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关键词:城市夜景亮化 城市光污染 环保与节能 夜景亮化设计与控制
城市夜景亮化是商贸兴旺,旅游发达,文化繁荣,城市的现代化建设和人们生活水平提升的需要,总而言之,这是社会物质文明和精神文明进步的体现。城市夜景亮化是为了描绘星空下都市的环境美,因此是我们一贯所努力追求的现代化城市环境美化的内容之一。通过一个城市的夜景照明,可透视该城市的经济繁荣,人们的精神与文化生活水平。城市夜景亮化是运用各种发光器件,结合电气、电子和微电脑技术,根据科学和艺术的用光设计和色彩构成原理,创意城市夜幕中具有观赏价值的灯光艺术景观,以美化城市夜环境的艺术氛围。因此,艺术性应该是城市夜景亮化一个首要的评价原则。在常规的照明设计中,如车间、厂房、教室等室内照明设计和体育场、码头、道路等室外照明设计,主要追求满意的照度指标、照度均匀性、合理的显色性以及合格的眩光指数等。而在城市夜景亮化的设计中,主要是对城市的景观进行灯光的艺术创意。
同时,事物都具有两重性。城市夜景亮化的发展是为了美化城市夜环境。但是,如果不重视科学合理用光,就会造成对人有害的眩光或光污染,对人的视觉造成严重干扰和伤害,对人们的工作和生活造成不良影响。所以我们应合理地选用设置照明器材,合理研究被照射对象的反射特性,合理采用防眩光技术和设置各种广告。城市夜景亮化需要选用各种照明器材对景观进行灯光的艺术描绘。但是如果不科学合理的设置照明器材,不注意灯具外形及其色彩,不注重固定架体或杆件的品质,将会破坏景观原有的艺术形象,从城市环境美化的要求来看,城市夜景亮化的设计,应该要求白天美化、晚上艺术亮化。不能只顾晚上亮化,而损害景观在白天的艺术美。环境美在白天和晚上应该是统一的。
由于城市整体夜景照明发展迅速,受到技术、产品、经济、管理和社会环境等多方面的限制。如何装点城市的同时,注重保护自然景观,节约能源,减少污染,使人们生活在一个自然、清新、美好的环境中,在城市亮化过程中还有许多值得研究探讨的问题,本文就我国城市夜景照明发展中出现或要注意的问题提出肤浅看法,供大家探讨。
应该说,对一个城市亮化工作首先应考虑总体规划,即在充分了解城市的地位、历史、人文、建筑等内涵的基础上,根据城市的特色进行城市的总体规划。由于城市亮化受到所在城市的能源和财力的制约,现在一般大中城市的夜景照明往往是各主要建筑物物业单位自行作主,各建筑物间的照明缺乏整体协调性,看上去整个城市夜景分散零乱,没有主次和特点,所以要想搞好一个城市的夜景照明,在电力与资金条件许可的情况下,首先得设计出一个夜景照明的总体方案和规划,形成该城市的夜景照明风格,然后再按照夜景照明的基本规范和标准,确定不同场合的照度和亮度水平,以及色调匹配和照明方式等。以下分不同照明场合介绍有关亮化工程的一般规范方法和提供一些建议。
1城市道路照明设计
据有关部门统计,我国路灯总数大约为250万盏,其中钠灯约占40,我们认为:I)在道路照明设计中应首选高压钠灯,提高高压钠灯的普及率;2)继续提高城市主干道的照明水平,逐步向国际大城市照明水平靠拢;3)充分注意眩光问题,特别是居民区的道路照明;4)加强对照明时间的控制和管理,采用新型节能控制器。
2城市商业区照明设计
