2. Проектирование освещения архитектурных ансамблей

При проектировании освещения архитектурных ансамблей сначала по табл. 3.38 выбирается яркость главного фасада доминирующего объекта. Средние яркости освещения соседних фасадов зданий единого ансамбля должны быть, как правило, снижены не менее, чем на две ступени.

При равномерном заливающем освещении фасада отношение максимальной освещенности к минимальной в пределах освещаемой зоны должно быть не более 3:1, а на рельефных и многоцветных фасадах до 5: 1. При неравномерном заливающем освещении фасада это соотношение в пределах освещаемой зоны принимается не менее 10:1 и не более 30: 1. В обоих случаях максимальная освещенность должна создаваться на главном фасаде доминирующего объекта архитектурного ансамбля.

При проектировании установок архитектурного освещения расчетные коэффициенты отражения поверхностей фасадов освещаемых объектов принимаются по данным натурных измерений, а при их отсутствии - по табл. 3.40.

Таблица 3.40

Расчетные коэффициенты отражения поверхностей фасадов освещаемых объектов

Материал поверхности или цвет фасада	Средневзвешенный коэффициент отражения материала поверхности
Белый: фасадные краски, гипс, керамическая плитка и кирпич, матовые алюминий, нержавеющая сталь и т.п.	0,7
Светлый: краски, мрамор, белый камень (известняк, доломит, песчаник), бетон и декоративные штукатурки на белом цементе и светлых заполнителях, силикатный кирпич, латунь матовая, ракушечник и др.	0,6
Средне-светлый: краски, мрамор, камень (туф, песчаник, известняк), бетон, цветные штукатурки, блоки, дерево и т.п.	0,5
Темный: краски, мрамор, гранит, глиняный кирпич, декоративные штукатурки и керамические плитки, потемневшее дерево, медь и т.п.	0,3
Черный: краски, камень (габбро, лабрадорит, диорит, базальт, гранит), чугун, декоративные штукатурки и т.п.	0,15

Объемные монументы, памятники, малые архитектурные формы, имеющие многосторонний обзор, следует освещать с двух-трех сторон с четко выраженным основным направлением светового потока, который композиционно должен быть связан с главным направлением восприятия объекта.

В установках архитектурного освещения следует использовать разрядные источники света. При локальной подсветке допустимо использование ламп накаливания, преимущественно галогенных, а так же источников хроматического излучения или цветных светофильтров.

Для освещения объектов, имеющих «холодные» цветовые оттенки поверхностей, и зеленых насаждений следует применять разрядные источники света с цветовой температурой выше 4000 К. Для освещения объектов, окрашенных в «теплые» цвета, применяются источники света с цветовой температурой до 3500 К.

При освещении полихромных объектов, в особенности декоративно-изобразительных элементов на фасадах (мозаичные и живописные панно, фризы, изразцы, цветные рельефы и скульптуры и т.п.) необходимо применять источники белого света с общим индексом цветопередачи R_а не менее 80.

При художественно-декоративном освещении объектов ландшафтной архитектуры допускается применение источников цветного света.

Осветительные установки являются не только носителями света - они являются частью материальной структуры архитектурных ансамблей и объектов. В связи с этим при проектировании архитектурного освещения необходимо уделять особое внимание на размеры, форму, материал и места расположения каждой осветительной установки, так как от этого зависит формирование среды и вопросы взаимосвязи искусственного света с пространственным, объемно-пластическим и цветовым решением городских ансамблей.

Размещение осветительных установок непосредственно связано с планировкой улиц, площадей и зеленых насаждений, оказывают влияние на выбор материала дорожных покрытий. Нередко установки освещения комбинируют с другими видами инженерного оборудования и благоустройства, с малыми архитектурными формами.

Применение больших остекленных площадей на фасадах зданий привело к функционально оправданному приему «светящихся фасадов», использование которого создает новые визуальные качества облику сооружения за счет выявления невидимых днем внутренней структуры и происходящих в здании процессов. При этом существенно трансформируется облик здания, изменяются его размеры и пропорции элементов фасада.

