水立方LED建筑物景观照明及控制系统

提要: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。2008年奥运会开幕时,国家游泳中心LED建筑物景观照明将以千变万化的色彩和丰富多彩的场景呈现給世界人民。

  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。

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