商业照明设计中主要考虑一般照明和重点照明。一般照明包括商业区的道路照明和景观环境照明,现大多采用庭园灯、步道灯、草地灯、彩色喷泉等衬托整个商业区的气氛。按CIE有关标准,商业区道路的照度标准为5 1m-25 lm,从目前情况看,我国大中城市的主要商业区道路的照明基本上与国际标准接近,不过也有个别地区道路照明低于该标准。商业区的重点照明包括橱窗、店头、商品、商店内的照明等。大多采用霓虹灯,荧光灯,卤钨灯,白炽灯,紧凑型灯,大型超市也有采用金卤灯的,现在新型商厦的照明照度一般在300 lm以上,采用光源的直管型荧光灯和紧凑型荧光灯为多。我们建议在对商业区建筑进行照明设计时要考虑:1)商业建设内部照明形式的多样化,大型商厦不同的销售区域或各种专卖店有其不同的功能和特点,不同的场所,不同的商品和商品不同的展示方式所要求的照度水平和分布,以及对色调、颜色、明暗分布都有不同的要求。2)商业街景的照明是要进一步渲染和突出商业建筑的个性特色,体现建筑本身丰富的文化内涵,追求一种格调高雅的享受空间。3)实现照明设计的节能化,商业建筑照明是城市照明用电的大户,目前节能型照明光源和器具的产品也日见成熟,所以商业建筑的照明应严格按照国家标准规定的照度要求,合理选用高效的照明器具。在购物空间内,提倡减弱背景照度,实现光源的低位布置。
3街道景观建筑立面照明设计
建筑物夜间照明设计应考虑诸多因素:1)全面了解建筑物的使用功能,建筑轮廓,周围环境,表面材料,业主的设想;2)对建筑物选定照明的主位,确定表现手法,选择合理的照度,合适的光源、灯具,进行艺术创作。一般现代建筑物的景观照明采取的方法有泛光照明,轮廓照明,内透光照明和特种照明。
夜景环境照明的配电设计大多数是在原有建筑和环境的基础上进行二次设计的。而设计人员很大一部分不是专业设计人员,灯虽然亮了,但照明配电却存在严重的事故隐患和配电控制的不合理现象。归纳起来有如下几个方面:
1)断路器的整定与线路负载不匹配。整定值过大导线截面过小,起不到保护线路和照明器具的作用,事故发生时不能有效跳闸。2)照明器具没有保护接地的安全措施。3)线路敷设不执行有关规范、规定的要求。4)控制方式单调,有的甚至连接触器也不设,采用手动合断路器的方式操作不方便也不安全5)室外配电箱没有采用防雨防腐及安全措施。6)高层大楼的照明器具和线路未采取防雷保护措施。
关键词:城市;照明;节能;设计
中图分类号:TE08文献标识码: A
对于城市照明来讲,其包含了两方面内容,即道路照明及景观照明。也可以称之为功能性照明及装饰性照明。然而,此种划分形式较为片面。城市的照明首要任务就是为夜间出行者照亮前行道路,同时,高质量的照明也在一定层面反映了城市整体形象,所以,相关工作人员应重视城市照明的设计工作。以下简要针对城市节能设计的相关内容进行探讨,供参考。
一、城市照明设计易忽略问题分析
(一)过于重视路灯的造型,忽略了照明的功能性价值
在市区,一些道路的照明系统过于重视路灯的艺术造型,而是却忽视了道路照明基础性的功能。例如:在六排车道的两侧装设中华灯、荷花灯等富有艺术造型的路灯,但是此种造型的灯具透光性较低,想要确保路面正常照明,唯有增加光源的数量及功率。原本装设400W的普通灯具就可以获取高质量的照明效果,但是设计成此种造型后,需要辅助若干250W的灯具才可以达到同样的效果,极大程度浪费了电能。
(二)过于重视路面的照亮程度
目前,大多数城市的一些路面利用增加路灯数量、增大光源功率等方法,极大程度提高了路面的照亮程度,让平均照亮度超过40Lx,但是依据国际照明委员会的规定,以及车辆驾驶者视觉的要求,城市主干道、高速公路路面等平均维持的照亮度最高为2cd/即可,柏油马路平均的照亮度控制在30Lx即可。假如路面过亮,不但严重浪费了资金及能源,同时也增加了光干扰及光污染。
(三)忽视了灯具的配光能力
高质量的配光有助于增强路面的照亮率,保证路面的平均照亮度及限定眩光同相关规定相吻合。然而目前城市的照明系统由原材料的选取,到施工,运行管理企业无法依据配光曲线合理选择灯具的型号与品牌,一些投资企业过于重视价格,经常应用一些配光较差的灯具,从而浪费了大量的电能。
二、城市照明节能设计重点环节
(一)科学选取照明标准
