狠狠爱 夜夜爱 狠狠:机场航站楼大空间照明的设计与实施策略

中国合同能源管理网 - 2010-8-12 13:06:10

作者：邵民杰 王伟宏 倪云茹余伟
1,2 （现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司， 上海 200002）
3,4 (飞利浦中国投资有限公司 上海 201801)
摘要：本文通过新建的上海浦东国际机场二期航站楼工程实例，阐述了大空间场所照明环境与机场建筑特有的照明设计理念，以及运用实施好这些理念的思路与要点。
关键词：大空间照明 照明方式 室内光环境 节能
1.概述
上海是我国东部沿海的最重要城市，地处东南沿海经济发展带与长江流域经济带的交汇点，是连接国内与世界经济、贸易的枢纽。上海机场运行的日益繁忙成为其最直接的表现。浦东国际机场定位于国际大型航空枢纽港，其中二期航站楼建设是整个二期工程中最重要的建设项目。二期航站楼位于一期航站区的东侧，基本以中间的机场轨道交通车站对称布置，形态与一期航站楼基本类似，总建筑面积近50万平方米。机场航站楼作为当代功能复杂，应用广泛的建筑，其照明也成为建筑中一个重要组成部分。机场航站楼建筑照明是集建筑美化、人体工程和航空安全于一身的综合体，它不同于普通民用建筑照明，而是有着更高的要求。其对于提升整个机场的形象有着重要的意义，并受到了极大的关注。航站楼大空间建筑是指航站楼中空间和面积都特别大的公共场所。大空间建筑在日新月异的机场建筑中扮演着越来越重要的角色，有时它的设计及实施的难度会很大，而作为大空间建筑中一个重要组成部分—大空间照明，其设计与实施的优劣又将直接影响整个建筑的效果。
图1 浦东机场航站楼实拍夜景


二期航站楼室内大空间公共场所主要有二处，一处是位于主楼13.6米层出发大厅，大厅空间庞大，有两大片弧型屋顶，宽度137米，长度404米，高度12～26米，天花顶部有88个树叶型遮阳膜，整个空间非常简洁、连续，中间设有10个长60米、宽15米、间距36米的办票岛。另一处是位于长廊13.6米层国际侯机大厅，大厅呈单片弧型屋顶，中间是长达1062米的侯机区域，由多根单柱支撑，弧型屋顶宽度40米，高度12～17米。天花上有9米间距的树叶型膜。
图2 主楼13.6米层出发大厅

