中國(guó)館夜景照明淺析

段金濤 朱步軍

(1.歐司朗 (中國(guó))照明有限公司，上海 200001;2.上海城市之光燈光設(shè)計(jì)有限公司，上海 200120)

1 前言

中國(guó)2010年上海世博會(huì)的核心建筑之一中國(guó)國(guó)家館，建筑面積超過(guò)46000平方米，其建筑外觀以“東方之冠”的構(gòu)思主題，表達(dá)中國(guó)文化的內(nèi)在精神與氣質(zhì)。根據(jù)建筑的性質(zhì)以及世博園區(qū)夜景照明規(guī)劃，對(duì)中國(guó)館的燈光設(shè)計(jì)提出了要求，在夜間應(yīng)能展現(xiàn)中國(guó)國(guó)家館雄偉外觀，真實(shí)還原中國(guó)館的中國(guó)紅的顏色特質(zhì)，并且進(jìn)一步凸顯中國(guó)莊重、詳和的國(guó)家形象，向全世界人民傳達(dá)中國(guó)的特質(zhì)文化及中國(guó)的熱情好客傳統(tǒng)。同時(shí)，如何在宏大的世博園區(qū)，體現(xiàn)中國(guó)館外觀造型的特點(diǎn)、整體感，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)外空間的溝通、協(xié)調(diào)，統(tǒng)一中國(guó)館內(nèi)在文化和現(xiàn)代建筑觀感，成為照明設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的方向。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

中國(guó)館夜景照明設(shè)計(jì)以同濟(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院編制的 《2010年上海世博園區(qū)夜景照明規(guī)劃》、《世博園區(qū)夜景照明總體規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、《世博園區(qū)重要場(chǎng)館建筑照明設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、《世博會(huì)高效節(jié)能照明技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》等為設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則。另外，還與中國(guó)館建筑設(shè)計(jì)單位華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)館項(xiàng)目管理方等多方的反復(fù)溝通，確定了基本的照明設(shè)計(jì)基調(diào)，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:實(shí)現(xiàn)建筑燈光與環(huán)境的和諧;展現(xiàn)建筑的人文魅力;運(yùn)用綠色照明的技術(shù)。其中，和諧體現(xiàn)的是可持續(xù)的發(fā)展觀，展現(xiàn)人類活動(dòng)和自然環(huán)境的共榮共生;人文體現(xiàn)的是建筑的文化內(nèi)涵，展現(xiàn)凝結(jié)在建筑內(nèi)的人類發(fā)展的歷史和智慧;綠色照明體現(xiàn)的是照明發(fā)展的最新科技，展現(xiàn)燈光照明技術(shù)在科技和人文關(guān)懷上的進(jìn)步。

3 照明設(shè)計(jì)的低碳理念

上海世博會(huì)的主題要求是城市和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，而作為世博歷史上如此大規(guī)模的世博園建設(shè)，如何實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能是每一棟建筑都面臨的問(wèn)題，對(duì)于體量巨大的中國(guó)館，在照明設(shè)計(jì)開初就必須考慮綠色節(jié)能。

要實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的總體目標(biāo)，低碳高效的光源及燈具產(chǎn)品的使用至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)各種光源的分析和比較，結(jié)合中國(guó)館照明設(shè)計(jì)概念，最終確定以新型高效LED照明光源作為中國(guó)館夜景照明的主光源，并結(jié)合高效陶瓷金屬鹵化物燈。在滿足夜景照明設(shè)計(jì)效果的同時(shí)，盡量減少能耗以達(dá)到綠色節(jié)能的目的。如果中國(guó)館全部采用傳統(tǒng)光源進(jìn)行照明，經(jīng)估算耗電量將達(dá)到600KW之多。但中國(guó)館專門配備的配電站留給夜景照明用的額度只有不到300KW。因此，從客觀上來(lái)說(shuō)，須采用LED照明。

4 中國(guó)館照明設(shè)計(jì)方案

中國(guó)館位于世博會(huì)園區(qū)浦東區(qū)域的中心位置，是上海世博會(huì)的核心建筑之一，由建筑面積2萬(wàn)平方米的國(guó)家館、3萬(wàn)平方米的地區(qū)館以及3000平方米的港澳臺(tái)館三部分組成。