在对城市照明系统进行设计期间,需要结合路面所在的位置、环境、种类、及其在城市网中的作用、地位等,科学选取照明的亮度值。依据有关城市路面照明设计标准,确定道路照明的形式等。例如:在设计公园等照明系统期间,需要综合考量各类设计标准及规范,进而合理确定照明体系的相关设计数值,基于确保照明功能性的前提下,降低能源损耗。
(二)合理选择光源
设计从业者在选取城市照明体系光源器件,灯具的运营不可以仅追求外观的华丽与新颖,更需关注灯具的品质及功能特性。在选取灯具器件,首要任务就是基于照明指标及光通量的要求下,确保光源能够与路面最低亮度的标准相满足。为了更好的进行节能,尽可能选用高科技的灯具,例如:运用太阳能路灯等。在选取灯具过程中,应系统考量灯具的亮度、照度、眩光、环境等。科学控制灯具的各项参数,进而更好的发挥节能效果。另外,设计从业者在重点考量上述条件后,还需要对灯具的应用系统等进行思考,进而更好的发挥节能成效。
(三)科学设定照明的形式
道路照明体系也是城市景观的关键构成内容之一,在布置照明形式期间,还需要系统考量照明的场所、需求等特点,保证照明布设的科学性。通常城市中的道路照明体系多采用单侧布设、双侧布设、交错布设、中心对称布设等形式。设计从业者在选用道路照明形式期间,应保证设计内容与相关标准及节能需求向满足,重点对照明的密度进行思考,利用总功率比上道路面积的方法计算照明密度。
(四)对组织的照明形式进行设计
在设计城市路面照明系统期间,首要考虑的内容就是照亮度及节能,需要综合分析道路的特殊性,从而合理设计照明系统。例如:在商场、公路、学校等特殊场所,设计道路照明系统时需要保证设计预案的合理性与经济性。基于计算城市道路能耗及照亮度的前提上,对配线等条件进行考量,合理规划照明设计图,保证计算精确,从而更好的降低城市照明的能源损耗。
(五)对照明灯具的高度及间隔进行控制
对于城市道路照明系统来讲,从业者在设计期间,需要结合城市的照亮要求、人文特性等,考虑是否应配置检修照明、备用照明、应急照明等设备。同时,安装灯具的间隔及高度需要结合路面的照亮度及宽度来计算。通常城市中道路上的照明多采用灯杆的方法,保证光源科学设定在一定高度,能够提高路面的平均照亮度,同时相应扩大各光源的间隔距离。但是在装设灯具时,并不是高度越高越高,而需要经过科学的计算。计算公式为:。灯具的装设高度如图1。
图1:灯具的装设高度示意图
由图1及计算公式表明,H表示灯具的装设高度,M表示灯具的维修系数,Irc表示的是灯具指向的r角和c角所在P点的光强度,其中,r角为高度角,c角为方位角。E表示灯具位于P点处的照亮。基于明确灯具照射高度的前提下,科学设定间隔距离,确保城市路面要求的照明光色指数和显色指数,提高城市照明的节能性。
(六)科学选取电气附件
在城市照明体系内,包含的无功功率会造成焦耳损失,降低电压。所以,需要进行无功功率的补偿。科学选取电气附件,实施无功补偿配置,同样是城市照明节能设计的关键内容之一。通常对公路路灯因数进行补偿的形式为分散式电容补偿,通过在照明灯具内加装电容设备,就能够良好的补偿功率因数,一般可以提升灯具功率因数的90%左右。
总结:
总而言之,随着城市建设发展速率的逐步加快,能源成为了推动城市可持续发展的重要因素。想要降低能源损耗,在设计城市照明系统时,就需要结合城市的环境、类别等内容,科学选取光源、照明标准、布设形式等,从而保证城市的照亮度,实现照明的节能设计效果。
参考文献:
[1]李锡伟,赵玺.浅谈我国城市照明设计规划问题[J].城市建设理论研究(电子版),2013(24).
照明的历史从何时算起?照明设计在现代建筑中起到什么样的作用?未来照明会呈现出何种趋势?日前清华大学建筑学院教授张昕对此做了专业分析。在他看来,照明设计从科学演变成美学,这个过程并不容易。
谈照明的历史--最早的照明设计师出现在上世纪50年代 全球仅10人左右您能否简单介绍下照明及其照明设计的历史?
