夜景照明效果量化設(shè)計(jì)方法探究

馬　曄，榮浩磊

( 北京清城品盛照明研究院有限公司，北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京　100086)

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夜景照明效果量化設(shè)計(jì)方法探究

馬曄，榮浩磊

( 北京清城品盛照明研究院有限公司，北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100086)

摘要：在城市夜景照明大量建設(shè)的階段，經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)際效果與設(shè)計(jì)效果不符的情況。本文研究導(dǎo)致設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)的原因，并針對(duì)原因提出改進(jìn)點(diǎn)。通過分析原因，提出解決行業(yè)需求的設(shè)計(jì)方法。在創(chuàng)意設(shè)計(jì)之后的設(shè)計(jì)步驟如下：1)確定建筑各部位的量化指標(biāo)；2)燈參數(shù)增加對(duì)效果目標(biāo)的要求；3)通過燈具實(shí)驗(yàn)，將燈具實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期效果進(jìn)行比較；4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整燈參數(shù)，并調(diào)整對(duì)建筑各部位的預(yù)期值，確保有兩至三款燈具可以達(dá)到目標(biāo)。通過國家博物館的案例，說明效果量化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，可有效提高實(shí)施效果與設(shè)計(jì)預(yù)期的契合度。并提出方法中的效果驗(yàn)證環(huán)節(jié)，也將成為為設(shè)計(jì)行業(yè)服務(wù)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：建筑外立面照明；效果量化；設(shè)計(jì)方法

1現(xiàn)狀問題

現(xiàn)階段的照明建設(shè)，已經(jīng)基本擺脫攀比亮度的問題，開始注重設(shè)計(jì)理念。但是又出現(xiàn)了“理念至圣”、“唯效果圖論”等方向，理念高大，效果圖很美，落地實(shí)施和效果圖相差千里，如圖1所示。繪制效果圖只是協(xié)助業(yè)主理解方案的一種手段，效果圖是感性的表達(dá)，沒有亮度的指標(biāo)，這導(dǎo)致施工驗(yàn)收等步驟沒有依據(jù)。

圖1　某美術(shù)館立面設(shè)計(jì)效果圖與實(shí)施照片比對(duì)Fig.1　The comparison of design and implement effect of an art museum

但這些問題并不是僅是實(shí)施問題，以下兩方面是造成設(shè)計(jì)和落實(shí)差異巨大的根本原因。

1.1效果沒有量化

照明方案中包含的重要分析是，照明的效果層次，比如普通的建筑外立面可分為頂中底，或是內(nèi)外部等層次。照明效果可以通過亮度的高低、色溫的區(qū)別等手法來形成對(duì)比。而目前的設(shè)計(jì)效果，只有總體的形象思考，未對(duì)各部位的亮度進(jìn)行細(xì)化，深度不夠。

從城市規(guī)劃落實(shí)來看，應(yīng)對(duì)建筑群的各個(gè)建筑亮度進(jìn)行設(shè)定，這種量化可以避免無序照明和過度照明。在北京某重要街道的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，同等重要的建筑亮度差距5倍，相鄰建筑差異達(dá)到10倍，無法形成街道的統(tǒng)一印象。

1.2LED帶來的不確定性

LED作為一種新的光源形態(tài)，產(chǎn)品沒有統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同一品牌同一型號(hào)，不同的批次在亮度表現(xiàn)上都不同。由于芯片、透鏡材質(zhì)等不同，即使功率、光束角相近，實(shí)際效果也會(huì)有很大不同。而傳統(tǒng)燈具各光源廠家生產(chǎn)的光源都是按照功率等級(jí)、尺寸要求、光通要求進(jìn)行。如果延用傳統(tǒng)燈具的選擇方式，根據(jù)功率和光束角來確定燈具，則無法保證達(dá)到預(yù)期的照明效果。根據(jù)新產(chǎn)品的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師應(yīng)在產(chǎn)品選擇的技術(shù)文件上，增加設(shè)計(jì)效果的具體量化指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的基本保障。

2量化控制設(shè)計(jì)方法

量化控制設(shè)計(jì)方法并不是要摒棄現(xiàn)在的照明設(shè)計(jì)手法，而是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)過程中，在創(chuàng)意設(shè)計(jì)和燈具選型兩個(gè)階段增加量化手段，并對(duì)重要燈具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整設(shè)計(jì)目標(biāo)，保障效果實(shí)施。

