王洪珍，張明宇

(1.天津大學(xué)建筑學(xué)院，天津 300072；2.天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072)

中國2010年上海世博會的主題是“城市，讓生活更美好”(Better City，Better Life)，為實(shí)現(xiàn)照明主題和世博會主題的統(tǒng)一，低碳照明的理念在世博會照明規(guī)劃和場館的照明設(shè)計(jì)中有了廣泛的體現(xiàn)。本文結(jié)合天津館的照明設(shè)計(jì)案例，探討低碳照明的理念在場館照明設(shè)計(jì)中的具體實(shí)踐和應(yīng)用。

1 天津館概述

天津館是中國2010年上海世博會中國館內(nèi)各省市場館之一，總面積約600 m2，展現(xiàn)天津走向北方經(jīng)濟(jì)中心國際港口城市、生態(tài)城市的雄偉氣魄與國際大都市的新形象，營造“津門文化，共襄世博盛舉”的氛圍。天津館建筑外形以天津典型的小洋樓造型為設(shè)計(jì)元素，體現(xiàn)了天津中西文化交融和萬國建筑博覽會的特點(diǎn)(見圖1)。

圖1 天津館建筑效果模擬圖

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)、原則

2.1 藝術(shù)性要求

照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑的藝術(shù)性要求，體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格和自身的內(nèi)涵。天津館照明突出表現(xiàn)建筑的歐式古典風(fēng)格，強(qiáng)調(diào)建筑元素的細(xì)部表達(dá)，營造建筑“莊重”、“典雅”的形象。

2.2 低碳照明原則

低碳照明是全系統(tǒng)、全過程、低能耗、低排放和低污染的照明方式，不僅要考核照明應(yīng)用環(huán)節(jié)的耗電量，而且涵蓋從照明器材、照明電源、全壽命使用周期以及廢棄物處理等全過程的能效和二氧化碳和各種有害物的排放。在全球提倡低碳生活、低碳經(jīng)濟(jì)的時代背景下，低碳照明不應(yīng)該僅是一個口號和理念，更多應(yīng)該體現(xiàn)在建筑照明的實(shí)踐應(yīng)用中。

天津館照明采用低碳照明、可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念，通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用高效、節(jié)能、環(huán)保、安全的照明產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)低碳、節(jié)能的目標(biāo)。在具體的實(shí)踐中，從前期的策劃、方案設(shè)計(jì)，到照明工程施工，及后期的維護(hù)和世博會結(jié)束后的需求，低碳照明的理念貫穿整個建筑照明的全生命周期。

2.3 以人為本原則

天津館照明設(shè)計(jì)依據(jù)以人為本的設(shè)計(jì)思想，充分考慮參觀人群的視覺特性。建筑照明的效果在吸引參觀者視線的同時，給予其藝術(shù)的享受。通過科學(xué)的計(jì)算分析，確定合理的照明亮度值，不僅是低碳、節(jié)能的要求，也是以人為本的體現(xiàn)，蘊(yùn)含了世博會倡導(dǎo)的和諧、共同可持續(xù)發(fā)展的理念和主題。天津館照明強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)和施工的每一個細(xì)節(jié)，燈具位置的選擇和燈具投光角度的精確控制，以及燈具遮光板的設(shè)計(jì)，都是以避免眩光的產(chǎn)生為基本前提。

3 照明方案設(shè)計(jì)

3.1 亮度分析

圖2所示，在中國館內(nèi)的各省市場館區(qū)，天然光環(huán)境下通道的水平照度值達(dá)到200 LX以上(0.75 m水平面)。在室內(nèi)筒燈照明下，通道的水平照度值達(dá)到300LX以上(0.75 m水平面)。還可以看到，天津館一層和二層立面受天然光的影響差距較大，墻面的照度均勻度較小。

圖2 天津館光環(huán)境照片

3.2 光色分析

天然光的色溫在5500 K左右，筒燈的光色為4200 K左右的冷白光。結(jié)合參觀者視覺特性，立面照明可考慮通過光色的對比，適當(dāng)降低照明功率。天津館塔樓、主立面采用仿磚墻GRC板材，光反射率在0.2左右，照明設(shè)計(jì)應(yīng)針對材質(zhì)較低的光反射率，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，避免增加照明能耗。

