水立方LED建筑物景观照明及控制系统
一、国家游泳中心建筑物景观照明的构思
国家游泳中心建筑物景观照明充分利用LED色彩丰富的特点,利用光色的艺术语言和表现力,充分展现、描绘和重塑“水立方”在夜间的优美形象,并赋予广泛、深刻的文化内涵。体现“人文、科技、绿色”奥运的三大理念。
1、突出“水”的主题“水立方”的建筑设计以及景观、装饰、结构、环境等设计均是以“水”为主题。其建筑物景观照明设计同样也是以“水”为主题。其最基本的照明效果要求呈现蓝色,体现水的纯净感和整体感,通过光与色的变幻,使“水”形象化和艺术化。
2、突出奥林匹克精神“水立方”是2008年奥运会的主要场馆之一,其建筑物景观照明的基本构思是使灯光的图案、场景、模式与馆内的比赛、发奖及鸟巢的开幕式、闭幕式等奥林匹克比赛活动有机地联系起来。通过光与色、照明场景的变幻,突出“团结、友谊、进步、和谐”,“同一个世界,同一个梦想”,“更快、更高、更强”的奥林匹克精神,增强世界人民之间的友谊,促进世界和谐。
3、与鸟巢交相辉映“水立方”与“鸟巢”相邻,“鸟巢”阳刚、激励、兴奋、外露;“水立方”宁静、娇柔、祥和、内敛;两个建筑的风格迥异,又相互协调,相互陪衬。在景观照明设计上也必须交相辉映、相得益彰。
4、融入中国、北京的文化特色
中国、北京作为2008年奥运会的主办国和主办城市,其建筑物景观照明一定要融入中国、北京的文化特色。
二、照光方式、布灯方式及光源的选择
国家游泳中心采用ETFE气枕构成外围护结构。气枕是由3-4层ETFE膜固定在金属框架上,每二层ETFE之间充有空气,内外气枕靠近中间空腔的一层ETFE膜,按着建筑热工的要求镀有银色斑点,镀点面积分别为10%、20%、30%、50%、65%,气枕共24种规格。内外气枕中间是钢结构骨架。由于这种外围护结构决定了“水立方”不适合采用“外透光”的建筑物景观照明方式,因为没有良好的反射面;也不适合采用“一般内透光”的照明方式,因为光要透光6层膜,光的损失太大;也不适合采用轮廓照明方式,因为“水立方”气枕外立面虽有弧度,但非常平整,不适合外挂灯具。我们采用“空腔内透光”的照明方式。在固定外层气枕的金属框架后面布灯,侧面投射,这样便于隐藏灯具,容易做到见光不见灯。为了节能、环保以及便于形成更多的照明场景,我们选择了LED光源。
三、亮度指标和功率指标
(1)亮度指标
关于建筑物立面照明的亮度,国际照明委员会CIE规定:城市繁华地区为12cd/m2,一般地区为6cd/m2;北京市关于奥运公园中心区建筑物立面照明亮度规定为不高于6cd/m2。根据上述规定,我们确定了国家游泳中心建筑物景观照明四个立面亮度不高于6cd/m2,屋顶为不高于3cd/m2。
(2)功率指标的估算
根据公式(1)、公式(2),可以推出估算公式了(3)。
L=E/(1)E=UP(2)P=(3)
·式中-ETFE膜的透射率;
·U-利用系数;
·-每瓦LED所发光通量,Lm;
·L-亮度,cd/m2;
·P-每平米ETFE气枕表面所需LED功率,W。
(3)ETFE膜和气枕的透射率的估算
由于蓝光LED光效最低,而且人眼对蓝光最不敏感,所以计算中以蓝光为依据。ETFE气枕的透视率可以认为三层ETFE膜的透视率的乘积。约为0.6。
(4)利用系数U的估算
假定利用系数U在0.2-0.3之间。
(5)每瓦LED-光通量
以蓝光为例,取单位功率(每瓦)10-15Lm.(6)ETFE气枕每平米表面所需功率约为6-15W,取6W。
经过试验,对于大面积的ETFE气枕外立面的亮度控制在2-4cd/m2为宜。