张昕:人类对照明的研究历史可追溯至百年之前。第一件事就是对世界各地不同种族、年龄、性别的人进行眼睛的研究,并用一条类似正态分布曲线呈现世界各地的人眼水平。然后,科学家根据人眼对光的响应趋同,找到了适合的材料—— 硅光电池和硒光电池。随后,人类才开始了对室内照明标准照度的研究。
1930年左右, 国际照明委员为成立。60年代时,开始做道路照明、体育场馆和体育转播的照明。直到上世纪9 0 年代, 才有人关注景观照明。以上是照明(illumination)的历史,在大的框架下,我们说的采光、人工照明,颜色问题,视觉都属于广义照明。
再往下便是照明设计的历史,最早的照明设计师在上世纪50年代,全球大约有10人左右、欧洲2、3个,美国7、8个。分别在各大洲开业。全球重量级照明师特别少。他们的弟子我们称之为第二代。现在活跃在国际舞台的都是第三代。
照明是illumination,涉及到发光、感受光、度量光、评价、生态等, 是一个科学的, 纵向的概念。照明设计则是lighting design, lighting 是指光环境的概念。Lighting design 是一个横向的东西,比如前期要有包装,要有概念,要说服建筑设计师。
谈照明行业现状——
观念转变是关键 中国老百姓喜欢亮的东西而不是感受氛围与其他职业相比,照明设计师这个职业有什么特点?国内照明设计行业现状如何?
张昕:功能照明属于电器工程师的业务范围。有美学需求后,照明设计师才出现,他们的业务就超出电器工程师的能力范围,对灯具光源的理解也更为深入。比如,多数布置灯具的都是电气工程师;博物馆、酒店、夜景照明等少数高档空间,就需要照明设计师。两者之间最原始的区别是艺术设计上的有无。
照明设计师与建筑设计师也有所不同,在国外二者一般是合作的关系,有专门服务建筑的照明团队。但国内由于起步晚,发展仍缓慢,照明设计师需要自己开发客户。
目前国内照明设计行业还并不规范。即使是在大学中照明还未成为专业,还需要较长的时间发展。虽然大家看到这个行业很红火,但真正的职业照明设计师却很少。此外,LED的出现也使设计师的门槛低了,这对照明设计师来说是个冲击。
还有一个重要问题是观念的转变,从科学演变成美学是比较难的。中国人有看灯的传统,而外国是没有灯节的,他们是感受光的氛围。在美学观念上的差异还是比较大的。比如,鸟巢和水立方都是灯的状态存在来吸引大家关注,因为中国的老百姓都喜欢亮的东西。
奥运夜景照明设计师郑见伟的“水立方”项目倒是一个挺有意义的变革,它赋予了水立方新的内涵,原来是传统的美。现在水立方的灯光能跟天气的相呼应,展现不同的色彩,更注重光的感受。最重要的是他们说服了政府去推广这个技术和概念。从这个角度说,他们做的工作是有标志性的,因为要在中国推广这种照明设计有一定的难度,主要还是要解决观念的问题。
谈未来发展——
当城市化率达到70% 照明将比建筑更有优势
随着城市化的快速发展,照明将在城市建筑中起到什么样的作用?
