉴的方向。

2 老旧居住区夜间光环境分析

2.1 研究对象

本项目选取了沧州任丘市2 个代表性老旧小区作为调研对象，分别为建设于1990 年的华油采一机关小区、建设于1992 年的供应中区。调研时间选择在2022 年8月，夏季夜晚人们在室外的活动时间长，对室外夜间照明的要求相对于冬季更高。

2.2 研究方法

本项目主要采用实地测量、软件模拟两种方式开展，从定性与定量两个方面有效反映出现老旧小区夜间光环境特点以及如何改善的方向。

（1）实地测量。使用数字照度计TES1339 和红外测距仪，对居住区夜间道路、景观等区域的照明灯具样式、灯间距、照度值进行调查，将测量数据与国内现有居住区夜间照明标准对比，总结老旧居住区夜间照明所存在的问题。

（2）软件模拟。使用软件DIALux evo 分别从灯杆高度、灯间距等方面进行照明优化模拟，提出针对性建议，为低碳照明优化策略提供探索方向。

2.3 研究内容分析

2.3.1 典型老旧小区实地调研数据

（1）华油采一机关小区

华油采一机关小区（后简称采一小区）内照明主要分布在道路两侧，采用间侧分布的布置方式。经过调研，灯下平均照度为25.40lx，两灯间平均照度为10.14lx，但入户处未设置标志性楼牌照明且建筑遮挡及灯距离较远的原因，部分入户处照度仅为0.1lx。该小区照明灯具主要分为三种形式，其照明环境有所不同。

第一种照明：主干道照明路灯高度为7.8m，灯间距平均为37.5m，灯下平均照度为36.25lx，满足道路照明需要。

第二种照明：居住楼栋之间照明路灯高度为6m，灯间距平均为30m，灯下平均照度为27.35lx，楼栋口路灯距受光建筑物5.5m 远，灯间距近保证夜间安全，但降低了小区私密性，产生部分光污染。

第三种照明：休憩场所路灯高度为3.5m，灯下平均照度为7.86lx，且休憩场所绿植、树木枝叶繁杂，导致部分区域照度值为0.1lx。

（2）供应中区

供应中区照明灯具分布在宅前小路上，该路宽度平均约为4.5m，灯具距离道路约为1m，距离入户约为6m，高度为6m，灯间距平均为30m。经测量，灯下平均照度为20.62lx，但由于绿化多为高大乔木，灯光受树木遮挡严重，中间位置平均照度为8.1lx，甚至部分树下平均照度仅为0.1lx。小区内部的活动场地未做夜间标识性灯光照明，在入户处也未设置标识性照明设施。经过访谈，由于树木对光遮挡、灯具布局不合理等，导致居民夜间照明满意度较差。

2.3.2 调研结果与国内标准比较

我国《建筑环境通用规范》GB55016-2021 对居住区内使用道路进行了照度值限定，如表1。为了保证区域安全，为确保老旧小区改造后符合现行标准，因此在后续研究均以《建筑环境通用规范》作为对比数据。

表1 道路照明标准值

*注：居住区照明标准值数据来源于《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015，其余数据来源于《建筑环境通用规范》GB55016-2021。

现将结果进行对比（见表2）分析，小区道路最小水平照度值与水平照度平均值均低于标准值，其光环境仍需较大改善。两小区内照明设施相同区域，灯下照度值相近，但由于乔木茂密问题，供应中区照度值远低于采一小区，还存在如下问题：（1）部分区域明暗对比过高，存在光污染；（2）小区入口缺乏标识性照明或不够突出，缺乏夜间照明导引。

表2 沧州任丘市典型老旧居住区道路照度分析

后期小区夜间光环境可从提高照明亮度、紧密结合景观设计增加低矮照明、区域照明均匀度、增加各特殊节点如出入口处标识性照明等方面进行改善。

2.3.3 利用软件进行照明优化模拟

照明灯具布置往往直接影响夜间光环境质量，如何高效利用照明设备是改造中的重点考虑因素。若在改造前期通过数据照明模拟能对高效照明起到重要作用。在前期调研基础上，围绕灯具基本数据进行优化模拟。在本模拟中，忽略景观因素影响，利用DIALux evo 软件对采一小区进行优化设计，采用《建筑环境通用规范》主干道照度值作参考标准。此外该软件采用了欧洲道路照明标准EN 13201:2004，该标准对水平平均照度限定了最高值22.50lx。根据实地调研数据，选择了接近于实地的数据的灯具作为初始模拟对象。

本研究利用软件本身优化系统，通过控制光通量、灯杆间距、发光点等数据进行综合优化，本着绿色节能要求，使其满足规范标准基础上，尽量少产生光污染。经过多次模拟，在该道路环境最终优化所得灯杆数据如下：灯具光通量7Klm、灯杆间距38m、发光点高度8.4m，灯臂斜度为1.0°，与原有数据对比如表3。因此在居住区道路照明中若无景观遮挡区域可采用该些数据作为优化标准。

表3 照明优化模拟数据综合条件下的模拟结果对比

3 沧州市老旧小区夜间光环境质量提升的优化策略

通过本次调研与数据模拟，老旧小区光环境质量提升优化除了单一的照明灯具改变以外，往往还涉及规范标准，此外现代信息技术的加入，照明模拟软件也为照明优化带来优势。

3.1 完善相关标准体系

目前，我国针对老旧小区照明标准只限定其最低照明标准未增设最高照明标准，导致老旧小区照明设备改造后出现设备过亮，产生光污染。因此还需进一步研究，完善照明标准体系，为改造提供合适标准照明范围。

3.2 加强规划设计工作

在设计改造前期，利用VR 和软件模拟技术对老旧小区夜间光环境进行科学规划设计，紧密结合实际建筑与景观等影响因素，以标准作为参考，进行照明环境模拟，确定灯具类型、安装位置及高度，实现VR 数据端与软件模拟技术数据端互联，将成果通过VR 使小区居民切身地感受光照效果并提出建议，便于及时调整达到预期效果。

在运营期间，小区照明系统应有专业的团队进行管理与修缮，定期检查线路电压和保养灯具，政府部门应在后期的运营管理上也提供相应的政策支持。

3.3 互联网智慧照明智能控制系统

智慧照明系统包括灯具选择、实际照明模拟，供电实时监控等方面。在灯具方面，应选择低碳节能灯具，例如LED 灯、太阳能灯具或光伏照明灯具等。结合光环境模拟软件，进行最优方案选定，并建立灯具检测系统，利用智慧照明系统对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的的照明控制系统，实现绿色低碳照明环境。

4 结论

居住区内照明和人们日常生活息息相关，高质量照明设计不仅为人们工作、生活、出行带来方便，还能在安全、节能、绿色环保等方面提供支持。在本次研究中，沧州任丘市老旧小区夜间光环境存在整体亮度低达不到国家标准、照度不均匀、景观遮挡存在照明盲区、小区出入口缺乏标识性照明等问题，导致居民夜间活动满意度较差。因此该些居住区在未来的改造中应结合实际情况进行光环境量化提升工作。随着国家对低碳的要求，夜间光环境改善可充分利用模拟软件、VR 技术、互联网智能调控照明系统等保证照明环境，避免照明浪费，实现低碳照明。另外现行国家标准需完善增加最高照明要求，以此避免照明浪费。由于时间和能力的原因，本次研究仍存在很多遗憾、有待加强的地方，比如在照明模拟中未加入景观影响等，这也是本次项目后续亟待完善的地方。