包 瑞， 王培星， 何杏芳， 潘柰全， 戴聰棋

(1.復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院，上海200433；2.豪爾賽科技集團(tuán)股份有限公司，北京100070)

0 引言

隨著LED照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，夜景照明在城市建筑中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。夜景照明不僅體現(xiàn)了一個(gè)城市的文化底蘊(yùn)，也是城市建筑用來(lái)彰顯自我、表達(dá)設(shè)計(jì)理念的一種方式[1]。

夜景照明的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)結(jié)合建筑設(shè)計(jì)立意明確照明設(shè)計(jì)理念，并在實(shí)施過(guò)程中充分利用建筑自身的特征條件，結(jié)合已有技術(shù)條件和美學(xué)、心理學(xué)等[2]，使燈光與建筑幕墻同步設(shè)計(jì)、融為一體，最大限度隱藏?zé)艟叩拇嬖?，完美?shí)現(xiàn)建筑照明一體化的效果，讓燈光成為建筑的語(yǔ)言，在夜晚展現(xiàn)出更豐富的內(nèi)涵。

1 建筑照明一體化設(shè)計(jì)理念

LED光源小、壽命長(zhǎng)和易于控制的特點(diǎn)，非常適用于城市建筑夜景照明工程。夜景照明工程在滿足照度、亮度、色彩、對(duì)比度要求的基礎(chǔ)上，還要滿足燈具和布線隱藏、防眩光等要求，即在不影響建筑物夜景照明效果的前提下，力求做到“見(jiàn)光不見(jiàn)燈”的建筑照明一體化設(shè)計(jì)。如果夜景照明不符合一體化要求，將影響建筑物在白天的整體視覺(jué)形象和夜間建筑語(yǔ)言的表達(dá)作用[3]。如果在建筑建設(shè)完成之后再進(jìn)行外立面的照明設(shè)計(jì)和施工，往往會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的限制，照明燈具也無(wú)法更好地與建筑融為一體、還原建筑自身的意識(shí)[4]。

建筑照明一體化設(shè)計(jì)常見(jiàn)的照明與建筑物結(jié)合的方法有如下幾種[5-8]。

(1)采光法:利用自然光與建筑的結(jié)合來(lái)為建筑提供天然采光照明[5]。

(2)裝飾法:將燈具作為裝飾物，與建筑物或周邊環(huán)境相結(jié)合，白天作為建筑裝飾構(gòu)件，夜晚則作為景觀照明作用。常見(jiàn)于古建筑、公園，將燈具做成墻瓦等裝飾物。

(3)內(nèi)藏法:將燈具設(shè)計(jì)安裝在建筑外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或內(nèi)側(cè)，在建筑外的視角只能看到被照亮的部分而看不到光源。常見(jiàn)于玻璃幕墻的內(nèi)透法照明。

(4)遮擋法:燈具安裝時(shí)，采用與安裝周邊幕墻結(jié)構(gòu)和顏色類似的型材對(duì)燈具及管線等進(jìn)行遮擋，確保不影響建筑物白天的視覺(jué)效果。

(5)一體法:建筑幕墻材料同時(shí)作為照明光源，與建筑結(jié)構(gòu)融為一體，如導(dǎo)光玻璃的應(yīng)用。

隨著幕墻結(jié)構(gòu)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，構(gòu)件式幕墻結(jié)構(gòu)與單元式幕墻結(jié)構(gòu)在出廠之前也可以提前做好燈具的預(yù)埋件與安裝構(gòu)件等，為建筑照明一體化設(shè)計(jì)提供了新的思路。

2 保利國(guó)際廣場(chǎng)的建筑設(shè)計(jì)理念

北京保利國(guó)際廣場(chǎng)是保利集團(tuán)傾力打造的一座超甲級(jí)寫(xiě)字樓，位于北京機(jī)場(chǎng)高速路西側(cè)260m，高度161m，總建筑面積11.6萬(wàn)m2，是從首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)進(jìn)入市區(qū)的第一座標(biāo)志性超甲級(jí)寫(xiě)字樓。北京保利國(guó)際廣場(chǎng)由迪拜塔設(shè)計(jì)師親自打造，主樓的外觀設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于中國(guó)傳統(tǒng)文化“折紙燈籠”(如圖1)，其雙層玻璃幕墻和斜網(wǎng)格支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)出了鉆石切割般的棱鏡反射效果。

