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中国馆夜景照明浅析

2015-08-25    

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导语: 作为世博园区的核心建筑,中国馆以创新的绿色照明解决方案和高品质的产品鼎力实现上海世博会倡导的“低碳世博”的理念。本文通过前期照明设计概念的确立,大量现场灯光试验结果,总结分析了中国馆夜景照明的全过程。

  1 前言

  中国2010 年上海世博会的核心建筑之一中国国家馆,建筑面积超过46000 平方米,其建筑外观以“东方之冠”的构思主题,表达中国文化的内在精神与气质。根据建筑的性质以及世博园区夜景照明规划,对中国馆的灯光设计提出了要求,在夜间应能展现中国国家馆雄伟外观,真实还原中国馆的中国红的颜色特质,并且进一步凸显中国庄重、详和的国家形象,向全世界人民传达中国的特质文化及中国的热情好客传统。同时,如何在宏大的世博园区,体现中国馆外观造型的特点、整体感,并实现内外空间的沟通、协调,统一中国馆内在文化和现代建筑观感,成为照明设计中重点考虑的方向。

  2 设计依据

  中国馆夜景照明设计以同济规划设计研究院编制的《2010 年上海世博园区夜景照明规划》、《世博园区夜景照明总体规划设计导则》、《世博园区重要场馆建筑照明设计导则》、《世博会高效节能照明技术应用导则》等为设计指导原则。另外,还与中国馆建筑设计单位华南理工大学建筑设计研究院、中国馆项目管理方等多方的反复沟通,确定了基本的照明设计基调,主要表现在以下三个方面: 实现建筑灯光与环境的和谐; 展现建筑的人文魅力; 运用绿色照明的技术。其中,和谐体现的是可持续的发展观,展现人类活动和自然环境的共荣共生; 人文体现的是建筑的文化内涵,展现凝结在建筑内的人类发展的历史和智慧; 绿色照明体现的是照明发展的最新科技,展现灯光照明技术在科技和人文关怀上的进步。

  3 照明设计的低碳理念

  上海世博会的主题要求是城市和环境的协调发展,而作为世博历史上如此大规模的世博园建设,如何实现绿色节能是每一栋建筑都面临的问题,对于体量巨大的中国馆,在照明设计开初就必须考虑绿色节能。

  要实现绿色节能的总体目标,低碳高效的光源及灯具产品的使用至关重要。通过对各种光源的分析和比较,结合中国馆照明设计概念,最终确定以新型高效LED 照明光源作为中国馆夜景照明的主光源,并结合高效陶瓷金属卤化物灯。在满足夜景照明设计效果的同时,尽量减少能耗以达到绿色节能的目的。如果中国馆全部采用传统光源进行照明,经估算耗电量将达到600KW 之多。但中国馆专门配备的配电站留给夜景照明用的额度只有不到300KW。因此,从客观上来说,须采用LED 照明。

  4 中国馆照明设计方案

  中国馆位于世博会园区浦东区域的中心位置,是上海世博会的核心建筑之一,由建筑面积2 万平方米的国家馆、3 万平方米的地区馆以及3000 平方米的港澳台馆三部分组成。

  本次设计范围以世博中国馆的建筑用地红线为界,设计对象为室外的景观、广场及绿化等,总面积约8. 2 万平方米,主要包括3 个部分:

  ① 0. 0m 标高建筑周边景观绿化及主入口南广场;

  ②13. 0m 标高地区馆顶部城市广场;

  ③60. 0m 标高国家馆观景平台;

  2009 年1 月初在决定参与中国馆的照明设计任务之后,从中国馆的建筑本身入手,准确把握建筑结构和设计理念,同时,切合“Best city,Best life”的世博口号,确立最初的照明设计概念。

  建筑上,中国馆由国家馆和地区馆两部分组成。这两部分的空间位置与取向,分别体现了东方哲学对“天” “地”关系的理解。国家馆为“天”,富有雕塑感的造型主体——— “东方之冠”高耸其间,形成开扬屹立之势; 地区馆为“地”, 如同基座般延展于国家馆之下,形成浑厚依托之态。

  内涵上,将灯光与建筑、环境的结合,协调传统文化、传统建筑之间的关系,升华中国馆内在的文化底蕴,宏伟大气的国家形象,海纳百川的几千年中国文明的现代特征。

  效果上,根据中国馆的特有建筑外观及结构,塑造开放、通透的夜景效果,并通过漏窗借景、云影缭绕等手法,从上到下的光影变化,极力反映中国的传统文化效果。主要由如下几个照明概念组成:漏窗借景( 见图1)、云中楼阁( 见图2 )、中国之冠( 见图3)、鼎盛中华( 见图4)、篆文剪影( 见图5)、天地交泰( 见图6)、九宫格( 见图7)。

  

 

   

  最终,于2010 年2 月份左右此方案在众多优秀设计方案中脱颖而出,成为中国馆夜景照明设计的中标方案。

  最初的中国馆夜景照明设计方案的优点在于通过应用LED 灯具完美的和建筑横梁结构等结合,在保证以上的照明概念效果的基础上,最大限度地隐藏了灯具本身,从而较好地实现了“见光不见灯”的理念。同时,大量应用高效LED 光源,在色温以及显色性上有非常好的效果保证,能耗的降低也是至关重要,对于中国馆业主来说,这是实践绿色节能的可靠保证。另外,为保证最终效果的实现,进行了多次现场灯光试验。