3.3 方案構(gòu)思

天津館的建筑形式來源于天津五大道區(qū)域的小洋樓形象。天津“五大道”有萬國建筑博物館之稱，具有各種歐式建筑風(fēng)格的小洋樓近2000幢?！靶⊙髽恰毙蜗笞钅苷蔑@天津的城市魅力與歷史況味。因此，照明設(shè)計(jì)方案突出表現(xiàn)建筑典雅、莊重的形象，展現(xiàn)出建筑中“小洋樓”形象的文化內(nèi)涵和韻致。

圖3 天津館照明效果模擬圖

照明方式以投光照明為主，重點(diǎn)表現(xiàn)天津館的主立面、塔樓和外廊。光色以暖黃色為主色調(diào)，光源色溫控制在2300 K～3200 K。圖3為天津館照明方案的效果模擬。

同時，照明設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)建筑細(xì)部的表達(dá)，對立面的細(xì)柱、山花和檐口做投光照明。在外廊內(nèi)側(cè)安裝線形投光燈，營造花瓶柱的剪影效果。對二層塔樓的墻面和立柱，投光燈緊貼墻面安裝，表現(xiàn)出材料的紋理和質(zhì)感。見圖4所示。

圖4 局部照明實(shí)景照片

4 燈具選擇

本案例選擇LED高效、節(jié)能燈具，主要基于以下4個因素的考慮。(1)滿足低碳、節(jié)能的要求，選用高效、節(jié)能和長壽命的燈具。(2)由于中國館的空間限制，天津館各構(gòu)件相比于正常建筑，按照一定比例縮小了尺寸。因此必須選擇尺寸較小，安裝方便和容易隱藏的燈具。(3)天津館的光環(huán)境亮度較高，色溫在4200 K以上。因此光源的色溫選擇在2300 K～3000 K之間，通過與周圍光環(huán)境的光色對比，能夠以較小的照明功率，實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)藝術(shù)效果。(4)天津館的塔樓、墻面材質(zhì)的光反射系數(shù)較低，因此選擇的光源應(yīng)具有較好的顯色性(顯色指數(shù) Ra≥80)。

圖5 實(shí)驗(yàn)室模擬燈光照片

由于上海世博會建設(shè)的特殊性，如按照正常的設(shè)計(jì)程序和施工順序，在現(xiàn)場調(diào)試燈具，最終確定光源和燈具，則無法滿足天津館建設(shè)工期的要求。因此，我們選擇在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行照明效果的模擬實(shí)驗(yàn)，采用天津館立面最終選用的板材作為照明載體，最終確定燈具的功率、光色和光束角大小。見圖5所示。

4.1 功率控制

天津館外立面照明系統(tǒng)總功率必須控制在14 KW以內(nèi)，立面照明實(shí)際系統(tǒng)功率為13.6 KW，滿足建筑能耗的總體控制要求。

4.2 智能照明系統(tǒng)

考慮在上海世博會運(yùn)營期間，天津館照明總能耗的控制要求，實(shí)現(xiàn)低碳、節(jié)能的目的，天津館采用了智能照明控制系統(tǒng)。跟據(jù)天津館照明效果的要求，智能照明系統(tǒng)合理劃分控制區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對每個回路的自動控制、手動和可視化軟件的控制。智能照明系統(tǒng)依據(jù)天津館周圍光環(huán)境的變化，調(diào)整燈具的發(fā)光效率，使建筑的照明亮度始終處于最科學(xué)合理的范圍，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

5 結(jié)語

低碳照明的理念從天津館照明方案設(shè)計(jì)到后續(xù)的施工組織管理以及世博會期間的維護(hù)，都有了一定的實(shí)踐和檢驗(yàn)。無論是高效、節(jié)能、長壽命燈具的選擇，還是照明總功率的精確計(jì)算，在各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，實(shí)現(xiàn)了低碳、節(jié)能的目標(biāo)。由于上海世博會工期的特殊要求和場館的一些條件限制，在天津館照明設(shè)計(jì)和施工過程中還是有一些不足和遺憾之處，希望在未來的照明設(shè)計(jì)項(xiàng)目和工程實(shí)踐中進(jìn)一步探索和提高。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ/T 163-2008)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[2]中華人民共和國建設(shè)部.建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB50034-2004)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[3]詹慶旋.低碳照明展望[J].低碳照明,2010(1)：18-22.

[4彭軍，方芳.光的力量--分析2010年上海世博會照明設(shè)計(jì)[A].中國第三屆光文化照明論壇[C].天津:2010.

[5]楊春宇，李毅.視覺空間的光色作用分析[J].燈與照明,2002(4):6-10.