中小城市夜间景观照明设计探讨
作者:huangdou830 日期:2008-11-25 10:15:00
摘 要：本文介绍了湖州市夜间景观照明设计的思路及具体的实施方法。
关键词：夜间景观照明 光源及灯具的选择 照度计算 光污染
一、序言：

随着社会的发展城市夜间景观照明（亮化工程）已在全国各地城市中迅速开展起来了，城市夜间景观照明是一种渲染气氛，美化城市的装饰性照明，是地区文化素养、科技水平和经济实力的一种体现。我市夜间景观照明工程2000年启动，至今已有五年了，经过几年来的努力、实践、认识、再实践，一个具有夜景特色的湖州展现在市民眼前，它极大地丰富了广大群众的文化生活，受到了广大市民的称赞。本文拟通过湖州市夜间景观照明工程的实施及应用，进一步探讨和完善中小城市夜间景观照明的设计方案。
二、基本概况及总体布景：
㈠基本概况：湖州市是一座具有悠久历史文化的城市，整个城市河流环绕，有着“江南水乡”的美称，城区有许多古色古香的园林式建筑，也有不少具有浓郁时代气息的现代化建筑，繁华热闹的商业网点遍布市区，
“小桥流水”的休闲之地点缀其间。我们对市区主要街道：南街、东街、红旗路、人民路；主要公园：湖滨公园、飞英公园、太湖乐园；主要建筑：市行政中心、博物馆、科技馆、体育馆等各建筑物、标志物300多个景点进行了综合考察，提出了夜间景观照明方案。夜间的景观照明采用各种不同的灯光、色彩对建筑物、标志物、桥梁、建筑小品、树木以点、线、面结合的方式投光，突出各类构筑物的特点，使整个城市在黑夜降临之后，能满壁生辉、光彩夺目，淋漓尽致地表现出其特有的风格，从而体现湖州繁荣华丽的现代化城市的氛围，尤其湖滨富有水乡韵味的沿市河景观照明在现代繁华浪漫之中又凸显出湖州悠久富庶的江南特色，进而给城市带来巨大经济效益和社会效益。
㈡总体布景：一个城市的夜间景观照明是一项系统工程，要进行统一规划，各类构筑物夜景照明协调，有机地组合在一起，才能形成一幅和谐优美的夜景画面，我市采取统一规划、统一设计、分期实施的原则，从宏观上规定了各个景点的夜间照明的艺术风格，照明水平及照明色调，组成了一个完整的夜间景观照明体系。各类景观照明具有的特点如下：
①标志性的建筑物要重点突出，突出其建筑物的特征与艺术效果，给人留下难忘的印象，从而提高城市的知名度，如：高大雄伟的具有现代特点的建筑物：市行政中心、浙北大厦、国际大酒店、体育馆、建设银行等；典雅精致具有地方特色的古典建筑物：湖笔馆、飞英塔、潮音桥等。
②沿街的商业网点要体现繁华热闹、多姿多彩，利用彩色光的感情特征，激发人们的情趣，从而达到吸引顾客，促进消费，提高经济效益的目的。
③公园、桥、树木、花草，要体现人与自然的可谐，灯光亮暗的有机结合给人们提供休闲散步的好去处。
④在光的颜色的选用上，我们尽量的采用暖色调的光，给人以温暖的感觉。而少用那些在晚间引起人们不安与消极被动情绪的蓝、紫色光；在商业性建筑及娱乐性设施，我们适当采用彩色的光，以达到美化环境、调节气氛的效果；在公园或喷泉等处，我们用绿色灯配上少量的白色光，可以给人以安祥宁静之感，使人们在公园休闲的时候更加放松。
三、设计要点：
　㈠光源及灯具的选择：
①光源的选择：

选择合适的光源与灯具对投光照明是至关重要的，选择时应仔细考虑投光灯的光强、光束角、配光曲线、光源的额定光通、光输出比（灯具效率）等。

近年来，我国的光源事业取得了突飞猛进的发展，为我国的夜景照明提供的有利条件。目前建筑物的夜景照明常用的光源有白织灯、荧光灯、金属卤化物等、高压钠灯、中显色高压钠灯等，这些光源各有特点、应根据不同使用环境和要求综合考虑，选择合理的光源。当然，我们应该优先选用节能光源。常用夜景照明光源的主要特性如表一所示。
表一： 常用光源主要特性

