玻璃幕墻裝飾照明與健康

蔣乃群 陳 鵬

(深圳市創(chuàng)先照明科技有限公司，廣東深圳 518028)

1 引言

上世紀(jì)八十年代，中國第一座玻璃幕墻大廈在上海問世。由于透光的玻璃幕墻照不亮，鍍膜的玻璃幕墻反光強(qiáng)烈，不可以被照亮，玻璃幕墻建筑物外立面裝飾照明的設(shè)計(jì)和研發(fā)一直滯后于建筑的發(fā)展，人們對(duì)玻璃幕墻建筑物白天燦爛奪目，夜晚黑影一片已經(jīng)見怪不怪。

為了解決這一難題，2002年以前，人們簡(jiǎn)單地采用室內(nèi)燈光直接外透的裝飾照明方式，同時(shí)產(chǎn)生了眩目和光污染問題。2002年以后，在玻璃幕墻內(nèi)側(cè)加用反光板、簾或膜，采用間接光內(nèi)光外透的解決方案開始出現(xiàn)。當(dāng)前，由于LED燈具尺寸小、亮度高，既安全又容易控制，人們將它直接嵌入玻璃幕墻外立面鋼結(jié)構(gòu)中或是外設(shè)在玻璃幕墻的檁條上，在獲得較強(qiáng)裝飾效果的同時(shí)，又產(chǎn)生了眩目和光污染問題。

由于眩目和光污染直接影響到人們的身心健康，本文結(jié)合案例，試對(duì)上述裝飾照明方式進(jìn)行分析對(duì)比，希望厘清概念，有助于正確合理地進(jìn)行玻璃幕墻外立面裝飾照明設(shè)計(jì)，做好綠色照明工程。

2 綠色照明

綠色照明是美國國家環(huán)保局于上個(gè)世紀(jì)90年代提出的概念〔1〕。在建筑照明工程中，與玻璃幕墻外立面裝飾照明關(guān)系最為密切的綠色指標(biāo)是:高效節(jié)能光源的選用;光照清晰、柔和，不產(chǎn)生眩光;光照清晰、柔和，不產(chǎn)生光污染。運(yùn)用上述綠色指標(biāo)，可以判斷照明技術(shù)方案是否合格。

3 照明技術(shù)用語

分析對(duì)比技術(shù)方案時(shí)，有關(guān)的照明技術(shù)用語及其概念如下:

3.1 眩光 (glare)，特指射入人眼后，造成眼花，看不清東西的光線。眩光常在人眼正對(duì)光源、發(fā)光的平面鏡面或拋物線鏡面等，在視野中存在亮度的極端對(duì)比時(shí)發(fā)生。短時(shí)間接觸眩光，會(huì)引起眼痛、頭痛、心情煩躁等生理、心理不適，長時(shí)間接觸眩光則會(huì)嚴(yán)重影響身心健康。因此，眩光是一種光污染。

3.2 光污染 (light pollution)，照明設(shè)計(jì)不良或照明裝置失控時(shí)，眩目光“溢出”且分布在人居環(huán)境中，或者直接向上射向太空，將城市上空的灰霾變成“亮霾”，形成“不夜天”，導(dǎo)致大量的星星不可見等。

3.3 直接光 (DirectLight)，直接從光源，例如:電弧、燈泡、霓虹燈、熒光燈管等發(fā)出的光線。直接光射入眼睛時(shí)，立即使人感覺刺眼、眩目。

3.4 間接光 (Indirect Light)，直接光碰到非鏡面的反光表面，例如:室內(nèi)天花、室外大理石墻面等，經(jīng)反射和漫射以后發(fā)出的光線。間接光射入眼睛時(shí)，使人感覺柔和、舒適，不眩目。

3.5 直接光內(nèi)光外透 (directive lighting from interior lights)，指直接光從室內(nèi)射出，照亮建筑物玻璃幕墻外立面。從室外見光又見燈 (光源)的裝飾照明方式。因此，直接光內(nèi)光外透存在眩光和光污染。

3.6 間接光內(nèi)光外透 (indirect lighting from interior lights)，指間接光從室內(nèi)射出，照亮建筑物玻璃幕墻外立面。從室外見光不見燈 (光源)的裝飾照明方式。因此，間接光內(nèi)光外透不存在眩光和光污染。