一、城市道路照明工程设计与节能
城市道路照明的目的是为驾驶员和行人创造一个良好的视看环境,使人们安全、迅速、舒适地到达目的地;以及为了减少对人身及财产的犯罪行为发生。城市的人行道上一般是行人较多,所以城市主要道路照明不但要照亮车行道路面,而且还要适当照亮人行道,而且使半柱面照度达到标准要求,这样有利于迅速发现人或动物横穿道路等潜在的不安全因素。
设计是节能的源头。城市照明工程设计应由专业设计人员进行,在设计时应严格遵循道路的性质、功能对照相应的照度和能耗密度标准,确定最节能的布灯间距、光源、供电路线、控制系统等等。这就要求道路照明工程师不但有良好的职业责任感,较全面的技术素质,能掌握科学的照明设计方法。设计人员在进行道路照明设计时,在保证照明的效果,达到城市道路照明的目的前提下,做到最大限度地节能和节省投资,并降低运行维护费用。
二、采取合理的布灯间距
路灯的布灯间距是否适当直接关系到照明的效果。安装间距对节能尤为重要,尽可能加大安装间距。
如采用双侧对称布置,间距30米时,每公里66个灯,如250w,按每亮灯10小时,每公里耗电量为66*250*0.001*365*10=60225kwh(不计镇流器损耗);若间距为40米时,每公里50个灯,耗电量为50*250*0.001*365*10=45625kwh,每公里就节约14600度电,假设全国以每年新增城市道路2.5万公里计算,就可节省电力3.65亿KWh,并可节省灯具杆投资20亿元(每杆以5000元计),相当可观。当然,这是经计算满足标准的前提下并未考虑道路交叉口和隔离带分段而影响间距布置。从上可看出,在满足标准的前提下,布灯间距对节能非常大的意义。
三、路灯光源的选择
目前,路灯照明所采用光源的主要类型有:金属卤化物灯、高压钠灯、白炽灯、紧凑性荧光灯等。在相同的电功率下,高压钠灯光能量比金卤灯高40%左右,且钠灯的透雾性能比较好;按照同样照度标准的道路照明要求,金卤灯光源的电耗多于高压钠灯。因此高压钠灯在城市道路照明工程中使用非常广泛。
随着科学的发展,LED光源的技术成熟,LED光源在许多大中城市大力推广应用。LED光源的特点是长寿命、高效、节能、安全、绿色环保。据专家介绍,和高压钠灯相比,新型大功率LED路灯可节约80%的电能,在照明效果上基本也可以取代路灯普遍所采用的高压钠灯。
LED光源耗电量是高压钠灯的18.7%,可节约80%以上的电能。
高压钠灯更换成本和维护费用是LED路灯5倍。可见LED路灯不但能比高压钠灯节能,且更换成本和维护费用节省的多。所以,LED光源在城市道路照明方面的广泛应用,必将是大势所趋。
四、供电路线设计
路灯工程的特点是线路较长,线路上的电流不一定很大。路灯配电回路供电半径长一般达800米,随灯具与供电端距离的增加,电压逐渐下降,若线路设计不当,有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压;解决线路压降问题的方法就是安装补偿电容。
目前国内城市道路照明工程设计中采用的电容补偿方式有两种:一是在路灯电源处集中补偿,二是在灯具处分散补偿。采用路灯电源处集中补偿方式,并不能减少低压配线的耗电;采用单灯分散补偿,无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗,将起到较好的节电效果。
路灯采用的光源,基本是气体放电灯,其功率因数相当低,一般在0.40~0.6,从而使回路电流大,在线路上产生的损耗相当可观。电容补偿后单灯功率因数不小于0.80。据测算,对一条道路上安装的100盏250W高压钠灯进行电容器无功补偿,将功率因数由0.44提高至0.80,结果供电电流由补偿前的300A降低至141A,工作电流下降了大约一半,表明该照明系统通过无功补偿为供电电源系统腾出了一半的容量空间,使电源设备能够再发挥相当数量的供电潜能。
另一方面,由于照明系统供电线路上减少了一百多安培电流的徒劳往返,必将大幅减少线路上的电压损耗和功率损耗,同时也降低了线缆的温升,可谓一举多得。
五、控制系统与节能
多年以来,我国路灯的管理和控制手段主要采取以下手段:开关灯采取时控方式;故障巡检依靠人工巡查的方式。随着城市的扩大,路灯数量的迅速增长,这种控制方式在故障实时监控处理、按需控制、节能等方面已越来越不能适合城市发展。
