孔靜怡,徐 斌,余江勇,譚建萍,金生英
(廣東東籬環(huán)境股份有限公司 廣州510335)
當前國家在大力支持低碳經(jīng)濟,節(jié)能、符合生態(tài)效益的建設(shè)日益增多[1]。隨著人們生活水平的提高,漸漸對居住環(huán)境有所要求。園林建設(shè)應(yīng)當逐步跟上低碳經(jīng)濟的發(fā)展。室外夜間照明消耗電能的矛盾日益突出[2]。園林建設(shè)中使用了大量的混凝土、磚石等作為鋪裝材料[3],用大量路燈輔助照明,存在著容易產(chǎn)生廢棄物、建筑、電力消耗能源多、環(huán)保性差等等不符合生態(tài)效益的問題。鋪裝材料發(fā)光石作為一種新型低碳裝飾材料[4],無輻射無污染,具備蓄能發(fā)光功能,既環(huán)保又節(jié)省能源,可以根據(jù)其發(fā)光規(guī)律合理地運用到園林中的景墻、地面鋪裝、景觀小品中,發(fā)揮其生態(tài)效益。本試驗以3種顏色5種不同粒徑的發(fā)光石作為試驗對象,探究不同發(fā)光石在不同條件下的發(fā)光效果,為低碳鋪裝材料發(fā)光石在園林建設(shè)中合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。
發(fā)光石材料:天藍色發(fā)光石、黃綠色發(fā)光石、藍綠色發(fā)光石,每種發(fā)光石有5種不同的粒徑規(guī)格,分別是:1~3 mm、3~6 mm、6~9 mm、8~15 mm、>15 mm;
測量工具:PUCHUN精密分析天平(型號:JSA);TES-1330A數(shù)字式照度計。
光照試驗條件:自然界的太陽光因受到日地距離、大氣層、天氣、時間等因素的影響,太陽光譜和輻照強度存在不可預(yù)測的變化。本試驗利用全光光譜燈,在實驗室內(nèi)模擬自然太陽光,試驗光照照度為10 000 Lux。
1.2.1 不同粒徑發(fā)光石的發(fā)光效果研究
以同一顏色不同粒徑等體積的發(fā)光石作為試驗觀察體,將不同粒徑的發(fā)光石置于同一光照環(huán)境下,進行5 h光照后,拍照記錄不同粒徑的發(fā)光石的發(fā)光效果,記錄發(fā)光時長。
1.2.2 相同粒徑發(fā)光石不同感光時長的發(fā)光效果研究
以不同顏色相同粒徑等體積的發(fā)光石作為試驗觀察體,將6~9 mm粒徑的發(fā)光石(從1.2.1實驗結(jié)果中篩選出6~9 mm粒徑下發(fā)光時長長的發(fā)光石)置于同一光照環(huán)境下,進行1~5 h試驗時長的光照后,拍照記錄不同顏色的發(fā)光石的發(fā)光效果,記錄發(fā)光時長。
1.2.3 不同粒徑同體積發(fā)光石的發(fā)光效果研究
以同一顏色選取3種不同粒徑的發(fā)光石(分別是1~3 mm粒徑天藍色發(fā)光石、6~9 mm粒徑天藍色發(fā)光石、15 mm以上粒徑天藍色發(fā)光石)作為試驗觀察體,準備一面活動景墻,將實驗中3種粒徑的天藍色發(fā)光石以500 mm×500 mm×50 mm的尺寸分別鋪在景墻上觀察其發(fā)光效果,記錄發(fā)光時長。
1.2.4 不同厚度發(fā)光石的發(fā)光效果研究
以同一顏色同一粒徑等體積的發(fā)光石作為試驗對象,分別鋪成5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm厚,置于同一光照環(huán)境下,進行1~5 h試驗時長的光照后,拍照記錄不同粒徑的發(fā)光石的發(fā)光效果,記錄發(fā)光時長。