Значительную роль в освещении городов играют рекламно-информационные установки на зданиях в виде светящих панно, надписей, знаков и символов. Однако их размеры и расположение не должны закрывать архитектуру здания. И здесь большая роль отводится архитекторам, дизайнерам и специалистам светотехникам. Только их совместная работа позволит найти оптимальные решения и создать привлекательную рекламу.

К объектам архитектурного освещения относятся малые архитектурные формы и зеленые насаждения. Малые формы могут быть или объектами освещения, или его средствами. Киоски, газетные стенды, выносные витрины, информационные установки, телефоны-автоматы, фонтаны, парковые скамьи и урны могут совмещать свою первичную функцию с функцией носителя света, если в них предусмотреть установку соответствующих осветительных устройств.

Для освещения зеленных насаждений могут применяться композиции различных приемов и разнообразных источников света в зависимости от времени года и ландшафтной ситуации. Для придания летней листве естественного цвета применяют ртутные лампы, для осенней листвы - лампы накаливания или натриевые. В зимний период года ветви хвойных деревьев могут освещаться «холодным» светом, а их стволы «теплым». Кусты целесообразно освещать изнутри, что придает им необычайный декоративный эффект. В праздничные дни кроны деревьев можно опутывать цветными гирляндами маломощных ламп, которые могут работать в динамическом режиме.

Живописно выглядят освещенные водоемы и фонтаны, освещаемые цветным источниками из под воды. Нередко такое освещение фонтанов сопровождается светодинамическим и музыкальным исполнением. Существенным элементом светового освещения города является световая информация (реклама и витрины), которые не всегда органически вписываются в окружение. Особенно это относится к историческим центрам, где их применение должно носить ограниченный характер. Лишь небольшие, хорошо выполненные вывески, надписи, фирменные знаки из газосветных трубок, установленных над витринами и входами в здания, создают комфортную световую среду исторического центра города. Напротив, большие газосветные установки, смонтированные над зданиями, помогают формированию «ланшафтного» масштаба в городе.

Для восприятия с ближних и средних дистанций во многих случаях более предпочтительны световые транспарантные информационные установки, выполненные на светорассеивающем материале и подсвеченные изнутри лампами накаливания, люминесцентными или газосветными светильниками. Они визуально менее агрессивны, более красочны и мобильны, чем газосветные установки.

В пешеходных зонах общественно-торговых центров первые этажи занимают предприятия обслуживания, в которых важную роль играют витрины. Выбор средств и приемов освещения витрин зависит от характера выставляемых в них товаров, формы и размера витрины. Световое решение витрины можно проектировать как автономное, не связанное с интерьером здания пространство или как пространство, объединенное с расположенным за ним помещением. Выразительность витрин можно достичь за счет изменения светового рисунка, уровней яркости и цветности освещения, соотношения статического и динамического, направленного и рассеянного света от систем локализованного или общего освещения. .

Результатом решения архитектурной задачи освещения городов является создание световой композиция, которая характеризуется распределением видимого излучения в пространстве, по спектру и во времени. Для оценки свето - пространственной композиции используют три наиболее общих критерия:

-светлота освещаемого пространства;

- доминирующая цветность освещения;

- размер создаваемого светового пространства.

Светлота пространства является усредненной величиной светлоты поля зрения в пределах конкретного архитектурного ансамбля. Она зависит: от интенсивности освещения (мощности и эффективности осветительных установок, числа и расположения осветительных приборов); отражательных характеристик объектов; особенностей сумеречного и ночного зрения. Светлота поля зрения в нормах косвенно оценивается тремя диапазонами средней яркости адаптации или расчетной яркости фона: более 5, от1до 5 и менее 1 кд/м².

Цветность освещения определяется спектральными характеристиками источников света, применяемых в осветительных установках архитектурного ансамбля. Часто для освещения архитектурных объектов используются разноспектральные лампы, однако основная цветность освещения в пределах одного архитектурного пространства создается обычно наиболее мощной установкой, в качестве которой является установка общего освещения территории. Показателями нормирования цветности освещения служат цветовая температура Т_цв, К, и общий индекс цветопередачи R_а источников света. Целенаправленное использование цветного света значительно повышает качество световой среды города.