无线监控路灯控制系统应用计算机网络、超短波通讯、数据传递、大屏幕投影等技术,组成具有无线遥控、遥测、遥讯和数据信息处理等功能。它实现了在总控制室和各道路分控制站之间,用数据的形式通过无线电的方式,对各路灯控制箱进行监视、测量和控制,实现路灯监控的智能化管理。可对大中城市城区路灯进行准确的遥控开关灯,避免因早开或晚关造成的能源浪费。
该控制系统操作回路一般2~3回,分别用作上半夜路灯、下半夜路灯和其他路灯,每一操作回路可以有多个出线空气断路器。电缆出线采用道路单侧单独供电(即单回路供电)的方式,但在接线方式上采用单侧单条电缆出线的异型接线方式。即其灯杆电缆的接线方式按照正常的ABC排序,但在控制箱内将供给道路两侧的电缆(分别为上下半夜的电缆)的同一相(如:C相)电缆芯对换接线,使之在上半夜灯全部亮,下半夜是一边亮2P3(即1#、2#、4#、5#……亮灯),而另一边亮1P3(即3#、6#、9#……亮灯),这样在下半夜变压器仍能三相平衡供电,其照度也基本均匀,因下半夜车辆和行人稀少,能满足行走安全的要求。比如我市的路灯电费每年大约500万元,若采用全夜灯及半夜灯分时段节能控制方式,也就是在晚上12点以后,关闭一半的灯具,每年就可节约电费125万元左右。
主题乐园是围绕某个主题而建立的人造公园,由自然资源或人文资源的一个或多个主题所主导,配合不同的人工设计景观和设施,让游客体验到特定的主题。主题乐园照明除了常规的照明外,还有大量的主题效果照明与演绎照明,这些照明实现了功能性与景观性的结合。即以生动的技术灯光表现手法突出主题设施,根据各个景观节点的特性与功能进行针对性的灯光设计,创造不同的场景及氛围。主题乐园照明需要根据主题的不同,主要设计导则如下:(1)根据乐园不同功能区域设计不同的照明效果。(2)体现以人为本,充分从游客的角度进行照明设计。(3)考虑灯具在视觉范围内的不可见性,充分利用乐园基础设施隐藏灯具,使灯具与乐园融为一体。(4)严格控制光线的逸散问题,避免对天空及周边环境产生光污染。(5)适当采用彩色光和动态效果,并在条件允许的情况下增设互动灯光,增加趣味性。(6)设置照明控制系统,从控制策略的角度实现不同区域的主题与照明节能。
1主题乐园照明的主要内容
主题乐园照明主要包括以下内容:(1)后勤区照明。后勤区是行使行政管理职能与服务职能的区域,主要包括设备间、机房、办公室等。该区域的照明在满足照度、照明功率密度及相关规范的前提下按照常规的照明设计流程即可。(2)演出照明。演出照明主要集中在舞台等演出区域,该区域舞台照明应由专业厂家进行深化,而观众席的照明则需要通过照明控制系统结合演出效果进行设计。(3)室外游乐场演绎照明。该区域的照明为主题乐园照明的核心部分,在满足照度的情况下通过灯光为各区域的主题服务。该区域照明涉及范围较广,应由建筑设计师、灯光设计师、电气设计师等协同设计。(4)总体照明。该区域照明主要为乐园各主题区域之间提供足够的照度,并辅助演绎照明为主题服务。该区域照明设计同演绎照明设计。
2主题乐园照明设计过程及特点
2.1主题乐园照明设计过程
主题乐园的照明设计流程如下:(1)选定特定的主题区域,根据建筑图纸,对该区域进行三维建模,为进行照明模拟提供载体。(2)根据主题要求进行照明初步设计,选取业主指定厂家的照明灯具,进行照明模拟。(3)根据该区域的照明控制要求,分场景形成照明模拟分析报告,并由报告结果对照明的初步设计进行优化,达到最优的照明效果。
2.2主题乐园照明设计的特点
主题乐园具有建筑复杂、人员密集等特点,因此其照明设计与常规的照明设计有很大不同。主题乐园的大部分游乐区域不存在二次装修的问题,因此对照明设计要求更高,需要一次性满足功能性照明和景观性照明的需要。主题乐园照明设计有以下主要特点:(1)主题乐园由于其主题的不同,所需要的光源和灯具也不相同,因此照明器具的光效、配光曲线、灯具效率等相差较大。基于此,常规的照明设计不能精确地反映实际的照明效果的。使用照明模拟软件,通过选取指定灯具厂家的灯具库或灯具的IES文件,可以精确地反映实际的照明效果。(2)主题乐园在注重视觉性和娱乐性的同时,更注重火灾时生命安全通道的畅通与可识别性,以及人员的安全疏散。