圖1 保利國(guó)際廣場(chǎng)設(shè)計(jì)理念

在保證建筑品質(zhì)的前提下，保利國(guó)際廣場(chǎng)簡(jiǎn)潔的建筑立面與豐富的輪廓設(shè)計(jì)也突顯了建筑的現(xiàn)代感，廣場(chǎng)白天實(shí)景見(jiàn)圖2。

圖2 保利國(guó)際廣場(chǎng)白天實(shí)景

3 保利國(guó)際廣場(chǎng)建筑夜景照明解決方案

保利國(guó)際廣場(chǎng)主樓的夜景照明，意在用燈光表達(dá)出建筑自身的結(jié)構(gòu)形象特點(diǎn)，突出“鉆石燈籠”的菱形結(jié)構(gòu)和燈籠般晶瑩透亮的質(zhì)感，塑造現(xiàn)代“國(guó)門(mén)新地標(biāo)”的全新形象。

本項(xiàng)目夜景照明分為立面照明、頂部照明和中庭照明三個(gè)部分，立面隱藏的線型燈具對(duì)幕墻的菱形構(gòu)造進(jìn)行局部照亮，頂部照明則用投光燈投射磨砂玻璃的方法來(lái)打造通透的照明效果，而中庭照明仿佛燈籠中的火燭，讓建筑顯得空靈且富有層次，最后通過(guò)對(duì)燈光的控制，實(shí)現(xiàn)多種光影造型的躍動(dòng)，使整個(gè)建筑夜景煥發(fā)出勃勃生機(jī)，廣場(chǎng)夜晚實(shí)景如圖3所示。

3.1 立面照明

設(shè)計(jì)初期，建筑設(shè)計(jì)的原意向方案為通過(guò)在外幕墻的菱形結(jié)構(gòu)交匯點(diǎn)處安裝投光燈，由下向上投射幕墻結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)。這種方案雖然能滿足夜景照明的效果需求，但是會(huì)破壞建筑幕墻在白天的外立面效果。

圖3 保利國(guó)際廣場(chǎng)夜晚實(shí)景

圖4 建筑設(shè)計(jì)原意向方案

為了不影響建筑物的整體效果，做到“見(jiàn)光不見(jiàn)燈”，新的解決方案是在菱形造型的橫向結(jié)構(gòu)處安裝線型燈具，并利用菱形結(jié)構(gòu)上、下部分的自然轉(zhuǎn)折，使燈具在照亮型材上部時(shí)形成“鉆石切面”的效果，實(shí)現(xiàn)“鉆石燈籠”的照明設(shè)計(jì)理念。為滿足照度設(shè)計(jì)需求，根據(jù)燈具安裝位置與被照面的距離不同，每組菱形結(jié)構(gòu)中選用了兩種不同功率、不同發(fā)光角度的燈具:36W/套、發(fā)光角度為45°的LED線形投光燈投射于幕墻型材兩側(cè)；54W/套、發(fā)光角度為15°的LED線形投光燈投射于幕墻型材的中間部分，安裝節(jié)點(diǎn)圖如圖5，立面菱形結(jié)構(gòu)燈具安裝示意圖如圖6。