3.7 漫射器 (Diffuser)，指某種主要通過漫射，可以散射光源所發(fā)出之光線的裝置。

4 直接光內(nèi)光外透裝飾照明方式

2001年，上海市開始推廣景觀建筑“內(nèi)光外透”工程，讓 “….樓內(nèi)照明燈光晚上也要開啟，建筑物的外觀通過泛光照明表現(xiàn)出來，建筑物內(nèi)燈光透過玻璃窗折射出去，使整棟大樓顯得晶瑩剔透，充分表現(xiàn)建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和風(fēng)格” 〔2〕。從室外觀察，這種玻璃幕墻外立面內(nèi)透光照明具有“見光又見燈”的特點(diǎn)，見圖1。

圖1 上海市力寶廣場(chǎng) (左一)玻璃幕墻外立面內(nèi)透光照明，2001年Fig.1 Glass curtain wall lighting from interior lights

同在2001年，復(fù)旦大學(xué)周太明教授等的《電氣照明設(shè)計(jì)》〔3〕闡述這種“比較簡(jiǎn)單的方法”時(shí)，表達(dá)了三層意思:從室內(nèi)將光線打到建筑物的窗孔上;窗口處的下部放置燈具來照明窗簾;如果沒有窗簾的話，則可照明窗梁或窗框，其解讀見圖2。

圖2 玻璃幕墻外立面直接光內(nèi)光外透裝飾照明方式示意圖，經(jīng)復(fù)旦大學(xué)周太明教授確認(rèn)Fig.2 Lighting from interior lights

圖2中，燈具發(fā)出的光線從右下方射向左上方，透過窗簾，向左方透出玻璃幕墻外。如果沒有窗簾，燈具發(fā)出的光線將100%地照亮窗梁、窗框和透出玻璃幕墻外。

當(dāng)時(shí)處于建筑物玻璃幕墻外立面裝飾照明的發(fā)展初期，“內(nèi)光外透”一詞先入為主，被用來描述當(dāng)時(shí)僅有的直接內(nèi)透光，即直接光內(nèi)光外透裝飾照明方式，造成當(dāng)下不僅一般公眾，還有部分照明業(yè)內(nèi)人士也將“內(nèi)光外透”和“直接光內(nèi)光外透”兩者劃上等號(hào)。很明顯，直接光內(nèi)光外透裝飾照明方式僅僅是利用了原有建筑物室內(nèi)的照明燈光自然而然地外泄，必然是有亮、有暗，不節(jié)能;又因?yàn)榭吹靡姽庠矗厝划a(chǎn)生眩光和光污染，影響人們的身心健康。因此，“直接看見光源，見光又見燈”的玻璃幕墻外立面直接光內(nèi)光外透裝飾照明方式是不合格的技術(shù)方案，不可持續(xù)，也未能獲得推廣。

5 間接光內(nèi)光外透裝飾照明方式

5.1 平行投光

2002年，內(nèi)光外透裝飾照明方法〔4〕采用平行投光，即發(fā)光器發(fā)出的光線與反光板大致平行。由反光器、反光板和反光貼紙有效地隔斷燈具發(fā)出的直接光，使得透出玻璃幕墻外的光線H、J、K全部為間接光，徹底解決了眩目和光污染問題，見圖3。

圖3 來源:專利02134358.6說明書第2/6頁圖2(b)，光線通過H、J、K三個(gè)途徑傳播，向左方透出玻璃幕墻外。Fig.3 Light line

由于間接光內(nèi)光外透作為一種新穎的內(nèi)光外透裝飾照明方式問世，從此以后，玻璃幕墻建筑物外立面裝飾照明方式既包括“先來的”直接光內(nèi)光外透，也包括“后到的”間接光內(nèi)光外透，兩種內(nèi)光外透裝飾照明方式開始并存。采用內(nèi)光外透裝飾照明方法專利02134358.6實(shí)施的深圳市大運(yùn)中心夜景見圖4。

圖4 深圳大運(yùn)中心主體育館項(xiàng)目實(shí)景，2011年Fig.4 Centre stadium real scence

5.2 垂直投光

2010 年，玻璃幕墻的背景光實(shí)現(xiàn)方法〔5〕〔6〕提出另外一種正面發(fā)光、即向反光膜垂直投射光線并反方向漫反射的方法，對(duì)三維玻璃幕墻外立面實(shí)施裝飾照明，見圖5。

