Р-3,140Л/ J0)

Где р — удельная мощность прожекторного осве­щения, Вт/м2; т — коэффициент, зависящий от КПД осветительной установки, типа источника света и расположения светильников; определяется по табл. 4.45.

Зная площадь 5 освещаемого фасада, можно определить общую установленную мощность уста­новок прожекторного освещения Р0 в Вт, а за­тем и общее число прожекторов N — рЗ/Рл —

Рассмотрим пример расчета заливающего ос­вещения фасада театра по методу светового потока.

Дано: площадь освещаемого фасада 5 е 860 м2, театр расположен на городской площади категории Б (по СНиП), отделка поверхностей вы­полнена из желтого песчаника средней светлоты в 0,4), среднее расстояние от прожекторов, ус­танавливаемых на опорах уличных светильников, до фасада / — 20 м.

1. Определяем по табл. 4.43 ?н — 6 кд/м~.

<4.37)

В соответствии с формой и цветом фасада вы­бираем по табл. 4.44 прожекторы типа ПКН-1000- 2 с галогенной лампой накаливания КГ 1000 Вт (см. табл. 4.31, Фл — 22 клм), имеющие рацио­нальные в данном случае углы рассеяния 40° в вер­тикальной и 90° в горизонтальной плоскостях. Для ламп КГ коэффициент к — 1,5; — — 6 1,5 — — 9 кд/м2.

По табл. 4.45 находим с — 0,15.

2. Определяем по формуле (4.36) общее число требуемых прожекторов:

N-3,14[9*860/(220000,150,4)] — 18.

Для обеспечения равномерного освещения фасада распределяем их по 9 штук на двух опорах уличных светильников перед театром.

3. Общая установленная мощность освети­тельной установки Я0 — 18′ 1000 — 18 кВт.

Рассмотрим пример расчета по удельной мощности при тех же исходных данных.

0,3 и по формуле (4.37)

1. Зная — 6 кд/м2, к — 1,5, /> — 0,4, опреде­ляем по табл. 4.45 т а удельную мощность:

Р-3,14(0,3-61,5/0,4)-21 Вт/м2.

2. Общая установленная мощность И о * 21 860

«18 060 Вт.

3. Общее число прожекторов ПКН-1000-2 с лампой КГ 1000 Вт ЛГ — 18 060/1000= 18.

Этот расчет можно провести также с помощью номограмм, устанавливающих зависимость между коэффициентом использования осветительной ус­тановки и расстоянием до освещаемого объекта.

Приведенными выше методами светотехнического расчета может вос­пользоваться архитектор, выполняя эс­кизный проект. На стадиях техниче­ского и рабочего проектирования рас­чет производится, как правило, на ЭВМ специалистами-светотехниками с применением точных методов прове­рочного расчета в тесном контакте с архитектором — автором проекта.

4,11, Моделирование архитектурного освещения

Моделирование — одна из ос­новных категорий теории познания: на идее моделирования по существу ба­зируется любой метод научного иссле­дования — как теоретический, при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели, так и экспериментальный, использующий предметные модели.

В проектировании световой среды

Как естественной, так и искусственной

7 *

Применяются оба метода. Каждый из них имеет свои преимущества и не­достатки и выбирается исходя из по­ставленных задач и имеющихся воз­можностей. Выбор наиболее эффектив­ного метода имеет важное значение.

Теоретический метод применяется в архитектурном проектировании ос­вещения городов, ансамблей, интерье­ров в виде концептуальных моделей для решения функциональных и ху­дожественно-образных задач с исполь­зованием определенного набора крите­риев оценки. Концептуальные модели, излагаемые обычно в пояснительной записке к архитектурному проекту, в процессе его детальной разработки конкретизируются экспериментальным (графическим, макетным) и расчетным (светотехническим) методами.

Светотехнический расчетный ме­тод основан на использовании матема­тических моделей и формул, получен­ных эмпирическим или аналитическим путем, и применяется для определения выбранных (нормируемых) параметров освещения.

В проектной практике широко рас­пространены табличные способы све­тотехнического расчета прямого и от­раженного света (например, расчет КЕО), которые для стандартных по­мещений дают хорошие результаты, но для помещений сложной формы тру­доемки или недостаточно точны. Этот недостаток светотехнического модели­рования успешно преодолевается с по­мощью ЭВМ, что делает расчетный метод все более перспективным в свя­зи с совершенствованием методик рас­чета и возможностей ЭВМ, их широ­ким внедрением в практику.

