浅谈海上城户外夜景照明工程设计

施尉（厦门合立道工程设计集团股份有限公司）



浅谈海上城户外夜景照明工程设计

施尉
（厦门合立道工程设计集团股份有限公司）

【摘要】本文通过对海上城夜景照明工程设计全过程的叙述，结合《城市夜景照明设计规范》对户外建筑夜景照明效果实现问题进行经验的分享和探讨。

【关键字】夜景照明；配光角度；平均半柱面照度；遮光板

随着城市的快速发展，让“城市亮起来”已成为人们普遍关注的一个社会热点问题。然而夜景照明并不仅仅是电气学科的一门附属，它是结合了艺术、光学、建筑学、美学、电气、智能化的综合学科。

笔者借海上城夜景照明设计的经验，结合《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163-2008（以下简称《夜规》）对户外灯光的要求，进一步阐释做好户外夜景照明设计的不易以及在设计过程中要注意的细节。

1　设计前期准备

⑴了解项目情况。海上城位于福建省厦门海沧大道与海沧大桥交接处，主要功能包含5A写字楼（2#楼）、超5星级酒店（1#楼），建筑面积约9.7万m2，建筑外立面为玻璃幕墙结构。

⑵了解建筑师的设计意图。该建筑方案由英国阿特金斯建筑设计公司设计，建筑理念为“白鹭”，象征该项目为美丽鹭岛厦门的地标性建筑，因此夜间延续了建筑的灵魂，运用“白鹭”为设计理念，孕育三段演绎效果，分别为白鹭戏水、白鹭飞舞、白鹭归巢。对夜景照明方案的诠释与《夜规》3.1.2条中提及的“注重整体艺术效果，突出重点”的设计原则不谋而合。

⑶实现方案夜景效果所需要采用的照明方式为轮廓照明以及动态照明。结合《夜规》附录A城市规模和环境区域的划分，将该项目定性为大城市的E3区，为接下来灯具的选择提供依据。如图1。

图1　建筑理念“白鹭”图

2　照明设计/施工图阶段

⑴灯具类别及布灯原则

结合方案效果，并通过对建筑平、立面以及建筑大样图的解读后，将所需的灯具类别分为两种，一种为LED线型投光灯，通过首尾相连及灰度变化形成演绎效果；一种为LED点光源，勾勒建筑夜间形态。具体的布灯原则如下：

①LED线型投光灯在幕墙上的安装位置较为苛刻，需与幕墙公司配合，并增加安装卡槽将灯具隐藏在内，卡槽的尺度在白天不应影响建筑外立面效果，如图2。

⑵灯具参数的确定

确定所选用的灯具是实现灯光效果的关键，需要满足以下参数要求：

①灯具的出光需要满足设计预期的效果，其中包含色温、照度、配光角度、控制变化等需求。

图2　布灯原则图

②灯具的芯片选择（关系到灯具的寿命、光衰）。

③灯具外形尺寸、颜色、防水防尘等级（对于在玻璃幕墙上设置的灯具，灯具的尺寸尤其重要）。

④确定灯具参数后，利用《夜规》附录B半柱面照度地计算、测量和使用计算出相应的半柱面照度，并对照《夜规》表6.2.2“建筑物立面夜景照明的照明功率密度值（LPD）”判断是否满足照明节能指标，避免造成光污染。

根据上述对灯具的要求，结合该工程对玻璃幕墙的需求，幕墙卡槽空间仅有50mm×50mm，并且灯具电源线、控制线及灯具都需在卡槽内安装，对室内及室外都不应产生眩光。综上所述该项目所选择的LED线型投光灯灯具技术参数为：

①灯具尺寸23mm×19mm×1000mm（宽×高×长），灯具外壳铝本色与幕墙卡槽颜色一致。

②灯具对内设置防眩光板，对外借由幕墙卡槽外板兼作防眩光板。

③灯具芯片采用CREE芯片，36颗SMD分6段控制（若每颗带控制则成本过高，且控制管线较多，有限空间内无法放置），总功率12W，色温4500K，65536级灰度变化，光束角30°，光效77Lm/W，IP65。

