建筑自然采光与照明实例分析

建筑自然采光与照明实例分析建工111班：冯凡201106313141冯亢201106313121王军辉201106313119杨亚辉201106313111金贝尔艺术博物馆路易斯·康“自然光是唯一的光，因为它有情调——它提供了我们共识的基础，它使我们能接触到永恒。自然光是唯一能形成建筑艺术的光。”by：路易斯·康时间：1966—1969—1972地点：美国，田纳西州福特沃思市金贝尔艺术馆最为成功的地方是对光的处理：顶采光侧采光庭院采光采光手法顶采光：在博物馆拱壳结构单元的壳顶中央开一条宽90厘米的纵向天窗。光线从天窗照进来，经过半透明铝质反光体均匀分散于成摆线状的拱顶天花，从而再反射到展品上。拱顶表面布满了乳白色的柔软的阳光，尤如蒙上了一层半透明的薄纱使得展室格外的宁静安详。身处展室使人置身于一种专注、享受和提高的艺术氛围中。怎么样效果不错吧？这样抽象的艺术作品，我是有点接受不了呀，不过同学说虽然很丑，但她很值钱！我顿悟了侧采光：在拱形结构山墙一侧，拱顶与填充墙分离，形成一条摆线状拱形采光带，细细的光带增加了端部的采光效果，既揭示着展室外分割和过度又不至于产生眩光，这条细长的光带更进一步说明支撑与围护的分离，强词了单元的造型特征和结构传力的简明性。博物馆内共挖出三十内庭，各自承担着采光和视觉休息过渡的功能。其中一个展厅的庭院，用与墙面同样的灰色大理石做成主题性雕塑，水在其中流淌，植物攀爬于侧壁。阳光照向内庭，把植物的阴影洒落在墙壁和地面上，宁静中不乏自然的气息。庭院采光：对于自然光的应用，是路易斯·康在金贝尔艺术博物馆设计中最为注重的一个方面，据称为了拱顶结构的合理采光效果，康和他的光学顾问进行了历时两年的分析、试验来分析光线效果。路易斯·康被誉为建筑界的诗哲,他的建筑作品通常是在质朴中呈现出永恒和典雅。他在建筑作品中善于把握光线与光影，启发着人们对存在和哲理的思考，通过路易斯·康的作品，我们可以感知建筑学的真谛——对超越物质与技术而存在的人类的梦想的表达。路易斯·康还有很多建筑作品都值得我们去细细品味！国家体育场——鸟巢（夜间照明设计）sobeautiful！！！灯具选用、措施控制系统鸟巢夜间的照明设计都围绕着一个概念——绿色照明方案设计一探究竟方案设计与绿色照明绿色照明旨在节约电能，保护环境，改善照明质量。鸟巢从建筑结构特点分析，“外景观”主要分为以下几个主要部分：外层立面钢结构；屋顶外层膜结构；功能区域及看台的背墙等。方案设计与绿色照明再有观众看台、屋顶内层膜结构以及比赛场地等元素形成场内景观。在进行夜景照明方案构想时，设计师从功能照明与效果照明的关系着手，重点考虑了场地内外照明的相互关系。以场地内功能照明为前提，看台四周公共空间的功能照明和应急疏散照明为基础，避免光环境的相互干扰，本着改善和提高照明质量的原则展开外立面景观照明的设计。方案设计与绿色照明鸟巢体量巨大、空间复杂，可实现的照明效果丰富多样，能运用的照明形式也多种多样。除了建筑本身的艺术形态特征与照明效果有直接的关系之外，如何在有限的电力资源和空间资源上实现好的照明效果也便成为方案设计过程中考虑的重要因素之一。方案设计与绿色照明鸟巢是一个极有个性的建筑，照明方案在最初提议时更是丰富多彩，设计师有许多天马行空的思路和好的创意。但更多的方案在深入讨论到可实施性的阶段时被否决，其中最重要的一项原因就是能源的节约。方案设计与绿色照明具体来看、鸟巢外立面钢结构是最具吸引力的建筑元素，钢结构由24榀门式桁架柱围绕着体育场碗状看台区旋转而成。钢结构组件相互支撑、形成网格状构架。钢构立面宽度在一米二左右，长度随机组合，银灰色，设计师们主要提出了以下几种照明方案：方案设计与绿色照明以建筑外立面作为载体进行不同颜色的投射表现；或者进行数字信息系统投射等；此种照明型式会使原本很有吸引力的结构更加丰富多彩，饶有趣味，但由于结构为随机布置状态，精确投影会加大实施难度，增加设备成本，而简单大面积投射势必造成对建筑内部结构空间的光污染，也形成资源浪费，不能符合绿色环保照明理念。