Светотехнические расчеты обычно являются необходимым этапом экспе­риментального метода проектирования световой среды.

Расчетный метод моделирования освещения имеет существенный недо­статок — он не позволяет наглядно представить результат моделирования,

Т. е. получившееся распределение яр­костей (или светлот), которым опре­деляются зрительное впечатление и оценка качества освещения объекта. Однако современная техника позволя­ет преодолеть и этот недостаток: на экране дисплея может быть воспроиз­веден результат светотехнического расчета в виде яркостного (черно-бе­лого или цветного) перспективного изображения освещаемого объекта, и в этом случае можно говорить о не­посредственном переходе от теорети­ческого к экспериментальному методу моделирования.

В архитектурном проектировании освещения экспериментальный метод нашел более широкое применение бла­годаря определенным преимуществам перед теоретическим, в первую оче­редь наглядности процесса моделиро­вания и его результата, которым яв­ляется изображение (плоскостное или объемное), подобное по зрительному ощущению проектируемому объекту. Экспериментальный метод позволяет произвести поиск и сопоставление ва­риантов светового решения, исследо­вать, например, правомерность поста­новки и реализации задачи образной ассоциативности этих вариантов с при­родными аналогами солнечного и пас­мурного освещения или с представле­ниями о праздничности и будничности, раскрытости и замкнутости, статично­сти и динамичности световой компо­зиции.

Глава 4. Архитектурное освещение 197

Экспериментальный метод модели­рования освещения основан на исполь­зовании плоскостных (рис. 4.73) и объемных моделей, а также на их ком­бинациях. Все плоскостные модели двухмерны, поэтому моделирование третьего, очень важного в реальной действительности измерения — глуби­ны архитектурного пространства — носит иллюзорный, а потому не впол­не достоверный характер. Даже в объ­емных моделях, особенно моделях ин­терьеров или многоплановых ансамб —

Лей, на восприятие глубины простран­ства, как и других параметров, влияют масштабные искажения, определяемые относительными и абсолютными раз­мерами модели, а также положение наблюдателя в пространстве по отно­шению к объекту.

Плоскостное моделирование архи­тектурного освещения может осущест­вляться графическим или светопроек — ционным способами.

Моделирование, плоскостное или объемное, в котором основным элемен­том является управляемый свет, в це­лом наиболее эффективно с точки зре­ния достоверности результата и может быть объединено по этому признаку термином "светомоделирование".

Графический способ моделирова­ния освещения наиболее привычен для архитектора (рис. 4.74). Он применя­ется в различных вариантах — от ус­ловных черно-белых ортогональных изображений на темном фоне до пер­спектив, выполненных светящимися красками. Последний вариант предло —

Рис. 4.73. Плоскостное све­томоделирование графиче­ским способом. Проект ар­хитектурного освещения Ге­

Жен Всесоюзным светотехническим институтом: фасад или перспектива объекта (рисунок или фотография) раскрашивается специальными краска­ми, светящимися под ультрафиолето­вым излучением. Цветность каждой краски зависит от состава входящего в нее люминофора, а яркость — от мощности ультрафиолетового облуче­ния и свойств и концентрации люми­нофора в той или иной точке изобра­жения.

Оргиевской церкви в г. Владимире (архит. Н. Ще пет ков)

Определенным неудобством, огра­ничивающим применение этого спосо­ба, является необходимость выполнять и рассматривать изображение под лам­пой, излучающей ультрафиолетовый свет, небезопасный для зрения. Пре­имущество рисунка, исполненного све­тящимися красками, перед обычным (тушь, акварель, гуашь и т. п.) в том,

Что диапазон яркостей первого значи­тельно превышает диапазон яркостей второго, ограниченный отражательной способностью самого светлого (бумага, белила,0,8) и самого темного (чер­ная краска, 0,05) материала.

Поэтому на обычном графическом рисунке освещение решается условно, в первую очередь из-за сложности вос­произведения светящих элементов; здесь нередко для достижения необхо­димого эффекта применяются иллю­зорные приемы, позаимствованные у живописцев. Однако и в этом ограни­ченном диапазоне яркостей в принци­пе возможно выразить замысел архи­тектора в виде светлотной компози­ции, воспроизводящей соотношение светлот. Критерием подобия в этом случае может служить постоянство от­ношения светлотных контрастов в на­туре и на изображении.