  4. 1 设计验证第一阶段

  中国馆外观红色材料的真实反映进行了灯光效果试验。初步的灯光方案中标后,城市之光和欧司朗组成的联合设计团队的工作重点就是现场效果的反复试验。首先,我们配合华南院建筑设计方,上海安装总公司中国馆项目组、幕墙材料供应商等进行了不断的灯光试验。我们使用了3000K LED,5400K LED,不同波长的红色LED,以及RGB 混光而成的白光对红色幕墙进行了效果验证( 图8、图9)。

  图8 红色材料的真实反映进行了灯光效果试验

  图9 横梁结构灯具安装试验

  通过各种不同的比较试验,中国红的夜景效果得到业主和设计方的认可。但是通过在横梁内侧安装LED 条形灯具对立面幕墙的照明遇到了巨大的困难,由于中国馆的斗冠形态,立面幕墙由下向上逐步向外空间扩大,灯具的安装必须把每个巨大的横梁下表面红板拆掉,施工人员由吊篮进入横梁内侧装灯,灯具安装好后,横梁下表面红板的安装是个困难,并且整个的横梁灯具的安装工程量可以用巨大来衡量。随着时间节点向前推进,中国馆的施工进度要求,这种方案在时间上已不能满足正常的建筑整体施工进度,因此,横梁内照明方案被取消。

  4. 2 设计验证第二阶段

  随着施工进度的加快,设计团队在方案实施上被要求尽快拿出切实可行的安装方案。依据照明设计方案, 进行了13 米地区馆平台照明效果试验( 图10)。

  图10 13 米平台远距离投光试验

  在13 米地区馆平台远距离投光虽然可以解决大量灯具的安装方便问题,但经过现场反反复复的效果试验,此种方案有两个问题比较突出,第一,中国馆本身高度达66 米之多,而灯具安装点距离中国馆也比较远,导致灯光的衰减比较厉害,会大幅增加灯具的使用量及能耗。第二,远距离投光带来的另外一个后果就是灯具投射的逸散光较多,在空中形成光幕,严重干扰整体的夜景效果,同时对中国馆内部的观众形成很强的眩光。综合分析后,此方案也被否决。

  4. 3 设计验证第三阶段

  到了2009 年8 月左右,中国馆本身的9 米平台安装方案被提出。通过多次试灯,此种方案效果很好,光线得到有效的利用,原本2000 多套LED 的使用量,最后整个中国馆仅安装900 套左右。整个中国馆自下而上的横梁下部以及四个巨大的核心筒得到了较好的照明效果。同时,通过灯具周圈设立围栏,较好地解决了灯具外露问题(图11)。

  图11 9 米平台核心筒周围布灯效果试验现场照片

  其他部位设计构想,中国馆建筑内透光效果,并也进行了相关的实验( 图12 )。通过试验比较,内透光还是使用了显色性较好的2000 套左右OSRAM 陶瓷金卤灯来实现,并没有使用最初选定的LED 光源。在每一层的天花顶部增加了百页窗形式的格栅结构,得到了较好的均匀内透效果。图12 内透光现场灯光效果试验照片

  综上,通过不同方案之间的比选,设计团队从各个角度分析各个方案的优点与问题,经综合考虑,并通过大量的现场试验,最终得到各方认可的最终优选方案。

  5 夜景照明灯具相关参数

  根据现场大量的试验结果,并依据效果要求定制了两种外观形式的LED 灯具,以及陶瓷金卤灯投光灯具,详见表1。 

  通过大量的现场试验,对灯光的投射角度进行不断的调整,以便更适合设定的效果表现,同时,无论LED 光源还是陶瓷金卤灯在显色性上有着严格选择要求,以尽可能去真实反映各种材料的本色。

  OSRAM LED 整灯采用压铸铝工艺, 防护等级达到IP68,坚固耐用,确保系统长时间稳定工作,采用的最新大功率LED Golden Dragon Plus 结合高效的光学透镜系统,整灯系统比采用传统金卤灯的外墙照明泛光方案节能70% 以上, 同时也比常规的LED 光源节省能耗30% 以上。采用红色和暖白光合理交叉配合应用,更好的在夜晚再现中国馆的红色基调。内透效果所选用索恩方形投光灯采用非对称配光,最大限度避免了影响室内的眩光,同时高品质的陶瓷金卤灯光源也给空间以舒适的感受。

  6 总结

  为实现中国馆的特别的夜景灯光设计效果,由欧司朗和城市之光组成的专门的照明设计、技术及产品支持团队经过一年多的艰苦研究,最终很好的解决了灯光效果实现上的重点及难点。为了在夜间展现中国馆的雄伟外观,建筑使用了约900 盏高性能的LED 照明灯具系统有高光效,投射距离远( 超过66 米) 的特点,在夜间很好的凸显了中国馆的伟岸身形,极好地呈现出“中国红”的迷人色彩。此外,从源头与建筑设计开始配合,使中国馆照明设计实现了“内光外透”的灯光效果———2 000个陶瓷金卤灯被设计安装在中国馆内外,从内至外照亮了中国馆的整体框架。这样的设计方案不仅保证了中国馆的美观,实现了亮丽通透的光效,还达到了节能的目的。采用这样的方案,无须增加中国馆内部功能区照明能耗并实现分路控制,比普通方案能节约能耗20% 以上。作为世博园区核心的核心建筑,中国馆以创新的绿色照明解决方案和高品质的产品鼎力实现上海世博会倡导的“低碳世博”的理念。

标签:  中国馆    照明    节能    照明试验  

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