图3  长廊13.6米层国际侯机大厅

2.设计构思
航站楼建筑的照明需要在完成不同功能区域所有功能要求的同时，达到美观的要求，使照明与建筑及其装饰完美的组合，互相呼应。机场二期的航站楼设计，沿续了机场一期的总体概念，既在大空间上与其承合，又在其内部空间中更强调了不同空间形式变化的转合，以及在结构、材料及其细节上的突破。这些建筑空间上的概念要用照明的语言予以强化：既有与一期照明设计中类似的手法，又在不同内部空间的细节上予以表现。
二期航站楼的室内设计在寻求突破，其设计以“温暖、亲切、安静的旅程”为主题，意在突破以往航站楼建筑冷色的内部空间处理，而在内部空间上赋予了暖色调，并在不同的区域施以不同的细部处理，为过往的旅客留下更多温馨的记忆和体验。照明设计也需要表现这一思想：在不同内部空间中，在与人亲和的尺度上增加不同的特制效果的灯具。
机场，是人们离开或到达一个城市（甚至国家）的地方，留下对这个城市（国家）的记忆或产生最初的感觉。随着其离开办票或到达进关，在不同空间的流动中，所有的细节都在潜移默化地增加他对这个城市（国家）的意识。光作为建筑的第四维空间，也要在细节上强调：强调光的引导作用，并增加一些中国或上海的符号和记忆。
3.设计原则
航站楼大空间照明有着与其它建筑照明不同的特点与功能需求。
1.照明要根据不同的区域，不同的功能要求来进行不同的设计，为不同区域的旅客与工作人员提供良好的视觉环境。选择合理的照明灯具，合适的照明方式，准确控制好各项照明指标，包括照度、亮度、眩光、显色性等参数，使其真正满足人对照明功能的需求。
2.照明除满足其功能要求外，还需要与建筑环境，室内设计完美地结合起来，并充分应用各种照明手段来表现建筑内部空间和外部形象，突出建筑环境特点，利用合适的照明器具为人们提供合理、健康、舒适的光照环境。
3.照明还根据航站楼建筑的特殊要求及大空间建筑的特点来配置合理的照明灯具与光源，以满足室内照明的需求。
4.同时要满足机场高交通流量的引导性照明功能要求， 利用光的亮度、色温变化，标识空间，引导人流，形成合理的光诱导。
5.选择高效、节能的灯具及附件，根据功能区采用合适的照明方式，合理设置灯具的安装位置；并根据时间和人流，采用灵活的照明控制方式；白天尽可能利用自然光。
4.照明标准
我国实施的国家《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）对机场建筑的照度水平，眩光及眩光控制以及显色性均提出了详细的指标值。保证照度水平是为了使机场建筑室内有足够的光线与照度，以便有效、安全、舒适地满足工作人员及旅客基本活动视觉功能上的照明要求。但笔者认为对机场建筑中大厅，通道，等候等区域的非工作部分照度水平值并不要求也没有必要太高。照度水平的高低也并非是衡量或体现整个空间照明设计的唯一根据，而其它照明质量标准，如人眼的视觉感受，室内光环境影响，眩光的控制，均匀度及显色性的优劣等综合因素才能真正满足于人们生理和心理性的需求。
另外良好的照明设计除了充分体现照明指标水平外，还要通过空间照明及灯光设置，突出体现建筑的效果与美感，营造气氛，提高旅客的舒适、满意度。
5.照明方式
目前国内外机场建筑大空间照明模式主要有三种：
1.直接照明；----采用直照型灯具，其效率较高，能源损失较少，但对灯具的布置方式及美观度有讲究，一般要求灯具外观与建筑风格协调。
2.间接照明；----采用大中功率投光灯，利用建筑结构来反射照明，其效率相对较低；而且建筑的装饰材料对照明效果的影响也较大。
3.直接照明和间接照明相结合的方式----利用间接照明来表现建筑结构形态特点，用直接照明来补充及完成功能性照明要求。
表1列出了直接照明与间接照明各自的优缺点。