本次設(shè)計(jì)范圍以世博中國(guó)館的建筑用地紅線為界，設(shè)計(jì)對(duì)象為室外的景觀、廣場(chǎng)及綠化等，總面積約8.2萬(wàn)平方米，主要包括3個(gè)部分:

①0.0m標(biāo)高建筑周邊景觀綠化及主入口南廣場(chǎng);

②13.0m標(biāo)高地區(qū)館頂部城市廣場(chǎng);

③60.0m標(biāo)高國(guó)家館觀景平臺(tái);

2009年1月初在決定參與中國(guó)館的照明設(shè)計(jì)任務(wù)之后，從中國(guó)館的建筑本身入手，準(zhǔn)確把握建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念，同時(shí)，切合“Best city，Best life”的世博口號(hào)，確立最初的照明設(shè)計(jì)概念。

建筑上，中國(guó)館由國(guó)家館和地區(qū)館兩部分組成。這兩部分的空間位置與取向，分別體現(xiàn)了東方哲學(xué)對(duì)“天” “地”關(guān)系的理解。國(guó)家館為“天”，富有雕塑感的造型主體—— “東方之冠”高聳其間，形成開揚(yáng)屹立之勢(shì);地區(qū)館為“地”，如同基座般延展于國(guó)家館之下，形成渾厚依托之態(tài)。

內(nèi)涵上，將燈光與建筑、環(huán)境的結(jié)合，協(xié)調(diào)傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)建筑之間的關(guān)系，升華中國(guó)館內(nèi)在的文化底蘊(yùn)，宏偉大氣的國(guó)家形象，海納百川的幾千年中國(guó)文明的現(xiàn)代特征。

效果上，根據(jù)中國(guó)館的特有建筑外觀及結(jié)構(gòu)，塑造開放、通透的夜景效果，并通過(guò)漏窗借景、云影繚繞等手法，從上到下的光影變化，極力反映中國(guó)的傳統(tǒng)文化效果。主要由如下幾個(gè)照明概念組成:漏窗借景 (見圖1)、云中樓閣 (見圖2)、中國(guó)之冠 (見圖3)、鼎盛中華 (見圖4)、篆文剪影 (見圖5)、天地交泰 (見圖6)、九宮格 (見圖7)。

圖1 漏窗借景照明效果意象圖

圖2 云中樓閣照明效果意象圖

圖3 中國(guó)之冠照明效果意象圖

圖4 鼎盛中華照明效果意象圖

圖5 篆文剪影照明效果意象圖

圖6 天地交泰照明效果意象圖

圖7 九宮格照明效果意象圖

最終，于2010年2月份左右此方案在眾多優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案中脫穎而出，成為中國(guó)館夜景照明設(shè)計(jì)的中標(biāo)方案。

最初的中國(guó)館夜景照明設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)應(yīng)用LED燈具完美的和建筑橫梁結(jié)構(gòu)等結(jié)合，在保證以上的照明概念效果的基礎(chǔ)上，最大限度地隱藏了燈具本身，從而較好地實(shí)現(xiàn)了“見光不見燈”的理念。同時(shí)，大量應(yīng)用高效LED光源，在色溫以及顯色性上有非常好的效果保證，能耗的降低也是至關(guān)重要，對(duì)于中國(guó)館業(yè)主來(lái)說(shuō)，這是實(shí)踐綠色節(jié)能的可靠保證。另外，為保證最終效果的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)燈光試驗(yàn)。

4.1 設(shè)計(jì)驗(yàn)證第一階段

中國(guó)館外觀紅色材料的真實(shí)反映進(jìn)行了燈光效果試驗(yàn)。初步的燈光方案中標(biāo)后，城市之光和歐司朗組成的聯(lián)合設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)就是現(xiàn)場(chǎng)效果的反復(fù)試驗(yàn)。首先，我們配合華南院建筑設(shè)計(jì)方，上海安裝總公司中國(guó)館項(xiàng)目組、幕墻材料供應(yīng)商等進(jìn)行了不斷的燈光試驗(yàn)。我們使用了3000K LED，5400K LED，不同波長(zhǎng)的紅色LED，以及RGB混光而成的白光對(duì)紅色幕墻進(jìn)行了效果驗(yàn)證 (圖8、圖9)。

