浅析高校校园公共空间夜间照明_以重庆大学B区为例

高等学校是培养高等人才、 从事科学研究、 进行 国内外学术交流的特殊场所。高等院校校园既不同 于居住区或商业区的拥挤繁闹 , 也不同于中、 小学校 园的窄小闭塞; 高等院校 ( 尤其是历史悠久规模宏大 的综合性著名学府) 校园环境有其独特的自然环境 特点和人文社会特点。 校园公共空间是指校园中室外的供使用者进行 交通、 休闲和作为景观作用的空间 , 既是体现校园庄 重典雅、 富有人文气息的重要载体 , 也是校园中夜间 照明的主要对象。校园公共空间的使用者可分为滞 留性活动者和通过性活动者。滞留性活动者以高文 化水平的大学生、 教职工为主, 时时还有国内外专家 在校园内往来, 他们的文化素质和欣赏品味具有明 显高层次特点; 通过性活动者由通过校园公共空间 的车辆人员和参观校园的旅游者组成。在校园内所 进行的教学、 科研、 交流活动不同于市民生活或商业 活动, 高校校园应该充满宁静、 平和、 舒畅的气氛 , 在 校园内白天应形成安静恬淡的学习环境 , 夜晚则应 营造出光亮柔和、 清爽悦目的照明环境; 高校校园的 独特社区特性, 不能允许校园杂乱喧嚣, 也不允许照 明杂乱无章、 刺眼变幻。校园公共空间从类型上可 分为: 校园道路、 校园的入口区、 活动广场、 休闲绿地 ( 包括水面 ) 、 体育场地五种。 校园公共空间夜间照明 , 是指为满足校园内行 人、 车辆的夜间通行安全的视觉要求、 营造宁静恬雅
( 9)
投影在水平面上的光的入射 方向和观察 方向之间的夹角 ; d 光源与被测位置的距离。
北美照明学会( IESNA) 的相关研究 北美照明手册 对照明工程的许多领域及其类
型都有详尽的规定和条例, 虽然其中没有专门的校 园照明这一章节, 但我们可以从其细致的条款中得 到相应的指导和参考。 19
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图6 推导垂直照 度示意图
在其道路照明这一章 节中, IESNA 确定照明指 标的原则, 一为能够有效的辨认地平面上的障碍物 ; 二为能够辨认周围人脸以做出相应的判断。 与这两 条原则相呼应, IESNA 在将道路分级的基础上 , 分别 以地平面照度和 1. 8 m 高度的垂直照度作为指导设 计和评价照明质量的指标。 可以看出 IESNA 的指标 设置原则与 CIE 是一致的, 但是在衡量人脸高度的 照明指标时, CIE 推荐的高度是 1. 5 m, 而 IESNA 规定 的高度是 1. 8 m, 这显然与计算人脸平均高度的范围 不一样有关: CIE 作为国际性的照明委员会 , 以全球 范围内的人脸 平均高度的半 柱面照度作 为衡量指 标, 而 IESNA 以北美的平均人脸高度的垂直照度作 为衡量指标。 此外, CIE 引进了新的半柱面照度的概 念, 而 IESNA 仍以垂直面照度作为衡量的指标。 IESNA 有关道路分级的相关标准 , 我们在下面 进行讨论。 综上所述 , 校园照明系统化的重要载体是道路 照明。 目前国际上衡量道路照明质量的原则是一致 的: ( 1) 能够清楚的辨认地平面上的障碍物; ( 2) 能 够看清楚周围的人脸并做出相应的判断。 前者 CIE 和 IESNA 的指标是一致的 , 皆为地平面照度; 而后者 CIE 采用的是较新的半柱面照度 , IESNA 采用的是垂 直面照度。 对半柱面照度和垂直面照度的讨论 , 由( 5) 式和 ( 8) 式得 : Ev cos ( 9) Esc = 1 + cos 不难看出 , 垂直面照度与半柱面照度之比 ( CIE 用来评价立体感的指标) 只与测试位置与点光源的 水平角 有关 , 而与垂直夹角 无关 就是说在 相同的水平位置 , 垂直高度无论怎么变化 , 立体感指 标是不变的。 这显然与常识违背, 说明 CIE 所推荐的 20
计推荐 文件中 , 将校园照明分为街道照明、 步行道 照明、 广场剧院照明、 bollard 照明、 建筑物重点照明、 景观重点照明 和季节性照 明。并依 据这些分 类标 准 , 将校园照明区域分区, 施以不同的量化标准, 见 图 2、 见图 3、 图 4。
图 3 芝加哥大学照明分区 图
图 4 芝加哥大学 灯具分级图
位的重要性; 但对相关的技术指标和标准没有涉及。 华中科技大学建筑设计研究院的甘文霞在 校 园建筑的夜景照明设计谈 文中着重阐述了校园照 明的环境特质, 对相关的技术指标和标准也没有涉 及。 综合国内外的研究现状 , 可以看出校园照明由 于事关保证师生员工的人身安全、 减少交通事故、 使 校园更有吸引力、 体现人文氛围和节省电力能源有 重要的意义。同时应该看出, 与国外相比 , 我国的相 关研究还不够深入, 科研水平与国外相比还有不小 的差距, 在 照明的指标 和标准方 面存在空 白区域。 因此 , 对本课题的研究就显得必要和迫切。