2.1提出效果量化指標(biāo)

本部分是在創(chuàng)意方案之后進(jìn)行，是對(duì)設(shè)計(jì)方案的深入思考。首先對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)周邊建筑亮度，對(duì)設(shè)計(jì)建筑進(jìn)行初步亮度定位。然后對(duì)設(shè)計(jì)建筑的各部位亮度分布作出有序定量的安排。除了整體的亮度控制，還應(yīng)該有最低亮度，均勻度等要求。只描述亮度關(guān)系(如最亮-次亮-低亮等)，也是定性的設(shè)計(jì)，提出確定的亮度值才是制定了合理的照明設(shè)計(jì)指標(biāo)。

以國家博物館為例，在對(duì)天安門周邊建筑進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定亮度為10～25 cd/m2之間，在對(duì)稱的設(shè)計(jì)邏輯下，結(jié)合建筑自身特點(diǎn)，得出各部分的亮度。北立面設(shè)計(jì)為：兩側(cè)轉(zhuǎn)角最亮，中間墻體次亮，中間入口平日亮度再次。亮度比例關(guān)系為10∶8∶5，最暗的部分為10cd/m2。建筑具體亮度分布如圖2所示。

圖2　國家博物館北立面設(shè)計(jì)亮度分布Fig.2　Luminance distribution of the North facade of National Museum

2.2提出初始燈參數(shù)

針對(duì)傳統(tǒng)燈具，常用的設(shè)計(jì)燈參數(shù)一般包括：光源參數(shù)、燈體參數(shù)、電器參數(shù)、控制參數(shù)四個(gè)部分。本文所提倡的量化設(shè)計(jì)方法，應(yīng)增加對(duì)效果目標(biāo)的描述，如燈具對(duì)應(yīng)的被照面情況、該被照面的預(yù)期亮度值等。光源、燈體參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1　光源、燈本參數(shù)的設(shè)定項(xiàng)目

注：表中加粗項(xiàng)可以用效果要求替代：被照面尺寸；照亮度要求；其他效果要求。

只要達(dá)到了效果要求，并非要規(guī)定LED燈具的具體單體功率、顆粒數(shù)、光束角等參數(shù)，也不必強(qiáng)求所有的燈具參數(shù)都和設(shè)計(jì)參數(shù)完全相同。但需要對(duì)總功率、尺寸等設(shè)置上限，對(duì)于色溫、光束角等應(yīng)給定范圍。這種方式有利于業(yè)主選擇節(jié)能型產(chǎn)品，也可以滿足后期施工圖制作和電氣圖紙制作需求。從節(jié)能角度出發(fā)，應(yīng)鼓勵(lì)燈具在達(dá)到效果的基礎(chǔ)上功率盡量低。

2.3燈具實(shí)驗(yàn)

最初的照明事務(wù)所，都有進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的過程，稱為mockup，這個(gè)過程不可或缺。而近年設(shè)計(jì)周期不斷壓縮，很多設(shè)計(jì)省略了這個(gè)步驟。

燈具實(shí)驗(yàn)可以采取模擬計(jì)算，實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)三種類型。由于各公司的人力財(cái)務(wù)和面積限制，可以采取不同的手法進(jìn)行。模擬計(jì)算是代價(jià)最小的方式，但也是偏離最大的方式，一方面是燈具ies曲線的偏差；另一方面ies是將燈具視為一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，對(duì)于近距離照明，使用計(jì)算不合測(cè)試原理。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)是介于模擬計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)兩者之間的一種方式，優(yōu)點(diǎn)是可以真實(shí)的看到燈具在模擬場(chǎng)景下的表現(xiàn)，比較適用于對(duì)比多個(gè)燈具的優(yōu)劣。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性是最可靠的，但是很多情況下，現(xiàn)場(chǎng)無法提供電力或安裝實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)可以采取多個(gè)手段相結(jié)合的方式進(jìn)行，比如對(duì)最重點(diǎn)的燈具，盡量安排現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)于次重點(diǎn)燈具可以采取模擬計(jì)算的方式。如國家博物館的燈具實(shí)驗(yàn)，采取了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方式，見圖3。