圖8 紅色材料的真實(shí)反映進(jìn)行了燈光效果試驗(yàn)

通過(guò)各種不同的比較試驗(yàn)，中國(guó)紅的夜景效果得到業(yè)主和設(shè)計(jì)方的認(rèn)可。但是通過(guò)在橫梁內(nèi)側(cè)安裝LED條形燈具對(duì)立面幕墻的照明遇到了巨大的困難，由于中國(guó)館的斗冠形態(tài)，立面幕墻由下向上逐步向外空間擴(kuò)大，燈具的安裝必須把每個(gè)巨大的橫梁下表面紅板拆掉，施工人員由吊籃進(jìn)入橫梁內(nèi)側(cè)裝燈，燈具安裝好后，橫梁下表面紅板的安裝是個(gè)困難，并且整個(gè)的橫梁燈具的安裝工程量可以用巨大來(lái)衡量。隨著時(shí)間節(jié)點(diǎn)向前推進(jìn)，中國(guó)館的施工進(jìn)度要求，這種方案在時(shí)間上已不能滿足正常的建筑整體施工進(jìn)度，因此，橫梁內(nèi)照明方案被取消。

圖9 橫梁結(jié)構(gòu)燈具安裝試驗(yàn)

4.2 設(shè)計(jì)驗(yàn)證第二階段

隨著施工進(jìn)度的加快，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在方案實(shí)施上被要求盡快拿出切實(shí)可行的安裝方案。依據(jù)照明設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了13米地區(qū)館平臺(tái)照明效果試驗(yàn)(圖 10)。

在13米地區(qū)館平臺(tái)遠(yuǎn)距離投光雖然可以解決大量燈具的安裝方便問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反反復(fù)復(fù)的效果試驗(yàn)，此種方案有兩個(gè)問(wèn)題比較突出，第一，中國(guó)館本身高度達(dá)66米之多，而燈具安裝點(diǎn)距離中國(guó)館也比較遠(yuǎn)，導(dǎo)致燈光的衰減比較厲害，會(huì)大幅增加燈具的使用量及能耗。第二，遠(yuǎn)距離投光帶來(lái)的另外一個(gè)后果就是燈具投射的逸散光較多，在空中形成光幕，嚴(yán)重干擾整體的夜景效果，同時(shí)對(duì)中國(guó)館內(nèi)部的觀眾形成很強(qiáng)的眩光。綜合分析后，此方案也被否決。

4.3 設(shè)計(jì)驗(yàn)證第三階段

圖10 13米平臺(tái)遠(yuǎn)距離投光試驗(yàn)

到了2009年8月左右，中國(guó)館本身的9米平臺(tái)安裝方案被提出。通過(guò)多次試燈，此種方案效果很好，光線得到有效的利用，原本2000多套LED的使用量，最后整個(gè)中國(guó)館僅安裝900套左右。整個(gè)中國(guó)館自下而上的橫梁下部以及四個(gè)巨大的核心筒得到了較好的照明效果。同時(shí)，通過(guò)燈具周圈設(shè)立圍欄，較好地解決了燈具外露問(wèn)題 (圖11)。

圖11 9米平臺(tái)核心筒周圍布燈效果試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片

其他部位設(shè)計(jì)構(gòu)想，中國(guó)館建筑內(nèi)透光效果，并也進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn) (圖12)。通過(guò)試驗(yàn)比較，內(nèi)透光還是使用了顯色性較好的2000套左右OSRAM陶瓷金鹵燈來(lái)實(shí)現(xiàn)，并沒有使用最初選定的LED光源。在每一層的天花頂部增加了百頁(yè)窗形式的格柵結(jié)構(gòu)，得到了較好的均勻內(nèi)透效果。