灯与照明
感。
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立体感指标无效或 者不能有效的 描述物体的 立体 此外, 由于( 5) 式是在一个点光源的理想情况下 得出的半柱面照度公式 , 对于实际的照明工程来说, 往往是一组或多组光源和灯具来满足使用需要 , 这 样就使得计算公式变得异常复杂。 而 CIE 是以控制 最小的半柱面照度来满足照明 需求, IESNA 是以控 制最小的垂直照度来满足照明需求。 在一组或多组 光源的情况下 , 并不能看出半柱面照度较垂直照度 有多大的优势。 因此, 笔者认为用垂直照度作为控制 人脸高度的照明指标更为可行。
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浅析高校校园公共空间夜间照明 以重庆大学 B 区为例
刘世英
( 重庆大学建筑城规学院 , 重庆 400045) 摘 要: 随着 科教兴国 基本国策的提出和高等学校持续的扩招, 高等学校校园的环境质量也越
来越令人重视 , 而夜间照明是校园环境质量的有机组成部分。 文章以校园中人流量大、 使用率高 的公共空间作为研究对象, 从公共空间的类型、 使用性质 、 空间品质等角度出发, 着重分析照明的 设计原则 、 量化指标与标准、 光源选择、 灯具设置 、 管理方式和手段及绿色照明的理念。 关键词: 高等学校; 校园公共空间; 夜间照明
俄勒冈大学专门做了校园室外照明规划( Campus Outdoor Lighting Plan) , 并在其中阐述道: 学校认识到 校园室外照明对学生、 教师员工和学校的访问者人
图 1 深色为 QLC 的调查区域
身安全的重要性 , 在保证不损害夜间景观审美质量 的前提下加强这方面的工作, 同时在节省能源方面 保持持续的努力。 在规划 中将校园 照明分为 入口 区、 步行道和停车场地。在执行中以北美照明学会 ( Illuminat ion Engineering Society of North America ( IESNA) ) 标准和城市规划相关规范为指导。 国内的学者也在此领域作了相关的研究。天津 大学范世福教授在 高等学校校园照明设计研究 兼论天津大学校园照明 文中深入的阐释了当前我
收稿日期 : 2003- 07- 17
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照明策略。
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在欧美等国家 , 各大学制定了完备的校园夜间 仍以芝加哥大学为例 , 在某校内发行的 其它设
其他区域满足安全需要。 ( 4) 在人行道、 车行道及停 车场地能够使汽车和自行车安全通行、 停泊。 ( 5) 使 校园变 得有 吸引 力, 没 有眩 光、 没有 混乱 的 照明。 ( 6) 满足体育场地照明。( 7) 标志和引导物的照明。 CIE 第 92 号出版物 城区照明指南 [ 1] 也指出 , 城区照明在确保人身与财产的安全、 减少道路的交 通事故、 改善社区形象并使之富有吸引力有极其重 要的作用。同时 , 城区照明指南 在照明的标准和 方法方面也做了大量的工作。大学校园人口集中 , 密度较大, 人车交通并有 , 并具有较为完善的功能分 区, 可视之为城区的特殊类型。因此在一定程度上 城区照明指南 对本课题的研究具有重要的指导意 义。 照明品质联合会( the Quality Lightion Coalition) 对 校园 照 明 也 做了 一 些 研 究, 并 付 诸 具 体的 行 动。 2002 年 1 月 22 日, 他们对芝加哥大学校园的夜间照 明做了专门调查, 致力于减少能量的浪费和对大学 财政预算的经济关系 , 提出了绿色校园照明的模式 和有效管理能够节约能源。值得注意的是他们的研 究方法 , 在调查中, 并没有完全在芝加哥大学校园进 行实测和评估 , 而是取 了具有代 表性的一 块区域。 之后的工作就是用数学的方法来获得整个大学校园 与实测区域的相关权重系数 , 从而得到整个校园的 情况 , 见图 1。
