河南警察學(xué)院夜景照明設(shè)計(jì)分析

馮 健

(1.河南省照明學(xué)會，河南 鄭州 450003； 2.鄭州迪爾樂斯照明工程有限公司，河南 鄭州 450018)

引言

河南警察學(xué)院被譽(yù)為“中原警官的搖籃”，具有以河南“長霞精神”為代表的富含公安特色的大學(xué)精神。河南警察學(xué)院位于河南省鄭州市龍子湖東路東四環(huán)西側(cè)，龍子湖高校園區(qū)，緊鄰繁忙的京港澳高速東三環(huán)西側(cè)(圖1)。為慶祝2021年河南省警察學(xué)院首個中國人民警察節(jié)，河南省警察學(xué)院擴(kuò)大對外界宣傳，提升整體形象，學(xué)院將原有的道路、景觀、建筑及燈光工程進(jìn)行改造提升。

圖1 河南警察學(xué)院西大門Fig.1 The west gate of Henan Police College

1 設(shè)計(jì)原則

依據(jù)建筑載體性質(zhì)、特征及設(shè)計(jì)要求，河南警察學(xué)院夜景照明設(shè)計(jì)原則為：

(1)整個校園建筑群燈光氛圍營造符合公安院校形象定位的莊重簡潔、舒適宜人的光環(huán)境；

(2)建筑群設(shè)計(jì)中不宜存在過多的燈光色彩，嚴(yán)格把控建筑表面亮度，避免造成光污染及眩光現(xiàn)象；

(3)優(yōu)先選用高效節(jié)能、壽命長、運(yùn)營維護(hù)成本低的設(shè)備。

2 學(xué)校整體夜景規(guī)劃

結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)樓、圖書館、實(shí)訓(xùn)樓及射擊館的現(xiàn)狀、地理位置、遠(yuǎn)近觀測點(diǎn)分析，本次照明設(shè)計(jì)重點(diǎn)以西大門、教學(xué)樓、圖書館、射擊館等主軸線為主的建筑群及校園內(nèi)部道路主干道照明，整體提升該校園的夜間光環(huán)境(圖2)。具體應(yīng)按以下幾個方面展開：

圖2 河南警察學(xué)院總體規(guī)劃圖Fig.2 Overall planning of Henan Police College

(1)拆除現(xiàn)場原直接發(fā)光眩光嚴(yán)重、光效低、傳統(tǒng)節(jié)能燈光源的球形路燈，重新設(shè)計(jì)精準(zhǔn)配光的功能性照明路燈，以滿足校園主干道路照度標(biāo)準(zhǔn)。校園內(nèi)道路照明設(shè)施的外觀造型、色彩及安裝應(yīng)與周邊建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)，燈具造型簡潔并與周邊環(huán)境融為一體。

(2)對原有建筑頂部破損的燈具進(jìn)行拆除，建筑外立面細(xì)部結(jié)構(gòu)可通過精準(zhǔn)配光LED投光燈進(jìn)行照明，夜間展現(xiàn)建筑物的挺拔感。

(3)廣場地面部分原有的景觀燈內(nèi)部T8熒光燈光源更換為長壽命LED光源，同時避免眩光出現(xiàn)，營造舒適光環(huán)境。

(4)學(xué)校建筑照明整體以3 000 K暖白光為主，局部以3 500 K正白光為輔，營造舒適宜人的校園氛圍。

(5)對學(xué)校圖書館獨(dú)特造型建筑采用剪影內(nèi)透的燈光造景手法，通過內(nèi)透打亮側(cè)面墻體，營造“書中自有黃金屋”的海洋世界理念，既能使燈具很好隱藏，又不破壞白天建筑外觀，投資造價相對少且有效果。

3 設(shè)計(jì)思路

(1)前期技術(shù)分析。因工期較緊張，原設(shè)計(jì)圖書館上半部分建筑結(jié)構(gòu)采用大面積立桿泛光照明手法，從現(xiàn)場安裝條件及能耗的角度考慮，采用此方法需在建筑四周立大量燈桿，會破壞白天建筑景觀環(huán)境。同時，若燈具選配不當(dāng)、控光不好會造成四面光污染影響，這與低碳節(jié)能綠色照明的原則是相違背的，另外投光手法容易對晚自習(xí)室內(nèi)閱讀的師生們造成不利的因素。

