夜景照明效果量化設(shè)計方法探究

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)實際效果與設(shè)計效果不符的情況。本文研究導(dǎo)致設(shè)計無法實現(xiàn)的原因，并針對原因提出改進點。通過分析原因，提出解決行業(yè)需求的設(shè)計方法。在創(chuàng)意設(shè)計之后的設(shè)計步驟如下：1)確定建筑各部位的量化指標；2)燈參數(shù)增加對效果目標的要求；3)通過燈具實驗，將燈具實驗結(jié)果與預(yù)期效果進行比較；4)根據(jù)實驗結(jié)果調(diào)整燈參數(shù)，并調(diào)整對建筑各部位的預(yù)期值，確保有兩至三款燈具可以達到目標。通過國家博物館的案例，說明效果量化設(shè)計方法的應(yīng)用，可有效提高實施效果與設(shè)計預(yù)期的契合度。并提出方法中的效果驗證環(huán)節(jié)，也將成為為設(shè)計行業(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，沒有亮度的指標，這導(dǎo)致施工驗收等步驟沒有依據(jù)。

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

但這些問題并不是僅是實施問題，以下兩方面是造成設(shè)計和落實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)別等手法來形成對比。而目前的設(shè)計效果，只有總體的形象思考，未對各部位的亮度進行細化，深度不夠。

從城市規(guī)劃落實來看，應(yīng)對建筑群的各個建筑亮度進行設(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)標準，同一品牌同一型號，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，實際效果也會有很大不同。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、尺寸要求、光通要求進行。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，則無法保證達到預(yù)期的照明效果。根據(jù)新產(chǎn)品的特點，設(shè)計師應(yīng)在產(chǎn)品選擇的技術(shù)文件上，增加設(shè)計效果的具體量化指標，是實現(xiàn)設(shè)計目標的基本保障。

2量化控制設(shè)計方法

量化控制設(shè)計方法并不是要摒棄現(xiàn)在的照明設(shè)計手法，而是在現(xiàn)有設(shè)計過程中，在創(chuàng)意設(shè)計和燈具選型兩個階段增加量化手段，并對重要燈具進行實驗，調(diào)整設(shè)計目標，保障效果實施。

2.1提出效果量化指標

本部分是在創(chuàng)意方案之后進行，是對設(shè)計方案的深入思考。首先對周邊環(huán)境進行調(diào)研，根據(jù)周邊建筑亮度，對設(shè)計建筑進行初步亮度定位。然后對設(shè)計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，提出確定的亮度值才是制定了合理的照明設(shè)計指標。

以國家博物館為例，在對天安門周邊建筑進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定亮度為10～25 cd/m2之間，在對稱的設(shè)計邏輯下，結(jié)合建筑自身特點，得出各部分的亮度。北立面設(shè)計為：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)

針對傳統(tǒng)燈具，常用的設(shè)計燈參數(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)四個部分。本文所提倡的量化設(shè)計方法，應(yīng)增加對效果目標的描述，如燈具對應(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)定項目

注：表中加粗項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)，也不必強求所有的燈具參數(shù)都和設(shè)計參數(shù)完全相同。但需要對總功率、尺寸等設(shè)置上限，對于色溫、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)鼓勵燈具在達到效果的基礎(chǔ)上功率盡量低。

2.3燈具實驗

最初的照明事務(wù)所，都有進行模擬實驗的過程，稱為mockup，這個過程不可或缺。而近年設(shè)計周期不斷壓縮，很多設(shè)計省略了這個步驟。

燈具實驗可以采取模擬計算，實驗室模擬實驗，現(xiàn)場實驗三種類型。由于各公司的人力財務(wù)和面積限制，可以采取不同的手法進行。模擬計算是代價最小的方式，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是將燈具視為一個發(fā)光點，對于近距離照明，使用計算不合測試原理。實驗室模擬實驗是介于模擬計算和現(xiàn)場實驗兩者之間的一種方式，優(yōu)點是可以真實的看到燈具在模擬場景下的表現(xiàn)，比較適用于對比多個燈具的優(yōu)劣?，F(xiàn)場實驗的真實性是最可靠的，但是很多情況下，現(xiàn)場無法提供電力或安裝實驗條件。實驗可以采取多個手段相結(jié)合的方式進行，比如對最重點的燈具，盡量安排現(xiàn)場試驗或模擬實驗，對于次重點燈具可以采取模擬計算的方式。如國家博物館的燈具實驗，采取了現(xiàn)場實驗的方式，見圖3。

圖3　國家博物館試燈場景Fig.3　The lighting test of National Museum

根據(jù)實驗結(jié)果，選擇與設(shè)計結(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，或改進燈具，有時需要多次試燈。如果多個燈具滿足要求，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?！毒G色建筑評價標準》中，已經(jīng)把計算書或者現(xiàn)場檢測報告作為評價質(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

在進行實驗后，針對實驗?zāi)Ｐ秃驼鎸嵀h(huán)境之間的情況進行轉(zhuǎn)換。比如在白墻上進行了模擬實驗，同樣的燈具用于其他材質(zhì)的墻體上，亮度應(yīng)該按照反射率進行轉(zhuǎn)換。在進行參數(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。經(jīng)過較合理的燈具實驗的項目，實施效果將會非常貼合設(shè)計，如圖4所示。

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

3效果量化設(shè)計方法的發(fā)展

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

效果量化設(shè)計方法，協(xié)助設(shè)計師對設(shè)計效果和設(shè)計邏輯進行深化，并為燈具參數(shù)的制定提供切實可依據(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。

燈具實驗雖然在某些建筑中需要單獨制作，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)計經(jīng)驗，并了解照明技術(shù)的部門來專門負責(zé)這個環(huán)節(jié)，可以減少不同設(shè)計部門為單一實驗耗費時間進行模型制作等成本。效果量化設(shè)計方法將向照明服務(wù)業(yè)的方式發(fā)展，將零散的各照明公司各自實驗的模式，變?yōu)橛蓪I(yè)公司進行燈具實驗，并進行分析整理，提供給設(shè)計師使用。這種方式已經(jīng)得到行業(yè)的認可，并將不斷的細化發(fā)展。

參考文獻

[1] 蓋里·斯蒂芬.建筑照明設(shè)計[M].榮浩磊，李麗，杜江濤，譯.北京：機械工業(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，2013，24(6).

[3] 中國國家博物館照明設(shè)計[J].照明工程學(xué)報，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：TM923

文獻標識碼：A

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