Расширенный диапазон яркостей светящегося рисунка вызывает иллю­зию его большего правдоподобия и по —

Рис. 4.74. Плоскостное све — тамоделирование способом полипроекции. Схема уста­новки

1 — экран из светопроп у ека­ющей диффузно рассеиваю­щей пленки; 2 — диапроек­

Зволяет непосредственно на нем изме­рить яркомером величины и распреде­ление яркостей, необходимые для рас­чета осветительной установки. Этот способ дает хорошие результаты в осо­бенности при моделировании освеще­ния фасадов зданий и панорам, т. е. при низких уровнях яркости и значи­тельных расстояниях наблюдения, ког­да стереоскопическое восприятие глу­бины пространства понижено и форма воспринимается за счет геометрии изо­бражения и распределения яркостей.

Торы, включенные в сеть че­рез регуляторы напряже­ния; 3 — оператор за пуль­том управления (или на­блюдатель); 4 — наблюдате­ли

Глава 4. Архитектурное освещение ?99

Примером проекционного светомо — делирования является методика, раз­работанная в ЦНИИЭП инженерного оборудования на созданной там по принципу мозаичного полиэкрана ус —

200 Часть II. Архитектурная светология


Тановке (Г. В. Каменской). Изображе­ние и стыковка его фрагментов в це­лостную картину осуществляется на экране из специальной светопропуска — ющей пленки. Контуры каждой про­екции, излучаемой автономным диап­роектором с соответствующего диапо­зитива, тщательно совмещаются с кон­турами соседних проекций. Напряжение на лампе каждого проек­тора и, соответственно, яркость изо­бражения проецируемого фрагмента на экране могут изменяться в широких пределах с пульта управления наблю­дателем или оператором, который ве­дет таким образом поиск желаемого результата. Применение цветных све­тофильтров обеспечивает многовариан­тность светоцветовых решений, ярко — стный диапазон которых существенно превосходит диапазоны, достигаемые графическими способами, и практиче­ски удовлетворяет требованиям экспе­римента. Предпочтительные варианты могут быть детально профотометриро- ваны и сфотографированы.

Установка позволяет осуществлять статистические исследования по выяв­лению закономерностей построения светоцветовой композиции, а также моделировать различные режимы ос­вещения, в том числе динамического. Этот способ достаточно трудоемок и, как и графические способы, дает кар­тину статического положения наблю­дателя в пространстве и плоский фик­сированный зрительный кадр.

К светопроекционному моделиро­ванию можно отнести и создание ри­сованных динамических проекционных изображений — мультфильмов, пред­ложенных в 1970 г. в Моспроекте-2 как способ разработки светорекламных установок.

Вариантом плоскостного светомо — делирования как результата проведен­ного на ЭВМ светотехническою рас­чета является изображение освещаемо­го объекта на экране дисплея. Возмож­ность обратной связи с компьютером

И изменения параметров изображения (величин и распределения яркостей, цветовых характеристик, а также "пе­ремещения" наблюдателя в архитек­турном пространстве и связанные с этим изменения перспективы в зри­тельном кадре) непосредственно по ви­зуальному впечатлению значительно упрощает выбор окончательного реше­ния. В недалеком будущем, с появле­нием голографического телевизионного изображения, очевидно, будет преодо­лен недостаток компьютерного свето — моделирования, связанный с физиче­ским отсутствием глубинности про­странства на телеэкране, и этот способ может стать преобладающим в архи­тектурном проектировании световой среды.

Объемное светомоделирование осу­ществляется на трехмерных макетах, изготовленных, как правило, специ­ально для решения задач освещения. Оно может преследовать несколько це­лей: визуальную реализацию концеп­туальной модели через поиск светового образа, фотометрическую и зритель­ную проверку и оценку проведенных светотехнических расчетов и эскизных графических разработок, апробирование светотехнических решений отдельных элементов осветительной установки.

В соответствии с этим все свето­технические макеты можно разбить на три группы.

Первая группа предполагает созда­ние геометрически и светотехнически подобных проектируемому объекту ма­кетов этого объекта и его осветитель­ной установки в случае, если расчет­ный и графический способы не дали достаточно ясной картины. По суще­ству этот метод является методом мас­штабного светомоделирования. Изго­товление уменьшенных моделей осве­тительных приборов, например, пред­ставляет определенные трудности, поэтому подобный метод применяется в основном для моделирования естест­венного освещения помещений под ис­кусственным небосводом, а также для моделирования условий инсоляции и солнцезащиты помещений и застройки на установках различного типа.

