中國館夜景照明淺析

段金濤 朱步軍

(1.歐司朗 (中國)照明有限公司，上海 200001;2.上海城市之光燈光設計有限公司，上海 200120)

1 前言

中國2010年上海世博會的核心建筑之一中國國家館，建筑面積超過46000平方米，其建筑外觀以“東方之冠”的構思主題，表達中國文化的內在精神與氣質。根據(jù)建筑的性質以及世博園區(qū)夜景照明規(guī)劃，對中國館的燈光設計提出了要求，在夜間應能展現(xiàn)中國國家館雄偉外觀，真實還原中國館的中國紅的顏色特質，并且進一步凸顯中國莊重、詳和的國家形象，向全世界人民傳達中國的特質文化及中國的熱情好客傳統(tǒng)。同時，如何在宏大的世博園區(qū)，體現(xiàn)中國館外觀造型的特點、整體感，并實現(xiàn)內外空間的溝通、協(xié)調，統(tǒng)一中國館內在文化和現(xiàn)代建筑觀感，成為照明設計中重點考慮的方向。

2 設計依據(jù)

中國館夜景照明設計以同濟規(guī)劃設計研究院編制的 《2010年上海世博園區(qū)夜景照明規(guī)劃》、《世博園區(qū)夜景照明總體規(guī)劃設計導則》、《世博園區(qū)重要場館建筑照明設計導則》、《世博會高效節(jié)能照明技術應用導則》等為設計指導原則。另外，還與中國館建筑設計單位華南理工大學建筑設計研究院、中國館項目管理方等多方的反復溝通，確定了基本的照明設計基調，主要表現(xiàn)在以下三個方面:實現(xiàn)建筑燈光與環(huán)境的和諧;展現(xiàn)建筑的人文魅力;運用綠色照明的技術。其中，和諧體現(xiàn)的是可持續(xù)的發(fā)展觀，展現(xiàn)人類活動和自然環(huán)境的共榮共生;人文體現(xiàn)的是建筑的文化內涵，展現(xiàn)凝結在建筑內的人類發(fā)展的歷史和智慧;綠色照明體現(xiàn)的是照明發(fā)展的最新科技，展現(xiàn)燈光照明技術在科技和人文關懷上的進步。

3 照明設計的低碳理念

上海世博會的主題要求是城市和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，而作為世博歷史上如此大規(guī)模的世博園建設，如何實現(xiàn)綠色節(jié)能是每一棟建筑都面臨的問題，對于體量巨大的中國館，在照明設計開初就必須考慮綠色節(jié)能。

要實現(xiàn)綠色節(jié)能的總體目標，低碳高效的光源及燈具產品的使用至關重要。通過對各種光源的分析和比較，結合中國館照明設計概念，最終確定以新型高效LED照明光源作為中國館夜景照明的主光源，并結合高效陶瓷金屬鹵化物燈。在滿足夜景照明設計效果的同時，盡量減少能耗以達到綠色節(jié)能的目的。如果中國館全部采用傳統(tǒng)光源進行照明，經估算耗電量將達到600KW之多。但中國館專門配備的配電站留給夜景照明用的額度只有不到300KW。因此，從客觀上來說，須采用LED照明。

4 中國館照明設計方案

中國館位于世博會園區(qū)浦東區(qū)域的中心位置，是上海世博會的核心建筑之一，由建筑面積2萬平方米的國家館、3萬平方米的地區(qū)館以及3000平方米的港澳臺館三部分組成。

本次設計范圍以世博中國館的建筑用地紅線為界，設計對象為室外的景觀、廣場及綠化等，總面積約8.2萬平方米，主要包括3個部分:

①0.0m標高建筑周邊景觀綠化及主入口南廣場;

②13.0m標高地區(qū)館頂部城市廣場;

③60.0m標高國家館觀景平臺;

2009年1月初在決定參與中國館的照明設計任務之后，從中國館的建筑本身入手，準確把握建筑結構和設計理念，同時，切合“Best city，Best life”的世博口號，確立最初的照明設計概念。

建筑上，中國館由國家館和地區(qū)館兩部分組成。這兩部分的空間位置與取向，分別體現(xiàn)了東方哲學對“天” “地”關系的理解。國家館為“天”，富有雕塑感的造型主體—— “東方之冠”高聳其間，形成開揚屹立之勢;地區(qū)館為“地”，如同基座般延展于國家館之下，形成渾厚依托之態(tài)。