綜上，通過(guò)不同方案之間的比選，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從各個(gè)角度分析各個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)與問(wèn)題，經(jīng)綜合考慮，并通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終得到各方認(rèn)可的最終優(yōu)選方案。

圖12 內(nèi)透光現(xiàn)場(chǎng)燈光效果試驗(yàn)照片

5 夜景照明燈具相關(guān)參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大量的試驗(yàn)結(jié)果，并依據(jù)效果要求定制了兩種外觀形式的LED燈具，以及陶瓷金鹵燈投光燈具，詳見表1。

表1 中國(guó)館夜景照明的燈具介紹

通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)燈光的投射角度進(jìn)行不斷的調(diào)整，以便更適合設(shè)定的效果表現(xiàn)，同時(shí)，無(wú)論LED光源還是陶瓷金鹵燈在顯色性上有著嚴(yán)格選擇要求，以盡可能去真實(shí)反映各種材料的本色。

OSRAM LED整燈采用壓鑄鋁工藝，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，堅(jiān)固耐用，確保系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，采用的最新大功率LED Golden Dragon Plus結(jié)合高效的光學(xué)透鏡系統(tǒng)，整燈系統(tǒng)比采用傳統(tǒng)金鹵燈的外墻照明泛光方案節(jié)能70%以上，同時(shí)也比常規(guī)的LED光源節(jié)省能耗30%以上。采用紅色和暖白光合理交叉配合應(yīng)用，更好的在夜晚再現(xiàn)中國(guó)館的紅色基調(diào)。內(nèi)透效果所選用索恩方形投光燈采用非對(duì)稱配光，最大限度避免了影響室內(nèi)的眩光，同時(shí)高品質(zhì)的陶瓷金鹵燈光源也給空間以舒適的感受。

6 總結(jié)

為實(shí)現(xiàn)中國(guó)館的特別的夜景燈光設(shè)計(jì)效果，由歐司朗和城市之光組成的專門的照明設(shè)計(jì)、技術(shù)及產(chǎn)品支持團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)一年多的艱苦研究，最終很好的解決了燈光效果實(shí)現(xiàn)上的重點(diǎn)及難點(diǎn)。為了在夜間展現(xiàn)中國(guó)館的雄偉外觀，建筑使用了約900盞高性能的LED照明燈具系統(tǒng)有高光效，投射距離遠(yuǎn) (超過(guò)66米)的特點(diǎn)，在夜間很好的凸顯了中國(guó)館的偉岸身形，極好地呈現(xiàn)出“中國(guó)紅”的迷人色彩。此外，從源頭與建筑設(shè)計(jì)開始配合，使中國(guó)館照明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“內(nèi)光外透”的燈光效果——2 000個(gè)陶瓷金鹵燈被設(shè)計(jì)安裝在中國(guó)館內(nèi)外，從內(nèi)至外照亮了中國(guó)館的整體框架。這樣的設(shè)計(jì)方案不僅保證了中國(guó)館的美觀，實(shí)現(xiàn)了亮麗通透的光效，還達(dá)到了節(jié)能的目的。采用這樣的方案，無(wú)須增加中國(guó)館內(nèi)部功能區(qū)照明能耗并實(shí)現(xiàn)分路控制，比普通方案能節(jié)約能耗20%以上。作為世博園區(qū)核心的核心建筑，中國(guó)館以創(chuàng)新的綠色照明解決方案和高品質(zhì)的產(chǎn)品鼎力實(shí)現(xiàn)上海世博會(huì)倡導(dǎo)的“低碳世博”的理念。

(注:論文部分內(nèi)容參考中國(guó)館燈光概念設(shè)計(jì)文本。)

［1］何鏡堂，張利，倪陽(yáng).東方之冠中國(guó)2010年上海世博會(huì)中國(guó)館設(shè)計(jì).時(shí)代建筑，2009，4:60～65

［2］應(yīng)勁松.中國(guó)館照明實(shí)現(xiàn)手法的分析與比較.照明設(shè)計(jì)，2010，39(3):34～36

［3］鄧小驊.設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2010年上海世博會(huì)中國(guó)館蛻變之路.時(shí)代建筑，2010，3:76～79