Под световым пространством понимается действие света в архитектурном пространстве, размеры, форма и другие качества которого воспринимаются зрением в пределах освещаемой зоны. В этой зоне должны быть созданы такие интенсивность и равномерность освещения, которые обеспечивают зрительную цельность и заметное отличие ее от окружения. Проектирование световой среды по этому критерию сводится к определению размеров и светотехнических характеристик осветительных установок для каждого конкретного случая, так как от него зависит выбор системы и приема освещения, высоты и расположения осветительных приборов (на опорах, подвесках или сооружениях) и их светораспределения.

Для решения светотехнических задач используют графическое изображение световой панорамы, освещенного фасада или перспективы объекта, которые являются основой для расчета светотехнической установки. Для этого на стадии эскизного проекта или на компьютере определяют соотношения яркостей на элементах освещаемого объекта или ансамбля (на фасадах и деталях зданий, сооружений, памятников, на земле, на зеленых насаждениях), чтобы получить в натуре световую композицию, близкую по зрительному восприятию к действительному объекту. При этом условно принимается равным единице масштаб преобразования светотехнических характеристик из проекта в натуру. Яркостная композиция приравнивается к светлотной и не учитываются дискомфортное влияние слепящих источников света, их цветопередача и особенности сумеречного зрения.

Работа производится в следующем порядке:

1) на перспективе фасада здания с помощью шкалы ахроматических или цветных выкрасок с известными коэффициентами отражения определяются средние коэффициенты отражения двух основных элементов световой композиции, регламентированных СНиП (дорожного покрытия ( ₁) и главного освещаемого объекта ( ₂);

2) устанавливаются коэффициенты отражения других объектов, важных деталей и зелени соответственно как ₃... _n. Светящиеся элементы (фонари, витрины, газосветные рекламы и т.д.) в расчете не учитываются;

3) определяются проектные соотношения этих коэффициентов отражения, а следовательно, проектных яркостей элементов ансамбля ₁: ₂: ₃:.. _n;

4) вычисляется соотношение яркостей (меньшей к большей) первых двух элементов - дорожного покрытия и главного объекта ₁: ₂ = 1 :а. Для удобства расчета яркость первого элемента выражается через единицу, яркость второго получается из этой пропорции;

5) по табл.3.38 устанавливаются нормируемые яркости первых двух элементов - дорожного покрытия L₁ и освещаемого объекта L₂ и записываются в виде соотношения L₁: L₂= 1 :b;

6) строится график, на оси ординат которого в выбранном масштабе откладываются проектные соотношения яркостей (коэффициентов отражения), а на оси абсцисс - натурные (нормируемые) соотношения яркостей выбранных элементов (рис. 3.41);

7) на оси ординат откладывается численное значение "а" проектного соотношения ₁: ₂ и через эту точку проводится горизонталь;

8) на оси абсцисс откладывают значение "b" натурного соотношения нормируемых яркостей L₁: L₂ и через эту точку проводится вертикаль;

9) точку пересечения этих линий соединяют с началом координат.

Получается линейный график, с помощью которого можно по известным проектным соотношениям яркостей ₁: ₂: ₃:....: _n, откладываемым на оси ординат, определить соотношения, а затем и яркости этих элементов архитектурного ансамбля в натуре. Они и будут служить исходными данными, т.е. архитектурным заданием для светотехнического расчета осветительной установки.

При расчете яркостной композиции отдельного освещаемого здания или сооружения необходимо проанализировать проектные соотношения яркостей различных элементов этого объекта.

Рис. 3.41. График для определения яркостных отношений элементов ансамбля по

проектным соотношениям яркостей (коэффицинтов отражения на перспективе)

Пример расчета яркостных характеристик световой композиции архитектурного ансамбля на перспективе театральной площади категории Б приведен в приложении (8).

Светотехнический расчет установок архитектурного освещения объектов может быть приближенным при вариантном выборе или точным при окончательном решении. Приближенный расчет освещения заливающим светом прожекторов может производиться по методу светового потока или удельной мощности, компоновки изолюкс или квадрата расстояния. Исходной величиной для такого расчета является требуемая по проекту или по нормам яркость (или освещенность) объекта, которая определяется при расчете яркостной композиции изложенным выше способом или по результатам фотометрирования освещаемого макета или проекционного изображения.