②灯具的选择：

灯具是用来固定和保护光源，并调整光源的光线投射方向，以获得照明环境的合理光分布。对灯具的要求主要包括：光学特性、机械特性以及电气性能。

光学特性：光束峰值光强、光束角度、截光角度、光束效率、光强分布曲线及被照建筑物的体形、被照面面积、要达到的效果及灯具安装位置、高度等选择合适的灯具。

机械特性：灯具应便于在水平及垂直方向进行调节，并具有牢固可靠的锁紧装置；应具有良好的耐腐蚀性能，灯具的防尘、防水等级应高于IP55。
电气特性：建筑物夜景照明的灯具大多安装在室外，往往高度较低，灯具必须具有良好的防触电保护，使灯具与保护接地连接。
另外，灯具外形应美观、体积要小、重量要轻，便于安装维护和管理。
㈡照明方案：
①照明方式：
建筑物的夜景照明方式很多，常用的方法主要有：泛光照明、轮廓照明、内透光照明。
⑴泛光照明：
方法：用泛光灯直接照射被照建筑物表面，使被照面亮度高于周围亮度。
使用光源：气体放电灯
特点：显示建筑物体形、突出建筑物全貌，层次清楚、立体感强，灯具的安装位置及投射角度很重要，否则光干扰很严重。
适用场所：适用表面反射较高的建筑物
⑵轮廓照明：
方法：将光源沿被照建筑物特定的轮廓安置，显示建筑物外形
使用光源：白织灯、荧光灯、霓虹灯
特点：突出建筑物的外形轮廓，不能反映建筑物外表的特点
适用场所：适用于桥梁及较大型建筑物，可作为泛光照明的辅助照明
⑶内透光照明：
方法：将光源安置在建筑物内部，利用玻璃或玻璃幕墙向外投射出光线。
使用光源：荧光灯、白织灯
特点：在某些特定的情况下，效果较佳，节约投资、维护方便
适用场所：使用于玻璃较多或大面积的玻璃幕墙、标志、广告
具体的照明方式的选择应当结合相应建筑物的特点，以及想要达到的效果，采用多种照明方式相结合，以达到人们预期的效果。
②泛光照明照度的确定：
目前我国还没有泛光照明设计的照度标准和评价方法，但是我国还是一个发展中国家，电能比较紧张，应该根据当地的实际情况选择照度值。

泛光照明的照度与与建筑物的表面的装修材料的反射系数有关，同样的照度值投射到不同的建筑物立面材料上，其效果是显然不同的：表面材料光滑、清洁，其反射系数高，相同的照度其亮度就大，效果就好；反之，材料表面粗糙，反射系数就低，同样的照度其亮度就显得暗淡，效果自然就差。各种建筑材料的反射系数见表二：
表二： 各种建筑材料的反射系数表

所以，选择反光照明的照度值时，要依据建筑物的反射系数与照度参照值，结合我国的国情，以及地方的实际情况合理选定。一般来说，照度值宜取50~100lx左右估算用电负荷是比较适宜的。 ③照度计算：

根据建筑物的投射面积及期望达到的照度值，可以计算泛光照明所需的泛光灯具的数量。主要计算方法有两种，即流明法和发光强度法。前者适用于大面积投光的建筑物立面泛光照明；后者适用于面积小，高度高或圆弧形建筑物的泛光照明。
⑴流明法：
∑Φ=（E·A）/u
式中：∑Φ——使被照立面达到要求的照度值所需要的光通量（lm）；
A——被照立面的总面积；(㎡)
E——被照立面上所要求的照度值（lx）
u——利用系数。

其中利用系数u考虑到光源所产生的光通量受建筑材料反射系数的影响而减光、灯具使用一段时间后光通量衰减及灯具的清洁程度等情况，故实际计算中的平均利用系数u取0.25～0.35。根据求得的∑Φ和单台泛光灯的光通量Φo值（可由产品样本查得），则可求出所需泛光灯的台数，即：
N=∑Φ/Φo （台）
流明法是常用的泛光计算方法，现以市建设银行为例：
我市建设银行为21层，裙楼（商场）3层，4～21层为办公楼，要求建筑物沿街立面设计有泛光照明。裙楼沿街立面总面积为88*12.5（高）=1100㎡。取照度平均值为80lx，平均利用系数u取0.25，
则裙楼的立面部分：
∑Φ=（E·A）/u
=（80*1100）/0.25
=352000lm
选用飞利浦SWF330型泛光灯具，内配SON—T400W高压钠气灯光源，每盏灯具的光通量Φo为47000lm，则需要灯具台数：
N=∑Φ/Φo
=352000/47000
=7.49台（取8台）
4～21层沿街立面（三个立面）总面积为90*38（高）=3420㎡：
∑Φ=（E·A）/u
=（80*3420）/0.25
=1094400lm
飞利浦HNF207型泛光灯具，内配SON—T1000W高压钠气灯光源，每盏灯具的光通量Φo为125000lm，则需要灯具台数：
N=∑Φ/Φo
=1094400/125000
=8.25台（取9台）
该建筑物立面泛光照明需飞利浦SWF330型泛光灯具（400W）8台，飞利浦HNF207型泛光灯具（1000W）9台，并在下述位置布置：
A：沿街人行道旁绿化带花丛中设四组，每组（2*400W）；
B：在3层裙楼屋面处设置9组（1*1000W）泛光灯具（上投光）。
⑵发光强度法：
首先利用下式计算出建筑物立面所需的发光强度I（cd），即：
I = E*D*D
或I=E*h*h/（sina*sina+cosa）
式中：D——泛光灯距建筑物的距离（m）
h——泛光灯投射高度（m）
E——立面上所需的垂直照度（lx）
a——光源投射方向与地面的夹角（度）
由产品样本查得泛光灯的发光强度Io，则所需泛光灯台数：
N=I/Io
发光强度法照度计算应用较少，实例计算从略。
④灯具的安装位置和投射角度：
建筑物的夜景照明要突出建筑物的层次，显示立面的立体感，因此必须考虑建筑物的主要观察点，并为这个优选的观察方向进行灯位布置。阴影可以显示建筑物立面的立体感，但是阴影的大小取决于建筑物表面凹凸程度和光线的投射角度。与建筑物表面法线成45度的角度，可以认为是光线平均最小的投射角度（见图一），当凸面特别低的时候应增加该角度。光线投射方向与观察者方向二者之间的角度应不小于45度。


图一
为了说明建筑物夜景照明灯具安装位置和投射方向，下面举例几种常见几何形状建筑物的布灯方式。