采用SPASS17.0軟件中Duncan法進行方差分析、Excel2013軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理,所有試驗數(shù)據(jù)采用平均值±標準誤(x±SD)表示,顯著水平為P<0.05。
不同粒徑不同顏色的發(fā)光石在5 h光照后的發(fā)光時長各有差異,在各種顏色的不同粒徑中,天藍色發(fā)光石發(fā)光效果最佳的是6~9 mm粒徑,最長發(fā)光時長達250 min;黃綠色發(fā)光效果最佳的是粒徑15 mm以上發(fā)光石,最長發(fā)光時長為350 min;藍綠色發(fā)光效果最佳的是8~15 mm粒徑發(fā)光石,最長發(fā)光時長為340 min。
如圖1所示,在5 h時間光照后天藍色各粒徑的發(fā)光時間從長到短依次6~9 mm>15 mm以上>1~3 mm>3~6 mm>8~15 mm,6~9 mm最長發(fā)光時間達到272 min,與其余4種粒徑發(fā)光石差異顯著。從數(shù)據(jù)得出,粒徑太小的發(fā)光石會存在吸收光能不足的問題,大粒徑的發(fā)光石吸收光能較快但容易飽和而影響發(fā)光效果。
圖1 發(fā)光石不同粒徑5h光照下的發(fā)光時長比較Fig.1 Comparison of Luminous Duration of Luminous Stones under 5h Illumination
經(jīng)過5 h光照后黃綠色各粒徑的發(fā)光時間從長到短依次是 6~9 mm>15 mm 以上>1~3 mm>3~6 mm>8~15 mm,15 mm以上黃綠色發(fā)光石的發(fā)光時長可達到350 min。而1~3 mm粒徑的黃綠色發(fā)光石光照5 h后發(fā)光時間最短,不超過100 min。黃綠色6~9 mm粒徑發(fā)光石中最長發(fā)光時長為284.4 min,差異最為顯著,吸收光能和發(fā)光方面都比較穩(wěn)定。
在5 h光照后藍綠色各粒徑的發(fā)光時長從長到短依次15 mm以上>8~15 mm>1~3 mm>6~9 mm>3~6 mm,藍綠色15 mm以上粒徑發(fā)光石中最長發(fā)光時間為368 min。藍綠色15 mm以上粒徑的發(fā)光石差異最為顯著。
不同粒徑的發(fā)光石對發(fā)光效果有一定的影響,粒徑大小影響著發(fā)光時間的長短,不同粒徑的石頭吸收的光能多少不一。因此,從3種顏色的發(fā)光石的粒徑選擇來說,天藍色和黃綠色6~9 mm粒徑發(fā)光效果最為顯著,鋪設(shè)粒徑中等的發(fā)光石也會使得施工難度會相對減低。
在各種相同粒徑的發(fā)光石對比中,6~9 mm粒徑中天藍、藍綠發(fā)光石發(fā)光時間有大幅度的上升,而黃綠發(fā)光石較為平穩(wěn)且低。其中藍綠色發(fā)光石吸收光照5 h發(fā)光高達284 min,天藍色發(fā)光石光照5 h發(fā)光也達到270 min,由于藍綠色發(fā)光石4 h后發(fā)光時間產(chǎn)生一定幅度回落,對比之下天藍色的發(fā)光石穩(wěn)定性更強。
由圖2數(shù)據(jù)顯示,3種顏色發(fā)光石的發(fā)光時長都隨著光照時間的增加而增加。在6~9 mm粒徑的發(fā)光石中,天藍色和藍綠色發(fā)光石的整體上升幅度最大,天藍色發(fā)光石在光照時長1~2 h時均稍低于藍綠色發(fā)光石,在3 h時基本升至相同高度;而藍綠色發(fā)光石在光照時長4 h時發(fā)光時間比3 h時稍稍回落;黃綠色發(fā)光石在1~5 h的光照呈現(xiàn)緩慢上升,幅度較小。從發(fā)光時間來考慮顏色搭配方案,可以使各種顏色、不同粒徑發(fā)光石有不一樣的發(fā)光效果從而發(fā)揮最大效益。