结合二期航站楼的建筑形态，航站楼大空间照明考虑采用以间接照明为主、间接/直接相结合的照明方式。
二期航站楼大空间结构非常简洁、明快，顶部树叶性膜（上有天窗）结构与一期顶部蓝色星空相对应，也是大空间照明中需重点考虑的部分，不仅可以通过亮度、颜色对比突出大空间的特点，而且其高反射率的特性成为大空间照明的一个重要光学部件。
二期航站楼大空间顶部树叶形膜面积约占屋顶面积的10%，是为了满足航站楼白天采光照明。膜的反射率高达70％，结合建筑原有特征，设计中采用了将“膜”作为光学上的二次反射系统的间接照明。这样的照明效果展示了无论从白天和晚上看自然光从天窗进入航站楼内部的视觉特点，同时体现“见光不见灯”的柔和的光环境，突出航站楼的屋顶结构特征。灯具主要考虑安装在设备房顶部，旅客基本看不到灯具，体现简洁、柔和、流畅的视觉空间，同时布线维护也简单。而在座位区等需要较高照度的区域，将设置高杆庭园灯作为间接照明的补充。大空间的照明充分体现了温暖亲切、安静安心的整体设计主题。
6．灯具及光源的选择
大空间照明设计实施中，灯具及光源的选择也是至关重要的，由于室内面积空间较大，为了达到所需的照度及满足建筑效果的需求，所需要的灯具数量、光源功率及用电量将会较大。为此大空间照明对灯具光源的选择除了要注意到美观及配光合理外，还将充分考虑其节能性，以满足照明环境的舒适性、功能性，同时亦考虑其节能性。
在进行光源选择时对光源的各种性能（技术性和经济性）进行综合比较、评价，主要依据3条基本原则：
1、按照高效、长寿命原则选择光源；
2、按照环境对显色性的要求选择光源；
3、按光源的色温（颜色）选择光源。
7．设计实施
二期航站楼大空间的照明不仅要满足不同的功能要求，同时也是整个航站楼室外照明的一个主要部分。夜幕降临，旅客远远就可看到一个晶莹剔透的建筑，犹如一只大鸟展翅飞翔。
旅客进入宽敞的出发大厅，在均匀的灯光照耀下，自然木暖色弧型天花和白色的膜以及树枝型钢柱支撑，给人一种温暖热情的，安全的、定心的，柔中带刚、与一期刚性不一样的空间和视觉感觉。在均匀的空间亮度下，旅客可以很容易看到标识等信息，简洁、明亮的办票岛吸引着旅客，在柔和的灯光下，等候办票。
进入侯机长廊，在均匀照亮的自然木暖色弧型天花映衬下，白色的树叶型膜，给人以非常强烈的引导性，座位区在简洁的高杆灯灯光下，犹如家里的客厅，非常的温馨、安宁，可以安静地等待登机。
7.1.主楼13.6米层出发大厅
7.1.1照明目标：
1）通过亮度对比、颜色对比揭示大空间建筑结构的特征美；
2）为旅客营造一个独特的温暖、柔和的大空间视觉感觉，对机场的建筑环境留下深刻的印象；
3）均匀、轻快、明亮、连续的空间亮度，满足旅客对高流量交通建筑的安全感心理要求，并使旅客能快速识别标识系统，完成流程；
4) 通过光的亮度、色温的变化，起到光诱导的辅助标识作用。
这是旅客对机场室内环境的第一眼印象，弧型天花上白色树叶型遮阳膜在舒适、柔和灯光照耀下，与自然木色底色形成明显的色彩、亮度对比，加强旅客对机场特征的印象，标识等系统在天花反射光形成的均匀空间亮度环境下，非常明显。旅客等候办票时，办票岛明亮柔和的灯光以及精致的灯具本身将给旅客带来一个安静的心境。
间接照明的设计使空间亮度非常均匀，在空间和人的尺度上特意创造一些亮点，可以降低此照明方式带来的沉闷感，活泼整个空间的气氛；同时利用人的趋光性，在流程上通过高亮度和色温变化，引导人流。
7.1.2照明方式：
整个空间非常简洁、明快，照明方式以间接照明为整个空间提供基本照明，在办票岛加重点照明满足工作面的高照度要求。两个弧形形成一个流动的空间，天花顶部88个树叶型膜和间接的钢腹杆形成一个与一期蓝色星空不同的空间印象。
采用间接照明的方式，主要照明中间膜，视觉的焦点聚集在独特的天花细节上，亮度从波峰逐渐变暗，在波谷处又亮起来，视觉上增加空间的高度。原木色天花反射率略低，88个树叶型膜反射率较高（约为0.7），以此作为大反射器。选择合适配光的灯具安装在办票岛顶部和设施用房顶部，主要光束照明膜，余光照明周围的天花；在大厅罗盘、办票岛顶部设置灯具为其他部分的天花提供一定的亮度；反射下的光再加上办票岛工作灯光、广告等为空间和地面提供基础照明。
为充分利用遮阳膜的高反射率，照膜的灯具配光要求较高，尽量与膜的形状配合。近门处的膜长约45米，最宽处约4.7米，灯具安装在办票岛顶部向上照明，灯具光束角沿膜横向约5度，沿膜纵向约45度。近海关处膜长约29米，最宽处约3.75米，灯具安装在膜的端部斜向上照明。灯具光束角沿膜横向约5度，沿膜纵向约45度。
7.1.3灯具布置
1）在每个办票岛顶部长膜正下方安装16套1000W投光灯，分别照明相应的4个膜
2）在门口罗盘上方和相应的办票岛顶部每个节点各安装2套1000W非对称配光金卤灯投光灯，补充照明天花。非对称配光灯具角度只要微调，发光面与水平面基本平行，不会对旅客造成眩光。
3）在波谷的柱子侧面，各安装2套400W非对称配光金卤灯投光灯，照明波谷的天花，同样发光面与地面平行，向上照明，不会形成眩光。
4）在办票岛之间的柱子上除2套400W非对称配光金卤灯向上照明波谷天花外，再各安装4套150W非对称配光金卤灯，向下照明地面，一方面补充地面照度，另一方面提高这区域的地面亮度，降低400W金卤灯和地面的亮度比，尽量减少19.6m标高人员往下看时的眩光。
5） 对靠近海关的膜，在13.6m的办公岛顶部、19.6m的设备房顶部，以及内侧墙上布置1000W金卤灯投光灯和250W金卤灯投光灯，照明天花。
6）考虑到19.6m平台上旅客往下看的景观，外露在设备房顶部的灯具隐藏在屋面下，发光面基本与屋面平行。
7）在入口处休息座位区，以7.2m间距布置5m高庭院灯，为座位区补充灯光，同时又增加气氛.
8）联检入口墙用光洗墙，起到光引导作用。
主要大厅布灯及照射示意见图4。
7.1.4照明指标：
地面平均照度 170lx
能耗(功能性) 7.4W/m2
色温：～4200K
显色指数：80

