健字号批文好批吗:[原创]上海世博会石油馆建筑景观照明设计研究(1)-熊志强

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/05/09 06:25:33
上海世博会石油馆建筑景观照明设计研究
南昌美霓光环境科技发展有限公司
目   录
1.引言
2.石油馆建筑景观照明设计创意
3.石油馆建筑景观照明设计研究
3.1异形PC板光学特性研究
3.1.1相关术语和定义
3.1.2透光率和雾度测试方法
3.1.3透光率和雾度测试步骤
3.1.4影响透光率和雾度的因素分析
3.1.5透光率和雾度的选择
3.1.6透光率和雾度选择效果的验证
3.2 异形PC板LED照明方式研究
3.2.1光源形式的确定
3.2.2像素点数及功率匹配
3.2.3异形PC板光源位置与排列方式研究
3.3LED光源相关参数研究
3.3.1 LED光源分类
3.3.2 LED晶片选择
3.3.3 LED光源封装形式选择
3.3.4 LED光源功率研究
3.3.5 LED光源出光角研究
3.3.6 LED光源亮度研究
3.3.7 LED光源光衰研究
3.3.8 LED光源的确定
3.4异形PC板亮度(照度)分析
3.4.1相关参数和术语
3.4.2城市照明相关标准
3.4.3相关照明设施照度测试
3.4.4环境亮度(照度)标准的参照
3.4.5结论
3.5异形PC板LED色彩研究
3.5.1色度学相关术语
3.5.2 LED晶片发光特性
3.6异形PC板立面视觉效果分析
3.6.1相关术语
3.6.2上海石油馆建筑环境平面分析
3.6.3石油馆建筑及异形PC板结构平面分析
3.6.4异形PC板立面视角分析
3.6.5异形PC板立面视距分析
3.6.6异形PC板景观照明立面视觉效果分析
3.7控制系统研究
3.7.1控制系统技术要求
3.7.2控制系统方案概述
3.7.3系统控制方式
3.7.4系统控制具体方案(具体施工图纸、电路控制图纸等)
3.8其他
3.8.1技术创新特点
3.8.2维护系数选择
4.石油馆建筑景观照明灯具制造及安装施工技术
4.1 LED点光源灯具生产工艺
4.2铝制反光板加工技术
4.3 LED点光源与反光板组合技术
4.4 石油馆建筑景观照明施工工艺
4.5电源及控制系统安装技术
4.6系统调试技术
上海世博会石油馆建筑景观照明设计研究(1)
1.引言
上海世博会石油馆是由中国石油、中国石化、中国海油三家石油公司投资建设的企业馆。石油馆建筑景观照明的创意设计、灯具制造和安装施工全过程由南昌美霓光环境科技发展有限公司负责实施。
石油馆建筑外立面采用异形PC板材装饰,面积达4000余平方米,这是国内首创采用如此大面积的异形PC板材作为建筑外立面。石油馆造型简洁、大气、稳重、现代,极富时代感和行业特色。一根根管道状异形PC板材纵横交错编织在一起,象征着石油石化行业蓬勃向上、持续发展的美好愿景,喻示着石油石化行业与未来城市和美好生活密不可分的关系。
2.石油馆建筑景观照明设计创意
采用面积达4000余平方米的异形PC板材作为建筑外立面,其规模与形式是前所未有、独一无二的。如何进行石油馆建筑异形PC板景观照明创意设计,是我国景观照明设计面临的全新课题。尤其是在2008奥运水立方建筑景观照明取得了家喻户晓、交口称赞的效果,产生了巨大的社会影响力的情况下,对具有同样重要意义的上海世博会石油馆建筑景观照明的创意设计极具挑战性。
2009年1月,南昌美霓光环境科技发展有限公司承担了石油馆建筑景观照明设计的任务,并提出了高起点、高水平、高质量、争取达到甚至超过水立方建筑景观照明效果的、国内乃至世界一流的设计要求和目标。为了充分体现石油馆建筑设计特征,达到完美的景观照明设计效果,根据甲方提供的石油馆建筑效果图、结构图、建筑设计相关数据等资料,我们对石油馆建筑景观照明进行了积极的探索和独特的创意设计。
首先,我们对国内众多的类似案例进行了调研、考察、分析和论证,其中包括北京西单大悦城、奥运场馆鸟巢、水立方以及上海、广州、深圳、长春、沈阳等楼体的大型灯屏等等,并在北京、上海、广州等大型国际照明展会上收集了相关资料,为石油馆建筑景观照明的创意设计做好了充分的案例经验和资料准备。