圖5 立面菱形結(jié)構(gòu)燈具安裝節(jié)點(diǎn)圖

圖6 立面菱形結(jié)構(gòu)燈具安裝示意圖

為了實(shí)現(xiàn)照明與建筑的一體化設(shè)計(jì)，保證幕墻結(jié)構(gòu)的完整性，立面線型燈具的安裝節(jié)點(diǎn)考慮采用隱蔽法對(duì)燈具和管線進(jìn)行遮擋處理，根據(jù)燈具安裝表面的幕墻特征，設(shè)計(jì)了L型和F型兩種型材的固件。其中F型型材不僅能夠遮擋燈具及管線，還能遮擋燈具安裝固件和鉚釘，完全隱藏了燈具的存在。同時(shí)，F(xiàn)型型材鑲嵌于幕墻的菱形結(jié)構(gòu)中部，在視覺(jué)上平衡了菱形結(jié)構(gòu)的上、下兩部分，使幕墻的鉆石切面在白天看起來(lái)更具有立體感和結(jié)構(gòu)美感(如圖7)。立面菱形結(jié)構(gòu)照明方案試驗(yàn)如圖8所示，立面照明方式、安裝節(jié)點(diǎn)遮擋型材與建筑幕墻同步設(shè)計(jì)的一體化設(shè)計(jì)方式，使本項(xiàng)目完成后幕墻結(jié)構(gòu)完整，建筑照明融為一體(見(jiàn)圖9)。

為滿足“鉆石燈籠”的底部照明需求，在塔樓底部，使用功率為70W的偏配光地埋燈由下而上照射結(jié)構(gòu)的斜向支撐(如圖10)，達(dá)到與建筑立面同樣的照明效果。

3.2 頂部照明

圖7 立面菱形結(jié)構(gòu)樣燈安裝效果

圖8 立面菱形結(jié)構(gòu)照明方案試驗(yàn)

圖9 項(xiàng)目完成后建筑立面實(shí)景

頂部照明的解決方案，考慮到樓頂層的鋼結(jié)構(gòu)較多，在原有透明玻璃上的常用泛光照明投射方式將難以形成純凈透亮的照明效果。為實(shí)現(xiàn)晶瑩透亮的照明效果，經(jīng)過(guò)分析比較和試驗(yàn)，設(shè)計(jì)方改變了建筑幕墻材料，將頂層透明玻璃更換為磨砂玻璃，由架設(shè)在高度為4.8m燈桿上的10個(gè)180W投光燈直接照射頂層的磨砂玻璃(圖11)。由于磨砂玻璃具有自身漫反射的功能，投射在磨砂玻璃上的燈光被均勻地反射和折射，傳導(dǎo)到玻璃的外側(cè)，從而打造出頂部均勻、透亮、柔和的光環(huán)效果，具有鉆石般的光輝(圖12)。

圖10 首層燈具安裝示意圖

圖11 頂部照明解決方案示意圖

圖12 晶瑩剔透的頂部照明效果

可見(jiàn)，建筑照明一體化設(shè)計(jì)，不僅體現(xiàn)在將燈具隱藏于建筑結(jié)構(gòu)中，更體現(xiàn)在將照明解決方案與建筑設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)等相關(guān)專業(yè)同步進(jìn)行，互為依托與映襯，才能實(shí)現(xiàn)更完美的建筑效果和照明效果。中庭照明實(shí)景見(jiàn)圖13。

圖13 中庭照明實(shí)景

4 保利國(guó)際廣場(chǎng)照明控制系統(tǒng)解決方案

隨著夜景照明建設(shè)的迅速發(fā)展，智能化照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越智能和人性化，并逐漸成為現(xiàn)代智能建筑的重要組成部分[8]。保利國(guó)際廣場(chǎng)的夜景照明項(xiàng)目中，立面線型燈具在系統(tǒng)的控制下，可以組合成不同的圖案和動(dòng)態(tài)效果，突顯出建筑立面的鉆石棱線，同時(shí)具有多場(chǎng)景控制模式，可以在不同時(shí)段展示不同的照明效果，減少燈具的實(shí)際使用功率，達(dá)到節(jié)能的目的[9]。夜景照明的電氣系統(tǒng)分為配電系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，分別采用夜景照明智能控制系統(tǒng)及DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)進(jìn)行搭配控制。

4.1 智能照明模塊控制系統(tǒng)