采用Germany Dialux4.1及 Philips Calculux Indoor 5.0计算软件，模拟计算出天花照明、地面照明的亮度与照度如下：



表4是二期航站楼主楼13.6米层出发大厅设计和建成后的实测照度。
表4 出发大厅设计和建成后的实测照度

图6  建成后的现场实景


7.2长廊13.6米层国际侯机大厅
7.2.1照明目标：
与主楼13.6米层出发大厅目标类同；并在等候座位区，为满足旅客等候时阅读等需求而采取措施，保证座位区有合适的照度。这里旅客停留时间最长，要通过长长的通道，弧型天花上白色树叶型膜在舒适、柔和的环境灯光照耀下，与自然木底色形成色彩、亮度对比，再次加强旅客对机场特征的印象，标识、引导等系统在天花反射光形成的均匀空间亮度环境下，非常明显。
7.2.2照明方式：
整个空间非常简洁、明快，照明方式以间接照明为整个空间提供基本照明，在座位区加直接照明满足旅客等候时的高照度要求。Y型钢柱支撑着弧形原木色天花和白色树叶型膜，空间非常柔和，光从Y型钢柱支撑的分岔口投向天花，照明主光投向高反射率的膜，余光照亮周围的天花，整个天花亮度从中间向两侧逐渐降低，使旅客在长通道行走时不觉得沉闷。座位区天花较暗，与旅客等候时需要的安静气氛相符，设置6米高的杆灯为旅客提供局部高照度，满足等候时阅读等要求。在检票处无座位区，为满足旅客上下楼梯的安全要求，在设备房墙上的壁灯为地面提高照度，同时达到的洗墙效果增加空间的视觉亮点。
7.2.3灯具布置：
1）间接照明：在每个Y型钢柱支撑的分岔口安装2套400W金卤灯投光灯，分别投向相应的两个膜，为避免眩光，两个灯具发光面相对。
2）座位区直接照明：在座位区以约9米的间距安装6米高杆庭园灯，灯杆位置要求靠近座位，降低对旅客行走的障碍。灯具灯杆整体造型与建筑结构和功能吻合，同时既要满足照度要求，同时尽量减少眩光，营造温馨柔和的气氛。
3）洗墙灯：为满足局部检票下楼梯区和两个设备房之间通道的照明要求，在设备房墙上安装28W荧光壁灯。