④套用《夜规》附录B平均半柱面照度计算公式：

式中：

Esc——计算点上的维持半柱面照度（lx）；

∑——所有有关灯具贡献的总和；

I(C,γ)——灯具射向计算点方向的光强（cd）；

αSC——为光强矢量所在的垂直面和半圆柱体的表面垂直的平面之间的夹角（°）；

γ——垂直广度角（°）；

C——水平广度角（°）；

ε——入射光线与通过计算点的水平面法线间的角度（°）；

H——灯具的安装离被照面的距离；

MF——光源光通维护系数与灯具维护系数的乘积。

图3　建筑外立面效果图

图4　见光不见灯效果图

图5　安装大样图

图6　灯具参数图

I(C,γ)根据灯具厂家提供的配光曲线及数据约为2000cd；如图2所示αSC=30°；所选择灯具自身的配光为圆形30°角配光，因此γ=C=30°；ε如图6所示为60°，根据建筑图纸得知H=1.35m；光源光通维护系数暂取0.9；灯具维护系数根据《夜规》表4.1.3选择取0.6；经计算ESC=76.2LX，满足《夜规》表6.2.2的要求。

⑶灯具的安装

为了使后期施工更具可实施性，在设计过程中，绘制狭小空间的灯具安装节点，并通过专业建模软件，在3D模型下绘制安装大样图，详见图7、图8、图9。

表6.2.2建筑物立面夜景照明的照明功率密度值（LPD）

图7　绘制安装大样图

图8　绘制安装大样图

图9　绘制安装大样图

⑷控制系统设置

①控制方式：本工程采用DMX512控制协议实现灯光灰度级变化，该控制协议符合国际上通用的多路灯光控制器USITT标准，传输速率可达250K。

②控制需实现的效果：本工程需实现三段演绎效果,LED线型投光灯通过铝单板二次反射能形成巨像的演绎效果，LED点光源应能实现明暗变化，并且能与LED线型投光灯互动。

控制器分布与设置：本工程主控制器设置于地下室工程部内，分控器集中设置于1#楼酒店5F，13F，2#楼办公11F，设置于1#楼酒店5F的分控器负责管控裙房部分的LED线型投光灯及LED点光源，由于分控器数量及控制线数量较多，将分控器集中设置于1#楼酒店的13F避难层，可以大大节约弱电竖井空间及减少后期维护对酒店造成的影响，并且酒店13F及办公11F均属于中间层，统一的集中出线不仅可以减少玻璃幕墙开孔数，还能有效地减少管线在卡槽内敷设的数量。具体设置如图10所示。

图10　灯光控制系统图

控制器参数如下：

⑴主控器/大峡谷RTP9802，主要功能：

①视频处理播放器，自备像素位置任意空间变换和单点校正功能，视频处理能力达到1024×512/60Hz；

②动态视频清晰流畅，无运动拖尾和锯齿现象；

③系统软件是全中文界面，简单易懂，操作简便。

⑵分控器/大峡谷DMX-X6D，主要功能：

①主要接收主控器发来的像素数据帧，按照自身设置的地址，取出像素帧中的对应部分数据，经格式调整后按特定的时序从控制端口发出，控制LED灯发光变色。

②分控器设有16个带自动编址功能的DMX512控制端口，每个端口可以控制单像素点512个，RGB像素点170（当线路过长时，应考虑信号衰减问题）。

3　总结

目前项目施工单位已进场，并积极配合玻璃幕墙进行示范段灯具的安装。经过2轮的试灯环节后，发现现场灯具安装的难度较大，玻璃幕墙预留的空间在一定程度上会存在误差，另外值得一提的是增设的遮光板能有效防止对内的眩光，但是由于施工的误差导致遮光板突出卡槽，在夜间灯光开启时形成镜面反射（遮光板材质为光面铝型材），对外形成一条不必要的光带（造成对外眩光）。根据现场遇到的问题，决定增设对外遮光板，并且遮光板长度在垂直面上要与对内遮光板平行，避免通过反射再次造成眩光，遮光板材质表面加磨砂黑色烤漆，降低反射系数，有效控制眩光。

试灯环节对夜景照明的成功实施有着重要的意义。现代的建筑中材质多、造型多，如何能将有整体艺术效果又符合照明标准的夜景带给世人是值得广大照明设计师探讨的，希望借由本项目的设计经验能为照明的可实施性提供帮助。

【参考文献】

[1]JGJ/T 163-2008，城市夜景照明设计规范［S］.

[2]北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册(第二版) ［M］.

[3]GB 50034-2013，建筑照明设计标准［S］.