圖5 玻璃幕墻的背景光實(shí)現(xiàn)方法，專利201010115830.0，的照明裝置Fig.5 Background light

圖5顯示，玻璃幕墻2與其內(nèi)側(cè)的反光膜1之間安裝若干直條LED照明裝置3，三者相互平行。照明裝置3正面朝向反光膜，從其正面垂直向反光膜發(fā)射白光或RGB彩光時(shí)，均勻發(fā)亮的反光膜發(fā)出均勻、柔和的漫射光，反方向穿透玻璃幕墻射出室外。這種垂直投光、反方向出光的方法不僅適用于三維玻璃幕墻，也適用于二維玻璃幕墻，使建筑物玻璃幕墻外立面成為均勻、柔和的發(fā)光面。此時(shí)，從室外任何角度都看不見光源，即沒有任何直接光向玻璃幕墻外溢出，杜絕了眩光和光污染。

采用玻璃幕墻的背景光實(shí)現(xiàn)方法制作的深圳大運(yùn)中心樣板實(shí)景見圖6。對(duì)樣板實(shí)景的評(píng)述意是:反光膜均勻的照明。在室外實(shí)測(cè)，白色反光膜的亮度為20～25cd/m2。

圖6 采用玻璃幕墻的背景光實(shí)現(xiàn)方法制作的深圳大運(yùn)中心樣板實(shí)景，白光Fig.6 White light

圖6中，在玻璃幕墻與地面垂直且相互平行的檁條后面，貼裝直條LED燈具，芯片正對(duì)反光膜投光，光束角120°。總體來看，垂直投光在反光膜上形成的光照比平行投光更均勻，更省電，完全不產(chǎn)生眩光，完全不產(chǎn)生光污染。作為又一種玻璃幕墻外立面內(nèi)光外透裝飾照明方式，玻璃幕墻的背景光實(shí)現(xiàn)方法充滿潛力，前景廣闊。

6 玻璃幕墻外立面上嵌裝LED

隨著建筑和LED技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前在玻璃幕墻外立面上出現(xiàn)一種新的、LED組成彩色圖案且有動(dòng)態(tài)變化的裝飾照明方式，將大廈外立面打扮成一幅“巨型顯示屏”，非常震憾。深圳京基100大廈玻璃幕墻外立面裝飾照明實(shí)景見圖7。

圖7 深圳京基100大廈玻璃幕墻外立面LED外設(shè)裝飾照明，2011年Fig.7 LED decorative lighting

深圳京基100大廈采用的直條LED燈具尺寸小、亮度高，既安全又容易控制，將它直接嵌入玻璃幕墻外立面鋼結(jié)構(gòu)中或是外設(shè)在玻璃幕墻上，通過透明PC抗UV材質(zhì)的燈罩直接出光，見圖8。

圖8 深圳京基100大廈外立面直條LED燈具布置圖。箭頭指向一條垂直上下的燈帶，以此類推Fig.8 LED lamp distribution

由于LED燈具中寬35、長1000的透明燈罩不具備漫射器的功能，在獲得高亮度、形成濃厚商業(yè)氣氛的同時(shí)，這種所謂的巨型顯示屏旁若無人，近乎瘋狂地向周邊環(huán)境和夜空發(fā)出直接光，讓眩目和光污染無情地驅(qū)趕夜晚的溫馨和浪漫。

要是周邊的玻璃幕墻大廈紛紛跟進(jìn)，也都變身為巨型顯示屏，城市暗夜〔7〕將會(huì)消失殆盡。

7 結(jié)論

隨著技術(shù)的發(fā)展，合格的玻璃幕墻外立面裝飾照明方式會(huì)在實(shí)踐中不斷推廣，新的裝飾照明方式還會(huì)不斷出現(xiàn)，只要盯住眩目和光污染這兩個(gè)關(guān)鍵，守護(hù)暗夜不放松，優(yōu)雅的城市夜景一定能實(shí)現(xiàn)，也一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。

［1］百度百科.綠色照明等.

［2］迪臣－智能電子系統(tǒng)有限公司.上海市景觀建筑“內(nèi)光外透”工程EIB技術(shù)方案.2001，9.

［3］周太明.電氣照明設(shè)計(jì)［M］.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.

［4］陳海生，蔣乃群.建筑物內(nèi)光外透裝飾照明方法及其裝飾照明系統(tǒng).No.02134358.6［P］，2002，7.

［5］陳海生.建筑物玻璃幕墻的背景光和點(diǎn)陣圖案實(shí)現(xiàn)方法及其系統(tǒng).No.ZL201010115830.0［P］，2010，2.

［6］蔣乃群.三維玻璃幕墻外立面裝飾照明的研發(fā)和實(shí)踐.照明工程學(xué)報(bào)［J］，2012，23(3).

［7］CCTV10.守護(hù)暗夜，走近科學(xué)［R］.2013，6.