图7 大厅布灯及照射示意图
7.2.4照明指标：
主要通过13.6m天花的间接照明为整个空间提供基础照明和空间亮度；通过6米立杆灯，每杆4套150W金卤灯，为座位区和通道提供照明。
通道地面平均照度    119lx
座位区地面平均照度   200lx
色温：天花 ～4500K
座位 ～4200K
显色指数：天花  80
座位  80
采用Germany Dialux4.1及 Philips Calculux Indoor 5.0计算软件，模拟计算出天花照明、地面照明的亮度与照度如下：


图8 膜与临近天花照度分布图



图10 建成后的现场实景
8大空间照明成功实施的要点
1）注重前期设计的参与
此次二期航站楼大空间的效果照明在整体室内设计阶段就参与投入其中，在整个过程中随着室内设计的变化和要求作不断的深入设计。确定照明效果和方式后，由建筑和结构等专业确定外露灯具的安装方式、安装位置、美观要求、外观颜色、尺寸等，以使能更好的与建筑整体效果协调一致，是实施好照明的重要环节。
2）与建筑的融合
设计的照明方案充分考虑功能性照明与效果照明相结合，既突出建筑特征，又满足功能要求。以间接照明为主的出发大厅灯具基本隐藏在办票岛、设备房顶部，见光不见灯的照明方式使整个空间充满了光，提高了空间视觉亮度，同时又充分展示了膜这一建筑特征。作为补充照明的外露灯具，灯具的外形以及与建筑结构的固定方式都经过建筑的精心选择与设计，力求做到与建筑融合为一体。国际候机大厅外露照明灯具的外型选择也与建筑结构相呼应，柔中带刚。照明布灯及灯杆位置的设置均集合了音响、监控系统等设备安装于一体，有效地降低了投资，符合多位一体的设计要求。
3）安装调试过程的投入
后期的安装调试过程也是极为重要的一环，尽管设计过程考虑的比较仔细，但是在施工过程中仍会出现一些问题。比如灯具的安装方向、角度等可能与设计不符，现场灯具的安装高度无法满足设计要求等。其次设计时采用的照明设计软件模拟照明效果，难免会与现场实际效果不符。这些都需要后期照明设计师根据现场效果，与建筑师协调解决，在现场条件的基础上，不断调整，不断完善。
4）节能的体现
节能是绿色照明永恒的设计主题。大空间照明设计不仅要考虑照明功能和艺术效果，同时也应将节能很好地融入到设计中去。机场大空间照明设计，始终围绕着绿色照明的主题，照明方式和设施的选择充分体现以人为本的原则，既满足功能要求又满足节能要求。本次设计的二期航站楼大空间照明就充分体现了节能这一理念。实施的结果也比较理想：出发大厅照明总功率404KW(不含办票岛内部照明)，功率密度仅7.4W/m2；1080米长的国际候机大厅照明总功率183KW，功率密度不到5W/m2。照明节能的效果非常可观。
9 结束语
机场大空间照明设计不同于一般的照明设计，需要更多地与建筑相配合，融为建筑的一体，不仅要满足功能性照明，更重要的是能体现建筑照明新颖别致，给人以无限遐想的效果。科学、合理的大空间照明设计，其意义已不完全仅在于对建筑本身艺术效果的体现，而且对社会效益和经济效益的提高也将起到积极的推动作用。
参考文献
[1]杨公侠 《视觉与视觉环境》同济大学出版社 2002年第二版
[2]詹庆旋 《建筑光环境》清华大学出版社 1996年
[3]北美照明学会 IESNA  《Lighting Handbook》 9th Edition  2000年
[4]中华人民共和国国家标准 GB50034-2004 《建筑照明设计标准》
[5]国际照明委员会CIE 标准 S 008/E-2001 《室内工作场所照明》
来源：中国照明网
【责任编辑：易木】