城市照明光污染的控制与对策

 摘  要 光污染作为城市人居环境问题的一个方面,近年来在我国越来越受到重视。国内由于光污染产生的民事纠纷和环保投诉也越来越多见诸报道,然而光污染控制的具体措施还尚欠缺。这篇文章在参考相关标准文件的基础上,提出了在满足照明要求的前提下，有效控制和消除产生光污染的一些对策。

关键词 光污染  控制对策  城市照明

 光污染的防治的基本原则是在满足照明要求的前提下，有效控制和消除产生光污染的那部分光线。

一、明确设计目标

控制光污染最有效的方法莫过于在设计阶段就要对溢散光等障害光进行控制。综合数量和质量意义上的研究，可以将其分为功能性设计目标和环境性设计目标。

1.功能性设计目标

按照颁布的《城市道路照明设计标准》CLL45和《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163的要求，将设计目标严格控制在一定的照明标准范围内，同时满足各类视觉活动的基本要求。高于标准的设计，就会存在光污染的潜在诱因。因此，要特别注意这种情况的发生。照明质量并不总追求高的照度水平，为人们提供良好的视觉条件应该将着眼点放在均匀的照度水平和控制灯具的眩光。

2.环境性设计目标

对障害光敏感的区域，应该要审慎处理建筑物外观照明和环境的照明。要在单体设计时分析环境因素，这涉及到灯具的位置和投光方向。要分析对自然环境的影响，如是否位于生态保护区；对建筑使用者的影响，如根据户外照明法则，确定灯位布置和开关时间；分析对交通的影响，如对道路、铁路、航空和水运带来哪些不利因素，尤其是对交通标识的可见度的影响。

二、调整灯具安装

灯具安装的位置和投光方向，是有效防止光污染的重要因素。灯具必须设有反光板，制止上方漏光。由于反光板的聚光作用，光线不再四处扩散，路面得到了有效照明而变得更加明亮，同时还能节约能源。夜景照明在非重大节日期间，应禁止探照灯向空中照射。

    1、安装高度

灯具的安装高度对控制溢散光起着主要的作用，因为投光灯的光分布在一些情况下总是向下投光，如场地照明的停车场和运动场，较容易控制被照场地的光照。在国际照明委员会（CIE）的出版物《足球场照明》（57-1983：Lighting for Football）中，依据运动员和观众的视觉需要提出了灯具安装高度和投光角度的建议。灯具安装高度高，溢散光少，易于遮光，灯具本身的眩光较少，但白天灯具明显；安装高度低，则情况相反。但对于完全截光的投光照明，优缺点于此则不同。灯具的安装高度取决于照明设计要求和相应的设计标准，或对垂直照度设计的要求。安装高度低的灯具，可以采用较小的光源，较宽的光束，更大的投射角度。

    2、投射距离

投射距离是由灯具的配光特性决定的，另外，需要考虑人的安全和消除障碍物对视线的遮挡。投射距离远，溢散光多，难以遮光。对于被照目标为远和高的建筑物，这时可使用窄光束。投射距离近，溢散光少，易于遮光，使用宽束光对近和低的建筑物投光较为合适。

3、光通量

光通量大，效率高，但存在较大溢散光的可能。调节的办法是提高安装高度和增加投射距离。当然由此可以减少灯具使用的数量，减少控制部分的费用。光通量小，情况则与之相反。

4、光束角

如果光束角的宽窄能够严格按照设计要求，就可以有效控制溢散光，减少对遮光设置的需要。光束角窄，均匀照亮同样大小的区域，需要的灯具数量会多；光束角宽，遮光效果则难以达到理想状态。

5、与附近房屋的距离

照明装置离房屋的距离越远，房屋受到的溢散光影响就会弱一些。对灯具本身来讲，遮光设置简单，对于光线的控制也会容易些。但是当照明装置距离房屋很近时，要顾及光线对居民或房屋使用者的不良干扰。遮光设置要经过仔细的推敲和设计，以取得最佳的控制效果。

6、垂直投光角

垂直投光角的大小直接关系到是否能够将光线有效投射到被照目标上。一般来讲，垂直投光角高，容易产生溢散光，遮光效果不好，但可以获得较高的垂直照度；反之，投光角度低，溢散光较少，易于遮光，垂直照度低，而水平照度高（见图1）。