在配電箱內(nèi)安裝控制模塊，通過(guò)總線控制，主要控制燈具回路的通和斷，將所有配電箱聯(lián)網(wǎng)接至控制中心主機(jī)。控制中心主機(jī)安裝夜景照明控制系統(tǒng)軟件，根據(jù)照明設(shè)計(jì)效果進(jìn)行編程，設(shè)定不同場(chǎng)景模式。依據(jù)不同日期、不同時(shí)段的需要，決定開(kāi)燈的回路，實(shí)現(xiàn)了夜景照明的多種模式效果，避免不必要的能耗浪費(fèi)。在大型照明工程中，智能模塊控制系統(tǒng)還可以與樓宇控制系統(tǒng)連接，進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)，管理人員只需要對(duì)控制中心主機(jī)進(jìn)行操作，即可實(shí)現(xiàn)可視化的管理，減少了建筑的運(yùn)維管理成本。強(qiáng)電控制系統(tǒng)圖及原理圖如圖14～15。

4.2 DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)

圖14 保利國(guó)際廣場(chǎng)強(qiáng)電控制系統(tǒng)圖

圖15 保利國(guó)際廣場(chǎng)強(qiáng)電控制系統(tǒng)原理圖

為了更好地控制燈光的動(dòng)態(tài)變化，本項(xiàng)目在智能模塊控制系統(tǒng)上還配合使用了DMX512協(xié)議控制系統(tǒng)。DMX512協(xié)議是目前夜景照明中應(yīng)用比較廣泛的數(shù)字調(diào)光協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)各種燈光設(shè)備混合連接，其主控與分控制器的連接方式為總線式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在使用中可直接將上一臺(tái)設(shè)備的輸出接口和下一臺(tái)設(shè)備的輸入接口連接起來(lái)[10]?？刂圃O(shè)備系統(tǒng)接線示意圖如圖16所示。

圖16 控制設(shè)備系統(tǒng)接線示意圖

圖17 燈具控制界面與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

基于DMX512控制協(xié)議的每套LED燈具都被賦予了一個(gè)地址碼。地址碼用于DMX512控制信號(hào)的尋址，以保證每臺(tái)燈具只對(duì)相應(yīng)的控制信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。圖17為保利國(guó)際廣場(chǎng)夜景照明的主機(jī)軟件對(duì)燈光的組合效果進(jìn)行控制。圖中，左側(cè)為DMX軟件中的布燈圖，右側(cè)為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的燈光效果。

可見(jiàn)，通過(guò)DMX512控制系統(tǒng)，可以更加靈活地控制燈光，實(shí)現(xiàn)更加豐富和變幻的夜景照明設(shè)計(jì)效果。通過(guò)智能照明模塊控制系統(tǒng)和DMX512協(xié)議控制信息系統(tǒng)的結(jié)合使用，LED燈具將更易于實(shí)現(xiàn)任意需求的照明設(shè)計(jì)效果，更形象生動(dòng)地表達(dá)城市建筑文化。

5 結(jié)束語(yǔ)

北京保利國(guó)際廣場(chǎng)通透閃耀的“鉆石燈籠”，作為從北京機(jī)場(chǎng)高速進(jìn)入市區(qū)的夜景標(biāo)志性建筑，向國(guó)內(nèi)外游客傳遞著富有傳統(tǒng)又兼具現(xiàn)代的中國(guó)文化內(nèi)涵。

建筑照明一體化設(shè)計(jì)理念在保利國(guó)際廣場(chǎng)夜景照明中的實(shí)踐，從立面照明燈具在建筑幕墻上的隱藏式安裝，到頂層照明方式與建筑幕墻材料的同步設(shè)計(jì)，再到智能控制系統(tǒng)使燈光按照建筑的特征構(gòu)型進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的智能建筑，無(wú)不體現(xiàn)出建筑照明一體化的設(shè)計(jì)理念。因此，在城市建筑的夜景照明設(shè)計(jì)中，從設(shè)計(jì)理念到實(shí)施方案都應(yīng)將照明設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，才能達(dá)成最佳的建筑照明設(shè)計(jì)效果。