(2)需重點(diǎn)解決問題。圖書館作為學(xué)校整個建筑群中的一個重要部分，建筑立面有大量鏤空的結(jié)構(gòu)，如何把厚重鏤空建筑結(jié)構(gòu)打亮，在保證燈光效果的同時考慮控制燈具數(shù)量，用最少的燈具達(dá)到最佳照明效果；同時室外燈光對室內(nèi)的閱讀人員不能有眩光影響，這是燈具光學(xué)研究人員需要認(rèn)真解決的問題。

4 設(shè)計(jì)內(nèi)容和實(shí)際效果

(1)西大門。學(xué)院西大門入口處的 “河南警察學(xué)院”景觀地面標(biāo)識，夜間燈具色溫選擇以正白光6套9 W LED投光燈重點(diǎn)突出標(biāo)識形象。燈光氛圍體現(xiàn)其莊重而不失溫馨感。在燈具安裝方式上，盡可能隱蔽地安裝在灌木叢中，燈具外殼經(jīng)訂制要求，噴涂與景觀材料一致的色彩，從視覺上體現(xiàn)出整體性(圖3)。

圖3 學(xué)校西大門入口處地面標(biāo)識Fig.3 Ground signs at the entrance of the west gate of the school

(2)教學(xué)樓。教學(xué)樓燈光根據(jù)建筑特征，重點(diǎn)表現(xiàn)建筑頂部和正立面建筑結(jié)構(gòu)，屋頂部白色LED發(fā)光字和24 W洗墻燈洗亮青灰色斜坡屋頂，形成夜間天際線效果。正立面和側(cè)面墻采用小體積的15 W投光燈窄光束進(jìn)行精準(zhǔn)照明，燈具貼墻隱蔽安裝。建筑中間的藍(lán)灰色玻璃幕墻采用LED星光燈，錯落有致點(diǎn)綴安裝，教學(xué)樓建筑群形成完整的夜間視覺效果(圖4)。

圖4 學(xué)校教學(xué)樓Fig.4 School buildings

(3)圖書館。圖書館建筑立面上半部鏤空造型與下半部細(xì)長條裝飾窗造型需要燈光重點(diǎn)表現(xiàn)。經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)論證并經(jīng)照度計(jì)算模擬，取消原設(shè)計(jì)大面積泛光投射的照明手法，調(diào)整為燈具隱蔽安裝精準(zhǔn)投射手法。上半部鏤空建筑結(jié)構(gòu)考慮節(jié)能功耗因素，燈光并非全部打亮，設(shè)計(jì)上巧妙地用“書本堆積”的效果，用燈光打亮大小不一的長方體，構(gòu)成不規(guī)則的外立面；到了夜晚便形成有規(guī)律 “發(fā)光的書本”的效果。下半部裝飾窗采用偏光透鏡配光超細(xì)的10 W洗墻燈隱蔽安裝于建筑內(nèi)側(cè)，將側(cè)面打亮金黃色，形成“金腰帶”的效果(圖5)。

圖5 學(xué)校圖書館各視角Fig.5 Perspectives of the school library

圖書館上半部鏤空建筑結(jié)構(gòu)，需要少量燈具滿足最佳效果，同時不能對室內(nèi)閱讀師生造成眩光影響，現(xiàn)場反復(fù)測試不同廠家配光燈具，最終選擇小體積的20 W洗墻燈(燈具3)，燈具采用8×180°拉伸透鏡配光作為定制窗臺燈，隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)1套安裝，共164套，其投射鏤空側(cè)面墻豎向和頂部結(jié)構(gòu)形成有規(guī)律連續(xù)的韻律感，從而解決前文所述的難點(diǎn)問題(圖6)。

圖6 不同配光燈具選型比較Fig.6 Comparison of different light distribution lamp selections

關(guān)于室外燈具對室內(nèi)眩光的影響，參考《建筑環(huán)境通用規(guī)范》(GB 55016—2021)表3.4.3-1[1]，居住空間窗戶垂直照度最大允許值中，非熄燈時段E3垂直照度測算結(jié)果見表1。

表1 不同配光洗墻燈對室內(nèi)窗戶照度分析[1]

此處難點(diǎn)是燈具配光既要滿足設(shè)計(jì)照(亮)度的要求，同時燈光又不能對室內(nèi)的人員造成眩光干擾。經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)測試，在此燈具出光口橫向方向加裝高度為1.9 cm的遮光板，對橫向出光方向進(jìn)行遮擋，從而改變出光方向，對室內(nèi)造成的眩光影響降到最低(圖7)。