圖3　國家博物館試燈場(chǎng)景Fig.3　The lighting test of National Museum

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇與設(shè)計(jì)結(jié)果最相近的燈具。如果都不滿足要求，應(yīng)該再廣泛征集燈具，或改進(jìn)燈具，有時(shí)需要多次試燈。如果多個(gè)燈具滿足要求，應(yīng)盡量選擇總體能效小的燈具，及全壽命周期內(nèi)投資最小的燈具。《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中，已經(jīng)把計(jì)算書或者現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)報(bào)告作為評(píng)價(jià)質(zhì)量的一部分，室外效果也將逐漸規(guī)范。

2.4調(diào)整燈參和效果指標(biāo)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驼鎸?shí)環(huán)境之間的情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比如在白墻上進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，同樣的燈具用于其他材質(zhì)的墻體上，亮度應(yīng)該按照反射率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行參數(shù)提煉后，調(diào)整初步燈參和效果預(yù)期值，形成最終燈參和效果指標(biāo)。經(jīng)過較合理的燈具實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，實(shí)施效果將會(huì)非常貼合設(shè)計(jì)，如圖4所示。

圖4　國家博物館北立面實(shí)景照片F(xiàn)ig.4　Photo of the North facade of National Museum

3效果量化設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

照明設(shè)計(jì)包含照明創(chuàng)意和照明技術(shù)兩個(gè)方面，兩者缺一不可。單純的美學(xué)設(shè)計(jì)只能停留在定性的層面，必須有可量化的技術(shù)指標(biāo)做支撐才可以落地。無論設(shè)計(jì)理念是否新穎或體現(xiàn)文化，只有在效果落地的情況下，才可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的價(jià)值。

效果量化設(shè)計(jì)方法，協(xié)助設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)效果和設(shè)計(jì)邏輯進(jìn)行深化，并為燈具參數(shù)的制定提供切實(shí)可依據(jù)的數(shù)據(jù)。不僅解決了目前照明方案落地效果差的問題，也解決了LED帶來的不確定性的問題。

燈具實(shí)驗(yàn)雖然在某些建筑中需要單獨(dú)制作，但是大多數(shù)情況下，建筑的典型應(yīng)用是普遍應(yīng)用的。由有照明設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并了解照明技術(shù)的部門來專門負(fù)責(zé)這個(gè)環(huán)節(jié)，可以減少不同設(shè)計(jì)部門為單一實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)時(shí)間進(jìn)行模型制作等成本。效果量化設(shè)計(jì)方法將向照明服務(wù)業(yè)的方式發(fā)展，將零散的各照明公司各自實(shí)驗(yàn)的模式，變?yōu)橛蓪I(yè)公司進(jìn)行燈具實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行分析整理，提供給設(shè)計(jì)師使用。這種方式已經(jīng)得到行業(yè)的認(rèn)可，并將不斷的細(xì)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 蓋里·斯蒂芬.建筑照明設(shè)計(jì)[M].榮浩磊，李麗，杜江濤，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 馬曄，榮浩磊.面向應(yīng)用的產(chǎn)品技術(shù)要求[J].照明工程學(xué)報(bào)，2013，24(6).

[3] 中國國家博物館照明設(shè)計(jì)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2012，23(增刊).

Research on Nightscape Lighting Effect Quantification Design Method

Ma Ye，Rong Haolei

(BeijingTsingChengPinShengLightingResearchInstituteCo.,Ltd,Beijing

TsinghuaTonghengUrbanPlanning&Designlnstitute,Beijing100086,China)

Abstract：In the phase of large-scale construction of urban nightscape lighting, the implementation effect and the design effect were always not in conformity. This paper studied the reasons and gave the improvement suggestions. Through analyzing the reasons, the design method to meet the design requirements was put forward. The design steps after the creative design were as follows:1)Determine the quantitative index for each part of the building. 2)Add the effect target demand for the lighting parameters. 3)Compare the test result with the expected effect after the luminaire tests. 4)Adjust the lighting parameters according to the test result, adjust the expected value for each part of the building, and ensure that 2～3 luminaires could reach the target.Finally, the advantages of this method would be illustrated by National Museum project, and effect verification would be brought up. Effect verification would be the new development direction of industry service.

Key words:building facade lighting; effect quantification; design method

中圖分類號(hào)：TM923

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.013