圖2 6~9mm發(fā)光石1~5h光照下的發(fā)光時長比較Fig.2 Comparison of luminous Duration of 6~9mm Luminous Stone under 1~5h Light
在同體積的情況下選取了天藍色不同粒徑的發(fā)光石進行實驗后觀察,光照5 h后發(fā)光時長可達到275 min。15 mm以上粒徑天藍發(fā)光石次之,光照5 h后發(fā)光時間能達到200 min,而1~3 mm粒徑發(fā)光效果較差,但與15 mm以上粒徑發(fā)光石發(fā)光效果相差不顯著。
在同體積不同粒徑的發(fā)光石中,其發(fā)光效果也會各不相同。發(fā)光石應(yīng)用在園林工程中,考慮到鋪裝施工難度以及石頭成本的問題,盡可能選擇發(fā)光效果和粒徑大小均最佳。因此,本文選取了天藍色發(fā)光石的3種粒徑(分別是1~3 mm、6~9 mm和15 mm以上)在同一光照環(huán)境下進行實驗。首先準備一面活動景墻,將實驗中3種粒徑的天藍色發(fā)光石以500 mm×500 mm×500 mm的尺寸分別鋪在景墻上觀察其發(fā)光效果并記錄。
如圖3所示,天藍色6~9 mm粒徑的發(fā)光石同樣條件下,其發(fā)光時間在1 h、4 h、5 h光照時長時較其他粒徑都有顯著差異,最長發(fā)光時間達到281 min;15 mm以上粒徑的發(fā)光石發(fā)光時間則在2 h、3 h光照下差異顯著。相比之下1~3 mm粒徑在1~5 h光照下均差異不顯著。
圖3 天藍色不同粒徑發(fā)光石在1~5h照射下的發(fā)光時間比較Fig.3 Comparison of Luminous Time of Sky Blue Lumines with Different Particle Sizes under 1~5h Irradiation
15 mm以上粒徑發(fā)光石考慮到粒徑較大,增大成本和施工難度。1~3 mm粒徑的發(fā)光石由于粒徑太小與前2種相比,發(fā)光時長差異不顯著。
選取1~3 mm粒徑的天藍色發(fā)光石在不同厚度條件底下,觀察其1~5 h的發(fā)光現(xiàn)象。此實驗分別將發(fā)光石分為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm,發(fā)現(xiàn)25 cm厚度的發(fā)光石隨著光照時間的增加而逐步上升,4 h時發(fā)光時間已經(jīng)150 min,是所有厚度中發(fā)光效果最佳。15 cm與20 cm厚度的發(fā)光時長不顯著。5 cm和10 cm厚度的發(fā)光石的發(fā)光時長則是光照3 h后才明顯增加。
由于堆砌不同厚度的發(fā)光石的發(fā)光效果各有不同,厚度會影響石頭吸收光能,本文選取了天藍色1~3 mm粒徑的發(fā)光石按照5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm厚度堆砌置于同一光照環(huán)境下觀察其發(fā)光效果。發(fā)光石分別按照不同厚度堆砌在5個活動樹池內(nèi)觀察其發(fā)光時長并記錄。
發(fā)光石隨著光照時間的增加,其發(fā)光時長也逐步上升。由圖4觀察得知,25 cm厚度的發(fā)光石在1~5 h光照時長下對比其余厚度發(fā)光石差異最顯著,發(fā)光時長最高時達到155 min。其次,5 cm厚度的發(fā)光石的光照時長則是隨著光照時間的增加有很大幅度的增加,最長達到105 min。