     图1灯具安装、投射距离、光束角与光污染控制

三、 阻断向上投射的光

对于街道和场地照明，这里包括运动场、停车场等，应该使用截光型灯具，这样可以减少或消除向上投射的光。当然这并不意味着可以全部消除水平面以上的光线，像地面或路面的反射光，也是影响可见度的一个重要因素。

四、城市照明控制标准

             图2  照明技术标准文件

在城市照明设计和规划中，适当控制各区域以及建筑物外观照度水平，必将有助于控制障害光。国际照明委员会（CIE）根据环境的明暗程度将照明环境分为4级（见表1），分别给出了表2场地照明上射光比率最大值等参考标准、表3房屋垂直照度最大值限制（CIE）、表4建筑物及广告表面最大亮度值、表5指定方向灯具光强的最大值。在我国颁发的《城市道路照明设计标准》CLL45和《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163都有明确的规定。

            环境照明区域（国际照明委员会CIE）                 表1

                 场地照明上射光比率最大值                     表2

         房屋垂直照度最大值限制（国际照明委员会CIE）          表3

*如果是用于公共照明的灯具如道路照明，此值可提高到1 lx。

需要进一步说明的是，除了直接光照部分，被照物表面的亮度还应包括反射照度值的贡献。反射照度的大小直接取决于被照面表面材料的反射特性。在大多数场地照明情况下，反射照度都较低，如草地和柏油马路。而颜色相对较浅的表面，如混凝土路面和浅色墙面，就要考虑反射照度了。作为建筑师，在建筑设计时如果可以采用较高辐射率的浅色墙面，无疑对照明来讲，可以降低照度，达到节能目的。

                建筑物及广告表面最大亮度值                    表4

    五、将非照明目标的光照降到最低

在城市夜景照明中，我们对居住区、商业区、行政区和娱乐场所的建筑物或招牌照明使用投光灯或聚光灯时，务必将光瞄准被照物。因为，对建筑物或广告进行投光照明时，会有一部分光线射向了建筑物或广告牌外，应此要将这部分光照降低到最低水平。                  
 
      图3 投光灯防眩光措施               图4投光灯具遮光装置与建筑外观相结合

    六、正确选择和使用灯具

为了减少溢散光，灯具选择要考虑适当的配光，不要将光通浪费在被照物的投光区域外，因此需要了解灯具各角度的光度参数。对于环境敏感区域，投光照明对灯具的选择更加谨慎，应选择具有良好控光装置的灯具。在户外照明中，应特别注意投光灯具的光束角分类，不同的光束角分别应用于不同的具体情况。为了控制溢散光，灯具需要附加格栅、反射板和遮光设置（见图3和图4所示）。

                制定方向灯具光强的最大值                     表5

   七、控制照明运行时间

在深夜降低路面亮度（照度）或关闭夜景照明是节能效果最为明显的一项措施。道路照明宜根据所在道路的照明等级、夜间路面实时照明水平以及不同时间段的交通流量、车速、环境亮度的变化等因素，确定相应时段所需的照明水平，通过智能控制方式调节路灯照明水平。

夜景照明进入午夜后，一些广告牌的照明和不是位于城市重要景观带的建筑及内透光高层办公建筑，应该将其关闭。临近居民区的城市景观照明，进入夜间休息时段应及时关闭。

         图5控制光污染的一些具体做法
     A、建筑物立面被照亮，但是一些光损失了，直接向上。只要有可能，就应将光束控制向下照射。

B、如果不可能做到，我们建议应该使用反射器、遮光板和非对称配光，尽量将光投射到需要被照的区域，将光损控制在最小。

C、注意灯具的投射角度，可以将光线压低到行人视线以下，避免对行人产生眩光。
   D、用于庭院步道照明的灯具，光损失很大，正确的照明要求使用安装有反射器和格栅的灯具。其上射光通比不应大于25％，以控制光污染。

E、在道路照明中，特别注意使用截光型或半截光型的灯具，减少直接眩光。采用双光源的灯具可通过深夜关闭一只光源的方法降低路面照度水平以节约电能。

F、应该加强反光器的配光设计，有些情况下应该将对称配光改为非对称配光，使得光更有效地投射到被照区域。