圖7 燈具3燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)加遮光板設(shè)計(jì)Fig.7 Lamp 3 design of optical structure and shading plate of lamp

圖書館上半部鏤空部位和一層外墻立面經(jīng)專業(yè)軟件模擬測算，并根據(jù)燈具3的IES配光曲線文件模擬計(jì)算結(jié)果，滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果如圖8和表2所示。

圖8 圖書館主要區(qū)域亮度值計(jì)算模擬Fig.8 Simulation of the calculation of brightness values in the main areas of the library

表2 圖書館主要立面區(qū)域亮度值計(jì)算[1]

(4)校園主干道。學(xué)院校園內(nèi)部主干道路寬9 m、雙向2車道，原有燈具光源為傳統(tǒng)熒光節(jié)能燈5×18 W[圖9(a)]球形漫反射路燈，沿道路單側(cè)布燈，桿高4 m、間距18 m，運(yùn)行使用近8年，燈具外殼有發(fā)黃破損，光源眩光嚴(yán)重并有嚴(yán)重光衰現(xiàn)象，現(xiàn)場照度值不高，均勻度較差，現(xiàn)場實(shí)測照度為10～12 lx、均勻度0.3。改進(jìn)設(shè)計(jì)路燈按原位置更換為低功耗LED路燈55 W、桿高6 m，造型簡潔[圖9(b)]。

圖9 原熒光燈路燈90 W與新設(shè)計(jì)LED路燈55 W對比 Fig.9 Comparison between the original energy-saving lamp street lamp 90 W and the newly designed LED street lamp 55 W

經(jīng)照度設(shè)計(jì)模擬，平均照度為16 lx、均勻度0.58，照明效果良好，照度滿足《建筑環(huán)境通用規(guī)范》(GB 55016—2021)[1]主要道路標(biāo)準(zhǔn)要求，照度模擬和計(jì)算結(jié)果如表3和圖10所示。

表3 校園主干道照度計(jì)算模擬結(jié)果

圖10 校園主干道照度模擬計(jì)算結(jié)果Fig.10 Simulation results of illuminance of main roads in campus

5 照明節(jié)能措施

(1)建筑照明控制模式與功率密度值?？刂普彰鲌鼍澳Ｊ?，體現(xiàn)節(jié)能性、先進(jìn)性和穩(wěn)定性。具體劃分為三種場景模式：節(jié)假日模式、平日模式、深夜11:00模式多種場景控制模式。學(xué)校建筑照明的功率密度值是評價節(jié)能措施很重要的指標(biāo)，建筑外立面照明功率密度值與建筑外表面材質(zhì)反射比、表面清潔度、周圍環(huán)境亮度有關(guān)。測算結(jié)果見表4。

表4 建(構(gòu))筑物夜景照明功率密度值(LPD)[2]

(2)校園路燈控制。校園道路照明，主要通過光感器和時鐘定時器進(jìn)行自動開關(guān)。當(dāng)外界自然光逐漸變暗到設(shè)置照度時，光感器主動開啟路燈全開模式照明，在下半夜時交通流量和人流量都會大幅減少，基于這特點(diǎn)通過遠(yuǎn)程控制設(shè)置下半夜照明模式，即23：00之后關(guān)閉一半數(shù)量的路燈并調(diào)低亮度，達(dá)到節(jié)能的效果[3]。整個校園道路照度在滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下，LPD值為0.7 W/m2。

(3)光源電器選配。照明節(jié)能模式從前期設(shè)計(jì)階段開始考慮，根據(jù)項(xiàng)目定位、使用對象及環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)置適宜照(亮)度。如選用高光效、長壽命、質(zhì)量穩(wěn)定的光源電器等附件，同時配合智能調(diào)光調(diào)色控制系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，否則會導(dǎo)致后期運(yùn)行維護(hù)成本比較高。

6 結(jié)束語

整個學(xué)校環(huán)境的景觀照明設(shè)計(jì)本著主題突出、特征鮮明的原則，以暖色調(diào)為主、冷色調(diào)為輔，追求以人為本的理念。在設(shè)計(jì)中根據(jù)建筑特點(diǎn)改進(jìn)并創(chuàng)新燈具光學(xué)配光技術(shù)，較好地控制眩光，降低對室內(nèi)人員的影響。用最少的光表達(dá)出建筑特色，同時降低能耗，起到顯著的節(jié)能效果。 整個照明設(shè)計(jì)重塑了校園夜間形象，獲得學(xué)校師生一致好評，并取得了良好的社會效益。