圖4 1~3mm天藍色不同厚度發(fā)光石發(fā)光時間比較Fig.4 Comparison of Luminous Time of 1~3mm Sky Blue Luminous Stones of Different Thickness
3種顏色的發(fā)光石的粒徑選擇中,天藍色和黃綠色6~9 mm都能達到最佳的發(fā)光效果,鋪設(shè)粒徑中等的發(fā)光石施工難度會相對減低;不同顏色相同粒徑發(fā)光效果均不一樣,從實驗一中篩選出6~9 mm粒徑發(fā)光石再次進行觀察,得出藍綠色發(fā)光石發(fā)光效果最佳;不同粒徑的發(fā)光石發(fā)光效果相近的情況下選擇粒徑較小的。綜合粒徑大小和發(fā)光效果來考慮,選用6~9 mm粒徑發(fā)光石效果最佳;發(fā)光石因為鋪設(shè)厚度較薄而更加容易吸收光能,有一定厚度更容易聚光,留有一定的空隙利于光能的相互吸收和發(fā)揮。
根據(jù)園林園路鋪裝材料的常規(guī)應(yīng)用,園林次級道路以塊料材料為主,而園林小路則以碎料材料為主。園林道路除了保證最基礎(chǔ)的通行交通功能,還要有一定的欣賞價值[5]。發(fā)光石應(yīng)用于園林的小路,發(fā)揮其裝飾、節(jié)能的作用[6]。在園路設(shè)計過程中往往要考慮到空間尺度與材料尺度的比例問題。園林小路一般連接于行人活動區(qū)和休息區(qū),老人以及兒童使用率較多,首先考慮到道路的平整度,在選擇沒有方向性的材料時施工盡量保持路面平整[7]。另一方面,景墻的鋪裝的尺度主要包括鋪裝圖案尺度和鋪裝材料尺度兩方面,兩者都能產(chǎn)生不同的尺度感[8]。石材鋪裝通常在鋪裝中起到點綴的作用,因此一般的圖案尺度都顯得不會太大,小面積的鋪裝宜采用尺度較小的石材。6~9 mm粒徑的發(fā)光石發(fā)光效果最佳,比大粒徑的發(fā)光石發(fā)光效果好,從運輸成本以及施工難度方面都占有優(yōu)勢??紤]到以上問題,本研究優(yōu)先推薦選擇6~9 mm粒徑發(fā)光石。
在園林景觀中運用藍、綠等顏色時,會使人們感到內(nèi)心寧靜,身心得到放松。藍色讓人聯(lián)想到浩瀚無際的大海,綠色讓人聯(lián)想到充滿生機的植物,在生理上,由于藍、綠色的波長較短,可以將人的視線收縮,在園林建設(shè)中使用這樣的顏色可以拉近人與景觀的距離,營造出一種親近、自然之感[9]。根據(jù)研究得出,藍綠色發(fā)光石比天藍色、黃綠色的發(fā)光效果好,釋放出的光能最多,而藍綠色又是園林建設(shè)中的推薦用色,本研究推薦藍綠色發(fā)光石應(yīng)用于園林建設(shè)中。藍綠色發(fā)光石更利于游人消除消極情緒,為園林夜晚景觀增添了更多的趣味性。
根據(jù)厚度的試驗研究得出,5 cm與25 cm厚度的發(fā)光效果最佳,發(fā)現(xiàn)石材堆砌的厚度與留有間隙是維持發(fā)光效果的最主要因素。由于考慮到樹池的園林規(guī)范中由胸徑、樹高、根莖大小、根系水平等因素決定有效的樹池尺寸大?。?0]。在一般情況下,正方形樹池以1 500 mm×1 500 mm為宜,長方形樹池以1 200 mm×2 000 mm較為合適[11],圓形樹池的直徑一般不小1 500 mm。本研究推薦在25 cm厚度的在園林工程中,發(fā)光石可應(yīng)用于透明樹池外圍裝飾,利用發(fā)光石厚度積累光能,能達到不錯的裝飾效果。