由于主题乐园内人流量较大,因此应急照明显得尤为重要。常规设计对应急照明常采用估算的方式验证是否达到规范要求的照度,而通过照明计算模拟,可以较准确地反映出应急照明的效果以及计算结果。(3)主题乐园由于建筑面积较大,且不同区域的照明效果需为不同的主题服务。因此,照明控制非常重要。主题乐园的照明需要常规照明、应急照明与效果照明等演绎照明进行综合控制,因此需要就地与远程控制结合,调光控制与开关控制结合等多种控制方式。主题乐园常见照明控制方式如表1所示。能量管理系统通过与DMX控制系统结合,实现对模拟量灯具的控制和监控。DMX控制系统示意图如图1所示。调光控制通过脉宽调制(PWM)或恒流电源调控等方式,实现对舞台等演绎区域灯光的控制;接触器、继电器控制通过接触器或继电器线圈对一系列触点进行开关控制,实现对开关量灯具的监控、应急照明切换控制。通过以上控制,不仅可精确地实现灯具的控制,更好地为主题服务,同时也能保障生命安全通道的照明,并实现照明节能。(4)由于主题乐园注重观赏性,因此照明设计需要做到“见光不见灯”,最大化地利用主题乐园的建筑构件和艺术构件等基础设施来隐藏灯具,实现灯具与乐园融为一体。
3主题乐园照明设计案例
照明模拟主要通过照明计算软件获取整个空间的照度及亮度分布状况,以验证灯具功能性要求及灯光效果。
3.1常用照明设计软件简介
目前,较广泛使用的照明计算软件为DIALux及Agi32,本文使用DIALux进行照明设计。DIALux可以对室内、室外和道路照明进行照明计算,支持Philips、THORN、ERCo、OSRAM、雷士照明等,灯具的选用通过灯具库插件实现。在使用过程中,这些插件的灯具样本包括灯具光源、色温和配光曲线等信息。其计算结果以PDF报表的形式体现,可提供灯具清单、计算点清单、工作面清单、灰阶/彩色等照度图、伪色图、灯具资料等大量信息[1]。
3.2建立计算模型
选取主题乐园特定的游乐区域,进行照明设计案例分析。根据平面信息,在DIALux中进行建模。由于计算结果与模型的准确性有密切关系,因此在建模过程中应严格按照平面图的尺寸信息进行操作。根据平面特点,先在DIALux空间环境中通过插入坐标点把模型轮廓勾勒出来,之后通过调整各个点的坐标实现精确建模。模型建立后,对空间环境中的场地因素与各个对象附着材质,确定材料颜色、反射率、透明度等参数。
3.3确定灯具位置
根据由主题效果确定的灯具类型及位置,通过选取指定的灯具厂家的灯具库,选取照明灯具。特定游乐区域灯具信息如表2所示。灯具模型效果如图2所示。模型中的灯具平时全部作为普通照明使用,应急灯具按照全部灯具数量的1/2选择。
3.4普通照明计算及结果分析
点击菜单中报表的开始计算,选取“标准”计算选项,开始对该照明模型进行计算;之后设定报表内容,可以根据标准报表或需要设定,一般包括设计案封面、内容、照明器具表、灯具资料表、灯具配光曲线(极坐标与线坐标)、照明(位置图)、照明(坐标图)、三维效果图、伪色表现图、等照度图(照度)、点照度图(照度)、等辉度图(亮度)、点辉度图(亮度)等。伪色表现如图3所示。图3中,右侧小于100lx的区域不在模拟范围,该区域为一处走廊,其照度应由走道照明贡献。计算的平均照度为220lx,照明功率密度为7.58W/m2,照度均匀度为0.63,满足照明设计标准[2]。
3.5应急照明计算及分析
根据设计要求,初步选定应急照明灯具进行照明模拟计算。应急照明效果图如图4所示。由图4可知,应急照明的最低照度为5lx,满足照明规范要求。
3.6照明控制
良好的照明控制不仅可以实现对园区灯光的分时段、分场景控制,充分体现主题夜景效果;同时也保障应急照明时安全通道的畅通及实现照明节能。主题乐园内存在演绎照明、常规照明、应急照明等多种形式的照明,这些照明方式的切换及效果都需要通过照明控制来实现。该案例中需要对演绎照明和应急照明进行切换控制。控制逻辑如图5所示。应急照明配电箱与调光配电箱通过接触器柜对灯具进行配电。当火灾报警或监控调光电路失电时,通过控制接触器内线圈的通电状态对触头进行开关控制,实现火灾或调光回路失电状态下的应急照明。通过接触器进行电路转换具有可靠性高、造价低等优点,但该控制只能进行开关量控制。
4结语