方案设计与绿色照明再有通过安装灯具附着于结构本身，使得错综复杂的结构自身“能够点亮”，进行自发光照明效果的表现，具体形式可选用点状、线状，更有大胆的想法是结构柱自身表面能够整体发光，这些形式的照明效果在很大程度上还原了日景建筑的景观特征，并能在此基础上作一定变化，对建筑特征的表现具有一定主动性。方案设计与绿色照明但外层钢结构体量巨大，仅重量就约3万吨左右，灯具设备要在这些结构上安装需要巨大工作量，随之而来的维护保养工作也相当困难，对资源的浪费是长期的巨大的。虽然在这一方案中有着较多的形式和表现效果，但最终都在绿色照明、节约能源的理念前难以立足，不能得以实施。方案设计与绿色照明还有其他很多方案在实施过程中陆续的被提出、推敲和探讨，在这个过程中我们也更体会到，好的照明方案首先应当是必要的而不是附加的，是适当的而不是过多的。在方案阶段对绿色照明理念的贯彻是最有必要、最有效果的。方案设计与绿色照明鸟巢照明效果最终确定为三大部分，一是核心筒（功能区空间）外墙和观众看台背墙的红色墙面部分，用红光投射照亮；二是外立面钢架结构的内侧及左右两侧形成的U形面，用白光投射照亮，外立面形成剪影效果；三是屋顶上下膜结构及之间的钢架结构也由白光投射照亮。所有部位选用的照明型式是较为稳定的投光照明，整体方案实现了简约化，增强了可实施性，实现了绿色照明的初衷。灯具选用、措施与绿色照明中国红是鸟巢最具吸引力的照明主题之一，我们主要在使用荧光灯、金卤灯、led三种光源的灯具间进行了比较。除了照度均匀度指标外，动态效果与显色性的表现成为决定此款灯具的重要指标。荧光灯与金卤灯明显不能满足动态效果的要求，而色彩的还原在led的灯具研发中成为主要的难点。灯具选用、措施与绿色照明红墙在白光的投射下显得饱和度不够；在纯红光的照射下显得生硬而过于艳丽，与周边的环境欠缺融合；白光与红光相加能表现较为纯正的红色，但色调偏冷过于严肃；经过多次试验由红光、白光、黄光按照4：3：3的比例进行调配，使得墙体表现为暖色调红光，喜庆祥和而具有浓郁的中国特色。灯具选用、措施与绿色照明通过控制系统还可以在纯红与橘红之间无级渐变，色调的冷暖与现场纳灯光环境相互呼应融合又形成适当的对比，用led进行红色效果的表现堪称最佳效果。灯具选用、措施与绿色照明在此款灯具的研制方面我们选用进口led芯片，通过慎密的设计和严格的制造工艺控制来解决灯具散热问题，确保芯片光效能够得到有效发挥。经过测试灯具功率为60w，最大光强2580cd，灯具的效率达到63%。防护等级等各项指标均通过国家相关验证。通过控制灯具品质，尽量提高效率实现了节能环保的目的。灯具选用、措施与绿色照明剪影效果是鸟巢夜景照明效果特有的文化主题之一，通过内亮外暗的效果使得白天就极具吸引力的外层钢结构呈现出截然不同的一面，为整个建筑平添几分魅力。灯具选用、措施与绿色照明在这些功能性极强的结构空间中找寻适当的投光灯安置位置相当困难。既考虑照明效果的均匀性，又必须避免大楼体、通道、室内空间等位置的眩光。除了现场试验、不同方向观察外没有什么办法能够兼顾这些元素之间的平衡。在现场两个核心筒的区域范围内进行了综合试验，找寻结构与安装位置之间的规律。26灯具选用、措施与绿色照明外层钢结构以内到观众坐席之间的部分是鸟巢更加复杂更加立体的空间结构。此间有用于结构支撑的混凝土柱和钢柱；又有最主要的通道大楼梯；有卫生间，设备间，贵宾包间等功能性室内空间；也有巨大的疏散大厅与其特有的功能性照明灯具；有特殊配比调制的漆面材质；也有鸟巢随机纹理的夹层玻璃隔断墙；灯具选用、措施与绿色照明投光灯具是安装在核心筒周边护栏的外侧面边梁上、斜向上投射的。由于不同层的边梁形状不同上下错落，所以首先要避开灯具投射到上层的底面，仅此一条要求可以装灯的位置就已经大大减少；边梁至外层钢结构的外边缘距离又有10米-20米不等，钢结构数量疏密不等，疏处无载体可照，密处需要减小灯具功率从不同方向进行补光。