CIE 第 92 号出版物 城区照明指南 着重阐述的 是城区的照明指标标准 , 详细分析了城区的公共空 间照明的性质及其分类。而本课题研究的校园公共 空间从某种意义上来说也属于特殊的城市区域, 故 此出版物的相 关指标标准对 本课题有一 定指导意 义。 城区照明指南 推荐的指标以两种形式给出 : 第一种是地平面上的水平照度 , 确保能够辨认地平 面上的障碍物。第二种是用地平面以上 1. 5 m 处的 半柱面照度, 确保能够看清楚人脸并做出相应的判 断。 ( 1) 水平照度: 长期以来一直使用 , 而且目前仍 是国际上 一些国家现行 实施规范 的基础。相对来 讲, 它计算及 测量较简便 , 并且 不受观察 位置的影 响。由于这个原因 , 它在 城区照明指南 中作为照 明设计的指标之一。CIE 推荐的平均值应在计算照 明水平并进行检查时使用 , 以确保任何地方的照度 值不会低于所建议的最小值。 ( 2) 半柱面照度: 行人居多或使用的区域, 夜间 照明的主要要求是能够迅速识别正在走进观察者、 或离观察者一定距离的行人。从安全考虑 , 必须能 及时辨明来人是友好的, 没有异样的, 还是不安分的 进攻的 , 以便有足够时间做出正确的反应。由于许 多原因, 任何方向上的纯粹的垂直照度都不是最佳 的参数, 所以 城区照明指南 引入了半柱面照度的 概念。为了确保在任何位置有足够高的辨认几率 , 在推荐表中给出了最小半柱面照度值。 半柱面照度计算公式 ( 式中符号见图 5) : 2. 2
[ 2]
图 2 芝加哥大学某教学楼入 口பைடு நூலகம்明
国大学校园照明存在的弊端和不足, 对灯具和光源 的选择也做了研究 , 阐述了校园照明设计中审美品
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r cos l = l sin
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+ r = r( 1 + cos ) ( 1) ( 2) ( 3) ( 4)
投光面积 A = r l sin ( 1 + cos ) Ia 2 rl sin ( 1 + cos ) d 由上式 , 可得 : = EA = Esc = rl = I a sin ( 1 + cos ) 2 d
( 5)
2
2. 1
对校园公共空间夜间照明指标 的研究
国际照明委员会( CIE) 的相关研究
1
前言
的夜间景观和学府气质为主题的照明类型。按其用 途可分为功能性照明和景观性照明。功能性照明的 目的在于满足公共空间的视觉可视要求, 如校园道 路的照明, 其目的是在一定的视觉环境质量下满足 行人和车辆的夜间通行的畅通和安全需要; 景观性 照明的目的在于表现校园环境夜间的恬静优雅, 满 足人们对美的欣赏要求, 如休闲绿地的照明, 通过对 树木、 水面、 雕塑等景观元素的照明处理, 为校园的 夜间景观增色。 为适应教学、 科研、 交流等方面的要求, 必须在 校园内营造既具有庄重稳定气氛、 又富有怡和悦目 色彩的高等学府校园夜间照明环境。 近年来 , 随着人们物质生活的提高 , 人们越来越 重视夜间的环境质量 , 在学术界也将城市的夜景照 明作为一个热点来研究。但居住人口密度大、 夜间 人们活动频繁的校园公共空间的夜景照明, 对于提 高行人和车辆在夜间通过校园的安全性有十分重要 的意义 , 但当前我国对此课题的研究不够深入 ; 与西 方发达国家相比 , 我国在此课题的科研进展还有很 大的差距。因此 , 本课题亟待做一些系统的研究。 国 际 黑 天 空 协 会 ( Intermational Dark - Sky Association( IDA) ) 在 其 发 行 的 第 23 号 ( Informat ion Sheet# 23) 文件中, 阐明了本课题研究的必要性: 由 于校园在夜间被高密度的使用, 有效的夜间照明就 十分必要并且满足下列要求: ( 1) 在人行道、 交叉路 口和停车区域能够满足行走的视觉要求。 ( 2) 能够 安全的行走并且有安全感。( 3) 在入口区、 教学区和
图5 推导 半柱面照度示意图
进一步分析, 在相同情况下 , 相同位置相同方向 的垂直照度 ( 式中符号见图 6) : A = l sin 2 r cos = EA = I 2 rl d2 I a sin sin cos ( 6) ( 7) ( 8)
cos Ev = 2 rl = 2 d 将 ( 8) 式与 ( 5) 式相比, 可得: Ev cos = Esc 1+ cos 当 当 式中: I Ev Esc = 2 ; Ev = 0。 = 时, 2 Esc 光源的发光强度 , 单位为坎德拉 ; = 0 时, 光的入射方向和垂直方向的夹角 ;