內涵上，將燈光與建筑、環(huán)境的結合，協(xié)調傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)建筑之間的關系，升華中國館內在的文化底蘊，宏偉大氣的國家形象，海納百川的幾千年中國文明的現(xiàn)代特征。

效果上，根據(jù)中國館的特有建筑外觀及結構，塑造開放、通透的夜景效果，并通過漏窗借景、云影繚繞等手法，從上到下的光影變化，極力反映中國的傳統(tǒng)文化效果。主要由如下幾個照明概念組成:漏窗借景 (見圖1)、云中樓閣 (見圖2)、中國之冠 (見圖3)、鼎盛中華 (見圖4)、篆文剪影 (見圖5)、天地交泰 (見圖6)、九宮格 (見圖7)。

圖1 漏窗借景照明效果意象圖

圖2 云中樓閣照明效果意象圖

圖3 中國之冠照明效果意象圖

圖4 鼎盛中華照明效果意象圖

圖5 篆文剪影照明效果意象圖

圖6 天地交泰照明效果意象圖

圖7 九宮格照明效果意象圖

最終，于2010年2月份左右此方案在眾多優(yōu)秀設計方案中脫穎而出，成為中國館夜景照明設計的中標方案。

最初的中國館夜景照明設計方案的優(yōu)點在于通過應用LED燈具完美的和建筑橫梁結構等結合，在保證以上的照明概念效果的基礎上，最大限度地隱藏了燈具本身，從而較好地實現(xiàn)了“見光不見燈”的理念。同時，大量應用高效LED光源，在色溫以及顯色性上有非常好的效果保證，能耗的降低也是至關重要，對于中國館業(yè)主來說，這是實踐綠色節(jié)能的可靠保證。另外，為保證最終效果的實現(xiàn)，進行了多次現(xiàn)場燈光試驗。

4.1 設計驗證第一階段

中國館外觀紅色材料的真實反映進行了燈光效果試驗。初步的燈光方案中標后，城市之光和歐司朗組成的聯(lián)合設計團隊的工作重點就是現(xiàn)場效果的反復試驗。首先，我們配合華南院建筑設計方，上海安裝總公司中國館項目組、幕墻材料供應商等進行了不斷的燈光試驗。我們使用了3000K LED，5400K LED，不同波長的紅色LED，以及RGB混光而成的白光對紅色幕墻進行了效果驗證 (圖8、圖9)。

圖8 紅色材料的真實反映進行了燈光效果試驗

通過各種不同的比較試驗，中國紅的夜景效果得到業(yè)主和設計方的認可。但是通過在橫梁內側安裝LED條形燈具對立面幕墻的照明遇到了巨大的困難，由于中國館的斗冠形態(tài)，立面幕墻由下向上逐步向外空間擴大，燈具的安裝必須把每個巨大的橫梁下表面紅板拆掉，施工人員由吊籃進入橫梁內側裝燈，燈具安裝好后，橫梁下表面紅板的安裝是個困難，并且整個的橫梁燈具的安裝工程量可以用巨大來衡量。隨著時間節(jié)點向前推進，中國館的施工進度要求，這種方案在時間上已不能滿足正常的建筑整體施工進度，因此，橫梁內照明方案被取消。

圖9 橫梁結構燈具安裝試驗

4.2 設計驗證第二階段

隨著施工進度的加快，設計團隊在方案實施上被要求盡快拿出切實可行的安裝方案。依據(jù)照明設計方案，進行了13米地區(qū)館平臺照明效果試驗(圖 10)。

在13米地區(qū)館平臺遠距離投光雖然可以解決大量燈具的安裝方便問題，但經過現(xiàn)場反反復復的效果試驗，此種方案有兩個問題比較突出，第一，中國館本身高度達66米之多，而燈具安裝點距離中國館也比較遠，導致燈光的衰減比較厲害，會大幅增加燈具的使用量及能耗。第二，遠距離投光帶來的另外一個后果就是燈具投射的逸散光較多，在空中形成光幕，嚴重干擾整體的夜景效果，同時對中國館內部的觀眾形成很強的眩光。綜合分析后，此方案也被否決。