灯具选用、措施与绿色照明由于灯具有一定角度向外投射，所以在广场上一定距离范围内灯具的发光表面构成了较强的闪光点，虽然灯具角度不算很大，还没有形成刺眼的眩光，但给景观的整体美观性造成很大的破坏。通过分析试验我们调整为侧配光的投光灯进行照明，使得灯具发光面可以水平向上，而光束角又能斜向外侧投射，避免了亮点的出现提高了景观的观赏性。灯具选用、措施与绿色照明在这种复杂场合的投光照明项目中，特制防眩光格栅起到了非常大的作用，而且是必不可少的。格栅的方向、厚度经过现场试验，同时又进行试验室的光效检测，最终采用放射状格栅横向布置的方式进行防眩光处理，在减少光效下降和控制眩光的权衡之间取得了较为满意的效果。鸟巢内层结构最丰富的空间得到了充分的展示，外层钢结构在这些元素的映衬下，展现出特有的剪影效果。灯具选用、措施与绿色照明多种因素综合考虑、每种灯具逐个调整，宽配光窄赔光互相补充，使得立面整体有了较好的均匀度。所有灯具光束角覆盖范围合理分布相互补充，在灯具布置环节尽量降低光效的损失，也把使用灯具的数量控制在了最合理的范围之内。灯具选用、措施与绿色照明膜结构的灯具布置考虑到被照面的均匀度，灯具投射角度为斜向上45度，投射角度给高视点带来了眩光问题，较远距离观看鸟巢时灯具表面亮点也对景观的破坏较为明显。结合屋顶结构立柱的布置规律设置灯具投射水平轴的方向。并增加防眩光格栅，避免了眩光出现，达到最终设计效果。灯具选用、措施与绿色照明在深化设计的过程中，对同一效果不同的实现方式的推敲也是重要的环节之一，比如在对外层钢结构进行投光照明的方案中，曾提出了使用荧光灯安装于边梁之上向上投射的方案，立面整体均匀度会相对提高但灯具数量与用电量会变得巨大。安装和维护的成本也相应提高，使得这一方案不是最优。最终我们选择了250w和400w的金卤灯钠灯进行钢架的投光照明。在灯具和照明形式的选择上坚持了绿色照明的理念。灯具选用、措施与绿色照明综合来讲灯具品质的保障、照明方式的选择、照明效果的细致调整都是鸟巢实现绿色照明的重要控制环节。鸟巢照明控制系统实现集成化控制，场地照明，室内功能空间照明，外立面景观照明共同使用同一套智能控制系统，将智能控制系统的功能充分发挥，也在一定程度上体现了绿色照明的宗旨。Led照明控制系统为独立的系统建立在总控系统之下，在供电正常的状态下自行进行节目表演控制。控制系统与绿色照明控制系统与绿色照明鸟巢由12个核心筒构建了室内功能区域，外景观照明的供电控制单元也正是基于这种建筑结构而展开的，在每一层的不同的核心筒都有着景观照明的供电配电箱，使得我们可以对不同功能层进行分别控制。控制系统与绿色照明外层钢架和屋顶膜结构有黄光和白光两套投光系统，通过试验确定的投光灯灯具安装位置是相同的，以确保两个场景都有较好的均匀度，但供电和控制方式却是截然分开的，以在不同时段能够区分金色场景和银色场景。控制系统与绿色照明屋顶摸结构在开闭幕式表演期间利用膜结构可实现视频演示等场景，所以屋顶部分的投光灯与立面的投光灯又必须分别进行控制。红色墙面部分作为一个整体单元实现供配电的控制，动态演示的模式由led子系统进行单独设定。由此形成了以下控制系统模式，进行不同时段的控制实现节能效果。控制系统与绿色照明红墙静态投光系统在平时运行过程中可以将功率使用。分项平时节日重大节日奥运赛事期间用电量膜结构白色投光灯100kw立面白色投光灯70kw膜结构黄色投光灯170kw立面黄色投光灯120kw红色墙面静态投光灯250kw红色墙面动态演示40晶莹剔透的“鸟巢”在夜幕中璀璨夺目，美丽的景色令人陶醉！在设计师和工程师们的不断努力、不断实验下，最终带给我们的是堪称完美照明设计！在欣赏这些绚丽色彩的同时，我们也应了解到对此付出努力的一群人们在设计师和工作人员的大量分析试验下最终才带给了我们这样堪称完美的灯光效果。当我们欣赏这绚丽的画面时我们是否想会到我们自己，什么事情都不是凭空出现的，都需要我们去不断努力，不断奋斗，带着我们心里最初的那份热情去