Расчет заливающего освещения объектов по методу светового потока осуществляется по формуле

N = E_рS / (Ф_лс с), (3.76)

или N = 3,14 L_рS / (Ф_лс с ), (3.77)

где N - число прожекторов выбранного типа;

L_р - расчетная яркость фасада, определяемая по формуле

L_р = L^нk, кд/м²; (3.78)

где L^н - нормируемая яркость фасада, кд/м², определяемая по табл.3.38;

k - коэффициент запаса, равный 1,5 для прожекторов с лампами накаливания и 1,7 - с газоразрядными лампами, м²;

- коэффициент отражения фасада; принимается по табл.3.40;

Ф_лс - световой поток лампы прожектора, лм;

с - коэффициент, учитывающий КПД прожектора и неравномерность освещения, принимаемый по табл. 3.41.

Рассчитав требуемое число прожекторов, определяется общая мощность Р_о осветительной установки, Вт, по формуле

Р_о = NР_л, (3.79)

где N - число прожекторов;

Р_л - мощность лампы принятого типа прожектора, Вт.

Определив необходимое число прожекторов, устанавливаем удельную мощность прожекторного освещения на 1 м² площади. Расчет прожекторного освещения по удельной мощности производится по формуле

р = 3,14(m L^нk/ ), (3.80)

где р - удельная мощность прожекторного освещения, Вт/м²;

m - коэффициент, зависящий от КПД осветительной установки, типа источника света и расположения светильников, определяемый по табл.3.41.

Таблица 3.41

Ориентировочные значения расчетных коэффициентов (с) и (м)

Источники света (ИС)	Тип прожектора или светильника	с	м	Расстояние в плане до освещаемого объекта l, м
Лампы накаливания	ПЗС, ПСМ,	0,25; 0,15	0,4; 0,24	75-150 35-75
Зеркальные лампы накаливания	СЗЛ	0,35; 0,25 0,1	0,4; 0,6 0,6	35-75 До 35 До 35
Металлогалогенные лампы типа ГК	ПКН	0,35; 0,25	0,13 0,18	75-150 35-75
Газоразрядные лампы типа ДРЛ, ДРИ	ПЗР, ПСМ, ПЗИ, ПЗМ	0,16; 0,1	0,13 0,21	35-100 До 35
Ксеноновые лампы		0,2; 0,15 0,1	0,16 0,22 0,33	Более 150 75-150 До 75

Зная площадь S освещаемого фасада, можно определить общую установленную мощность установок прожекторного освещения по формуле

Р_о = pS, Вт, (3.81)

а затем и общее число прожекторов

N = . (3.82)

Пример расчета общей установленной мощности осветительной установки для заливающего освещения фасада театра по методу светового потока приведен в приложении (9).

Для повышения качества архитектурного освещения городских ансамблей в качестве перспективных средств световой архитектуры могут применяться световоды, лазеры, голография, большие телеэкраны и люминесцирующие покрытия.

Многоцветовые лазеры применяются в праздничном освещении Парижа, Лондона, Флоренции, Мюнхена и др. городов дальнего зарубежья.

В качестве замены исторических скульптур, подвергающихся губительному воздействию городской атмосферы, может использоваться голография в виде постоянных или временных экспозиций голографических изображений мировых шедевров скульптур и современных произведений в городских пространствах.

Электролюминесцентные панели или светящиеся люминофоры, введенные в состав эмалей, водоотталкивающих красок или облицовочных плиток для отделки фасадов, существенно расширяют и качественно изменяют световую архитектуру зданий.

Использование сверхмощных (20, 50, 100 кВт) источников света, поднятых на

большую высоту или использование отраженного солнечного света с помощью искусственных спутников земли, выведенных на специальную арбиту и снабженных пленочными зеркальными отражателями, позволяет подобным образом освещать территории до 80-90 тыс. км² и создавать на земле освещенность до 20 лк. Первый подобный экспериментальный спутник был выведен на орбиту в России в начале 1993 г.

Применение современных технических средств позволит осуществлять программирование и управление комплексом светоцветовых параметров городской среды и сделать ее более экологичной и «одушевленной».