Ко второй группе можно отнести модели уменьшенного масштаба, со­здающие изображение, подобное по зрительному ощущению проектируе­мому объекту. На этих моделях осу­ществляется, как правило, эмпириче­ский творческий поиск предпочтитель­ного варианта освещения. В практике известны случаи моделирования архи­тектурного освещения крупных градо­строительных ансамблей для проверки и иллюстрации концептуальных раз­работок этой проблемы. Например, в состав генерального плана Москвы 1971 г. была включена схема светово­го художественного оформления, в ко­торой получили отражение общие за­дачи и основные композиционные средства, характер и объемы работ по архитектурному освещению главных объектов города, по решению световой рекламы. Концептуальные положения, предусмотренные в схеме, иллюстри­ровались макетом центрального района столицы в масштабе 1:1000, выпол­ненным с применением светящихся красок и оборудованным системой уль­трафиолетового облучения.

Для решения более конкретных вопросов освещения как светотехниче­ских (распределение и соотношение яркостей в пространстве, их изменения во времени, качество цветопередачи и др.), так и архитектурных (выявление силуэта, объема, пластики, цвета и т. п.) предпочтительно изготовление макетов более крупного масштаба.

На кафедре архитектурной физики Московского архитектурного института при разработке в 1970—1974 гг. экс­периментальных предложений по ар­хитектурному освещению древнего центра г. Владимира1 на макетах мас —

*В 1980-е гг. эти предложения были частично реализованы.

Штаба 1:50, 1:150, 1:250 моделирова­лись программы праздничного, воск­ресного и будничного освещения ан­самбля памятников архитектуры и со­оружений XII—XX веков (рис. 4.75), а также программа "Звук и Свет" для Дмитриевского собора (руководитель проф. Н. М. Гусев, архит. Н. И. Ще — петков, студенты К. В. Худяков, A. C. Шапин и др.).

Макеты были оборудованы авто­номными для определенных групп и частей зданий системами освещения, имитировавшими уличные осветитель­ные установки, установки прожектор­ного освещения фасадов, внутреннего (видимого через остекление) освеще­ния зданий и местного подсвечивания архитектурных элементов (аркад, пор­тиков и т. п.). Эти системы выполня­лись из миниатюрных ламп, соединен­ных в цепи, а также с помощью ди­апроекторов, снабженных светофильт­рами и масками. Они включались в сеть через регуляторы напряжения, позволявшие изменять интенсивность светового потока и соответственно яр­кость элементов световой композиции.

На этих макетах, как и на другой установке — моделирования световой композиции городской застройки (рис. 4.76), проведены статистические исследования с привлечением широко­го круга студентов, аспирантов, пре­подавателей по изучению закономер­ностей построения световой компози­ции ансамбля, в частности иллюзорной трансформации глубины пространства, созданию ощущения праздничности или будничности светового ансамбля. Непосредственно на освещенных маке­тах осуществлены фотометрические измерения, необходимые для расчета осветительных установок и для коли­чественной характеристики выявлен­ных закономерностей.

Глава 4. Архитектурное освещение 201

Широкий круг исследовательских задач был решен архитектором В. В. Вороновым на созданной им в МАрхИ установке "искусственное небо

Зеркального типа" при моделировании естественного, искусственного и совме­щенного освещения на макетах произ­водственных помещений с верхним светом, а на макетах интерьеров ад­министративных, торговых и других зданий (М 1:5—1:20) — архитектора­ми Г. Е. Чиркиным, Ю. Р. Яремчуком и др.

Методы объемного и плоскостного моделирования освещения, а также их комбинации по принципу диорамы (предметный первый план и изобра­женные дальние планы), усиливающе­му иллюзорный эффект многоплано­вости, применялись в институте и в студенческом проектировании. Рисо­ванные ночные панорамы и перспек —

Рис. 4.75. Объемное свето — Интернационала и Золо — моделирование на макете. тых ворот в г. В лад ими —

Проект освещения ул. III ре (архит. Н. Ще пет ков)

Тивы объектов, объемные макеты с ре­гулируемыми системами освещения, установленные в отдельных случаях на фоне диапроекций с изображением ве­черних ансамблей, выполнялись сту­дентами как часть их курсовых и дип­ломных архитектурных проектов, а также как учебные задания по свето­технике на реальных ситуациях и объ­ектах Москвы и других городов. При этом решались главным образом твор­ческие задачи создания выразительно­го светоцветового образа объекта, не­редко обладающего рядом специфиче —

Глава 4. Архитектурное освещение 203


I, кд/м 2

Ф Т0:г

150

— г..

100

50 О

250

09 • ‘

\

© ?,-?5 © г, ?5

1:2,7 3-1

200

/

150

100

• ••



.