在此基础上,我公司组织设计人员结合市场调研和案例分析,根据异形PC板材的特征,对石油馆建筑景观照明设计进行了反复的研究、讨论和一系列的实验论证。经过我公司对各种有益构思和创意的集中,将整个创意过程进行认真梳理之后,形成了一个完整的创作思路:将异形PC板以整体LED灯屏显示与扫描效果叠加的景观照明方式,制作表现宇宙爆炸——地球形成——史前动植物——自然现象与气候变迁——石油生成——石油开采——现代生活等过程的视频影像,穿插史前自然现象等震撼人心的画面,烘托世博会场馆环境的景观照明氛围,同时结合石油馆所展示的内容,达到独特的景观照明设计效果。
设计思想确立后,我们立即组织设计。1月30日(农历正月初五)完成了设计初稿,由董事长亲赴大庆向甲方主要领导作了详细汇报。领导对整体设计思想给予充分肯定,并提出将设计内容整合为四个部分:石油——城市——梦幻——科技。在初步设计方案被确认后,我们继续进行方案的深化和完善,往返于北京、上海、广州、杭州等地,收集获取大量的视频、图片等技术资料,寻求相关厂商的技术协作,并及时向甲方汇报设计工作的进展情况。经过对初步设计方案十余次的反复修改,最后将设计内容确定为:石油、城市、梦幻三部曲。
石油馆建筑景观照明以声、光、电结合的现代高科技手段,以“石油,延伸城市梦想”为表现主题,营造夜幕下石油馆晶莹剔透、精美绝伦、异彩纷呈、玄妙奇幻的三维影像效果,生动体现了石油馆建筑设计的功能特征和石油石化行业的发展特色,让观众在震撼与惊叹中,经历一次充满神奇色彩的时空之旅,了解石油的历史及其给人类文明进步和城市发展作出的重要贡献,了解三家石油公司的人文精神、社会责任和未来发展的美好前景。同时,石油馆建筑景观照明首次将如此大面积的异形PC板材作为建筑外立面装饰材料,并采用LED作为背景光源,在国内乃至国际上都是一个创举,因此,石油馆建筑景观照明的设计,将以其独有的创意、新颖的方式、空前的规模以及巨大的体量,在我国景观照明建设史册中写下浓墨重彩的一笔。
3.石油馆建筑景观照明设计研究
石油馆建筑景观照明的设计创意只是整体设计的起步。要使设计创意付诸实施,还有更多的问题需要研究,更多的难关需要攻克,还需付出更大的努力。
3.1异形PC板光学特性研究
合理选择石油馆外立面异形PC板材主要的光学特性指标——透光率和雾度,是实现石油馆建筑景观照明设计效果的前提条件,也是国内景观照明设计研究课题的空白。为此,我们与上海复旦大学电光源研究所合作,参照国家最新标准《透明塑料透光率和雾度的测定》(GB/T2410-2008,2008年8月4日发布,2009年4月1日实施)的相关规定,采用标准中规定的测试设备和方法,以试样测试为主,结合理论计算,确定了异形PC板材透光率和雾度的相关指标。
3.1.1相关术语和定义
3.1.1.1透光率 luminous transmittance
透过试样的光通量与射到试样上的光通量之比,用百分数表示。
3.1.1.2雾度 haze
透过试样偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比,用百分数表示。
3.1.2透光率和雾度测试方法
按照上述国家标准,我们采用的测试方法是雾度计测试法。
3.1.2.1测试仪器(雾度计)
(1)光源
光源和光检测器输出的混合光经过过滤器后应为符合CIE标准比色法测定要求的标准光源,其输出信号在所用光通量范围内与入射光通量成比例。
(2)积分球
用积分球收集透过的光通量,出口窗和入口窗的中心在球的同一最大圆周上,两者的中心与球的中心构成的角度应不小于170°。当光陷阱在工作位置上而没有试样时,入射光柱的轴线应通过入口窗和出口窗的中心,光检测器应置于与入口窗呈90°的球面上,以使光不直接投入到入口窗。
(3)聚光透镜
通过聚光透镜照射在试样上的光束基本为单向平行光,光线不能偏离光轴的3°以上,光束在球的任意窗口处不能产生光晕。
(4)反射面
积分球的内表面、挡板和标准反射板应具有基本相同的反射率并且表面不光滑,在整个可见光波长区具有高反射率。
(5)光陷阱