4.3 設計驗證第三階段

圖10 13米平臺遠距離投光試驗

到了2009年8月左右，中國館本身的9米平臺安裝方案被提出。通過多次試燈，此種方案效果很好，光線得到有效的利用，原本2000多套LED的使用量，最后整個中國館僅安裝900套左右。整個中國館自下而上的橫梁下部以及四個巨大的核心筒得到了較好的照明效果。同時，通過燈具周圈設立圍欄，較好地解決了燈具外露問題 (圖11)。

圖11 9米平臺核心筒周圍布燈效果試驗現(xiàn)場照片

其他部位設計構想，中國館建筑內透光效果，并也進行了相關的實驗 (圖12)。通過試驗比較，內透光還是使用了顯色性較好的2000套左右OSRAM陶瓷金鹵燈來實現(xiàn)，并沒有使用最初選定的LED光源。在每一層的天花頂部增加了百頁窗形式的格柵結構，得到了較好的均勻內透效果。

綜上，通過不同方案之間的比選，設計團隊從各個角度分析各個方案的優(yōu)點與問題，經綜合考慮，并通過大量的現(xiàn)場試驗，最終得到各方認可的最終優(yōu)選方案。

圖12 內透光現(xiàn)場燈光效果試驗照片

5 夜景照明燈具相關參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場大量的試驗結果，并依據(jù)效果要求定制了兩種外觀形式的LED燈具，以及陶瓷金鹵燈投光燈具，詳見表1。

表1 中國館夜景照明的燈具介紹

通過大量的現(xiàn)場試驗，對燈光的投射角度進行不斷的調整，以便更適合設定的效果表現(xiàn)，同時，無論LED光源還是陶瓷金鹵燈在顯色性上有著嚴格選擇要求，以盡可能去真實反映各種材料的本色。

OSRAM LED整燈采用壓鑄鋁工藝，防護等級達到IP68，堅固耐用，確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定工作，采用的最新大功率LED Golden Dragon Plus結合高效的光學透鏡系統(tǒng)，整燈系統(tǒng)比采用傳統(tǒng)金鹵燈的外墻照明泛光方案節(jié)能70%以上，同時也比常規(guī)的LED光源節(jié)省能耗30%以上。采用紅色和暖白光合理交叉配合應用，更好的在夜晚再現(xiàn)中國館的紅色基調。內透效果所選用索恩方形投光燈采用非對稱配光，最大限度避免了影響室內的眩光，同時高品質的陶瓷金鹵燈光源也給空間以舒適的感受。

6 總結

為實現(xiàn)中國館的特別的夜景燈光設計效果，由歐司朗和城市之光組成的專門的照明設計、技術及產品支持團隊經過一年多的艱苦研究，最終很好的解決了燈光效果實現(xiàn)上的重點及難點。為了在夜間展現(xiàn)中國館的雄偉外觀，建筑使用了約900盞高性能的LED照明燈具系統(tǒng)有高光效，投射距離遠 (超過66米)的特點，在夜間很好的凸顯了中國館的偉岸身形，極好地呈現(xiàn)出“中國紅”的迷人色彩。此外，從源頭與建筑設計開始配合，使中國館照明設計實現(xiàn)了“內光外透”的燈光效果——2 000個陶瓷金鹵燈被設計安裝在中國館內外，從內至外照亮了中國館的整體框架。這樣的設計方案不僅保證了中國館的美觀，實現(xiàn)了亮麗通透的光效，還達到了節(jié)能的目的。采用這樣的方案，無須增加中國館內部功能區(qū)照明能耗并實現(xiàn)分路控制，比普通方案能節(jié)約能耗20%以上。作為世博園區(qū)核心的核心建筑，中國館以創(chuàng)新的綠色照明解決方案和高品質的產品鼎力實現(xiàn)上海世博會倡導的“低碳世博”的理念。

(注:論文部分內容參考中國館燈光概念設計文本。)

［1］何鏡堂，張利，倪陽.東方之冠中國2010年上海世博會中國館設計.時代建筑，2009，4:60～65

［2］應勁松.中國館照明實現(xiàn)手法的分析與比較.照明設計，2010，39(3):34～36

［3］鄧小驊.設計與實現(xiàn)2010年上海世博會中國館蛻變之路.時代建筑，2010，3:76～79