当试样不在时应可以全部吸收光,否则仪器无需设计光陷阱。
3.1.2.2测试原理
雾度计采用平行照射、半球散射、积分球光电接收方式,测量原理如下图。
由光源1(卤钨灯)发出的光经过聚光镜2,通过光拦3,经遮光式调制器4射到物镜5上。物镜5射出一束平行光束,其光线偏离角不大于3°,并将光栏3成像在出射窗口10上。出射窗对入射窗口中心的张角为8°,光斑边缘与出射窗形成1.3°的环带。 积分球7内装有一可摆动的标准发射器9,当测定透光率及总透射光时,标准发射器被控在位,挡住出射窗;当测散射光时,从出射窗处让开。固定在积分球上的硒光电池8将球内的光照吸收后转换成光电流,经检波放大A/D转换,微机处理后显示透光率和雾度的测定值。
3.1.3透光率和雾度测试步骤
实验过程共分五个步骤,分别为:
选择无缺陷试样,切割成一定尺寸——取下保护罩,装上样品架——接通电源,仪器预热,指示灯绿光时进行测量——待测样品装在样品架上测试,指示灯转为红光后显示屏显示出透光率和雾度数值——如一样品已测3次,则计算机打印出的测定结果是3次测量平均值。
3.1.3.1试样要求和测试方法
试样不应有影响材料性能的缺陷,避免对测试和计算造成偏差;试样尺寸应大到可以遮盖住积分球的入口窗,两侧表面应洁净、平整且平行,无可见的内部缺陷和颗粒;一般情况下每组测试三个试样。本测试采用1号(国产)、2号(进口)和3号(进口)三种PC板材试样进行。无阻挡时,调节检流计的指示为100,然后根据试样、光陷阱、反射板等不同位置的情况,反复读取入射光通量T1、通过试样的总透射光通量T2、仪器散射光通量T3、仪器和试样的散射光通量T4,取得试样、光陷阱、反射板等不同位置情况下的测试数据。
3.1.3.2计算结果
将每块样品测量3次,则测试结果应将试样的3次测量的平均值作为测定结果;将三块试样的透光率值和雾度值取算术平均值,即为该批试样的测定结果。
(1)透光率
第一次测试结果:
数据处理按“GB2410-80”试验方法,本机透光率和雾度值计算方法如下:
透光率:Tt=T2/ T1×100%;其中T1为100
雾度:H=T4/Tt×100%;T3为0
对于每个试样,以百分数表示的透光率按下式计算:
T=(T2/T1)×100%
式中:
T—透光率;
T2—通过试样的总透射光通量;
T1—入射光通量。
通过试验测得的算术平均值,得到三组数据如下:
(a)1号试样:T1=1050lm,T2=353.85lm,
代入公式,得到1号试样透光率为:
T=(T2/T1)×100%=(353.85/1050)×100%=33.7%
(b)2号试样:T1=1050lm,T2=531.30lm,
代入公式,得到2号试样透光率为:
T=(T2/T1)×100%=(531.30/1050)×100%=50.6%
(c)3号试样:T1=1050lm,T2=454.65lm,
代入公式,得到3号试样透光率为:
T=(T2/T1)×100%=(454.65/1050)×100%=43.3%
同理得出1、2、3号试样第二、三次的测试结果,如表所示。
(2)雾度
第一次测试结果
对于每个试样,以百分数表示的雾度按下式计算:
H=( T4/T2- T3/T1) ×100%
式中:
H—雾度;
T4—仪器和试样的散射光通量;
T2—通过试样的总透射光通量;
T3—仪器散射光通量(因数值较小,可以忽略不计,即 T3=0);
T1—入射光通量。
通过试验测得的算术平均值,得到三组数据如下:
(a)1号试样:T1=1050lm,T2=353.85lm,T4=333.86lm,T3=0,
代入公式,得到1号试样雾度为:
H=( T4/T2- T3/T1) ×100%=(333.86/353.85)×100%=94.35%
(b)2号试样:T1=1050lm,T2=531.30lm,T4=498.52lm,T3=0,
代入公式,得到2号试样雾度为:
H=( T4/T2- T3/T1) ×100%=(498.52/531.30)×100%=93.83%
(c)3号试样:T1=1050lm,T2=454.65lm,T4=429.96lm,T3=0,
代入公式,得到3号试样雾度为:
H=( T4/T2- T3/T1) ×100%=(429.96/454.65)×100%=94.57%
同理得出1、2、3号试样第二、三次的测试结果,如表所示。
将以上测试计算结果列表如下:
PC板测试测试计算数据比照表
板材
试样
测试
次数
光通量(lm)
透光率
(%)
雾度
(%)
厂家提供
数据(%)
T1
T2
T3
T4
1号
试样
第一次
1050
353.85
0
333.86
33.7
94.35
透光率:42
雾度:108
第二次
1050
350.70
0
332.50
33.4
94.81
第三次
1050
364.35
0
342.82
34.7
94.09
平均值
33.93
94.41
2号
试样
第一次
1050
531.30
0
498.52
50.6
93.83
透光率:52
雾度:100
第二次
1050
530.25
0
498.91
50.5
94.09
第三次
1050
548.94
0
514.74
52.28
93.77
平均值
51.3
93.89
3号
试样
第一次
1050
454.65
0
429.96
43.3
94.57
透光率:42.7雾度:108
第二次
1050
447.30
0
424.00
42.6
94.79
第三次
1050
448.35
0
422.26
42.7
94.18
平均值
43.5
94.51
注:1.以上参数是由三台不同单位的光电雾度仪测试的结果,测试设备均具有国家颁发的生产许可证书,符合GB2410-80、ASTMD1033-61(1997)、JISK7105-81D等国家标准,雾度计采用C光源(DC12V 50W 卤钨灯+色温片)。
2. 板材试样厚度:6mm;测量范围:透光率0~100%,雾度0~99%(0~30%绝对测量、31~99%相对测量);厂家提供的雾度数值不在《透明塑料透光率和雾度的测定》(GB/T2410-2008)关于雾度定义的范围之内。
3.国家规定的准确度误差:透光率±1%、雾度±0.5%。
首次测试和计算后,我们对1—3号试样分别进行了LED点光源照明现场实验,其中1号试样取得了较好的实际效果。经过第二、三次的测试、计算和现场试验对比,证明1号试样的透光率和雾度参数较适宜作为选择石油馆建筑外立面异形PC材料的参考依据。
3.1.4影响透光率和雾度的因素分析
3.1.4.1试样因素
透光率和雾度与试样的厚度、洁净程度、两侧表面的平行度、表面平整度等多种因素有关,这些因素从不同程度影响光源的入射、反射与透射。比如对有纹理的PC板材透光率和雾度测试,由于纹理影响了板材表面的平整度,同时由于纹理的不规则性,每次在不同位置时测试板材试样的结果都有不同程度的误差。
3.1.4.2方法因素
由于测试仪器及测试方法的不同,测试结果可能产生一定误差。在厂家提供的试样中,1号试样有两组数据,数值差异较大(测试计算数据比照表中仅列出一组数据);而且三个厂家提供的雾度指标都有达到和超过100%的数值,有两家甚至达到108%,这一指标不符合国家标准表述的雾度术语和定义。
3.1.4.3标准因素
国家标准《透明塑料透光率和雾度的测定》(GB/T2410-2008)虽然已经发布实施,但该标准规定的测试范围只适合于低雾度(如0—30%)的透明塑料,对雾度达到90%以上、作为景观照明透光材料PC板材的测试和计算,目前在国内还没有统一的标准,在国际上也还是一个新的课题。因此,各厂家提供的PC板材雾度数据必然存在一定的差异。
3.1.5透光率和雾度的选择
参考国家对于透光率和雾度及其测试设备的标准,结合对试样多次测试、现场试验、理论计算,按照国家关于透光率和雾度准确率误差的规定,我们推荐选择透光率为35±1%、雾度94.5±0.5%的PC板材作为石油馆外立面景观照明的透光材料——前提是采用相同方法、利用符合中华人民共和国国家标准、并得到国家认可的专业设备进行测试。
3.1.6透光率和雾度选择效果的验证
根据以上研究,甲方于10月底最终提供了透光率为35±1%、雾度94.5±0.5%的PC板材,对此我们再次进行了测试,取得了较为理想的效果