建筑智能照明(1)
1 建筑采光照明發(fā)展回顧
1879年愛迪生發(fā)明的碳絲白熾燈,使建筑照明進入了一個新的時代。隨后,熒光燈、汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、高頻無極熒光燈、微波硫燈等新型電光源的出現;激光、光纖、發(fā)光二極管燈以及品種繁多的玻璃和PC透光材料在建筑采光照明中的應用,使建筑采光照明技術得到飛速的發(fā)展。總結20世紀建筑采光照明的發(fā)展,概括起來主要有三個因素:
(1)社會政治、經濟和文化的發(fā)展是影響照明科技進步的一個因素。照明和建筑受社會與文化思潮影響之深,是其他工程科學所沒有的。有人說照明界的興旺是以富裕的經濟條件為前提和后盾的;
(2)建筑業(yè)的發(fā)展,客觀的需要和人對光的追求是促進采光照明科學技術發(fā)展的第二因素;
(3)相關自然科學和工程技術的進步是采光照明發(fā)展的第三因素。和采光照明關系最密切的有建筑學、電工學、能源科學、美學、機械工程學、材料科學、物理學等,特別是電學。所以有人把照明科學視為電氣工程學的一個分支而發(fā)展起來的,并起著主導作用。因而人們在思考今后照明科技的發(fā)展時必需考慮電氣工程的進步。
2 建筑照明的發(fā)展趨勢
隨著社會、經濟和文化結構的變化,相關學科,特別是建筑科學的進步和人們的物質與精神生活水平的迅速提高,加上信息時代前進的步伐越來越快,傳統的工作方式、經濟迎來網絡知識經濟的強有力的挑戰(zhàn),人們的工作和生活追求著靈活、高效和舒適。這樣人們對照明的要求越來越高,傳統的建筑照明受到了越來越強有力的挑戰(zhàn)。
2.1 節(jié)能,保護環(huán)境是21世紀照明的主要任務
照明節(jié)電,可減少因火力發(fā)電所產生的環(huán)境污染。當今節(jié)能和保護環(huán)境已成為世界各地普遍關注的社會問題,并直接關系到社會的持續(xù)發(fā)展。從20世紀70年代后,人們在照明節(jié)能方面已作了很大努力,特別是20世紀90年代美國率先實施綠色照明計劃,包括中國在內的許多國家也相繼實施了這一計劃,所取得的成績令世人矚目。
我國綠色照明工程的實施進一步從照明產品、照明設計、照明管理、天然光利用等方面挖掘照明節(jié)能潛力,以節(jié)約能源,保護人們的生存環(huán)境。
2.2 防治光污染成為21世紀照明的主要課題
隨著玻璃幕墻建筑的大量出現和大功率氣體放電燈在城市照明中的應用,玻璃幕墻反射刺眼的陽光和城市泛光照明、霓虹燈、廣告照明等產生的溢散光和歌舞廳的彩色閃光燈所形成的光污染(也稱光干擾、光害),對人、環(huán)境和天文觀察造成了嚴重的危害,成為21世紀照明界有待研究解決的重要課題。自20世紀80年代以來,國際照明委員會及各國政府和有關學術團體對光污染問題十分重視,先后公布了一系列技術文件、標準和法令,控制光污染,以求盡快解決這個問題。我國已公布了限制玻璃幕墻建筑的光污染標準,但在解決城市照明產生的光污染方面,只能說提出了問題,也看到了問題的嚴重性,但是沒有專門的研究和采取相應的措施。因此,需要呼吁政府和有關科研部門從速對這一事關環(huán)境保護的重大課題開展實質性研究,提出對策,努力把這個問題解決好。
2.3 城市夜景照明將有更大的發(fā)展
隨著城市建設的加強,城市夜景照明發(fā)展迅速。我國自1998年上海率先在外灘和南京路實施夜景照明工程后,在北京、天津、大連、廣州、深圳、重慶等許多城市相繼進行城市夜景照明建設。從2000年3月在深圳有300多位市長參加的城市工作會議及去年8月在北京召開,300多個城市首腦參加的城市發(fā)展世紀論壇會看,市長們對城市夜景照明都很重視,并把此項工作列入議事日程?,F在從沿海到內地,從大城市到中小城市都搞夜景照明,發(fā)展勢頭有增無減。重視城市形象已成為社會各界的共識,用燈光塑造城市夜間形象的城市夜景照明,在21世紀將有更大的發(fā)展。
2.4 照明設計理念正在發(fā)生變化
長期以來,照明設計一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數和物體的顏色參數等物理量為標準進行設計和照明效果的評價。隨著人們的物質與精神生活水平的提高,對照明環(huán)境不僅在數量指標方面應達到標準的要求,更希望在一個舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環(huán)境里工作和生活。大量的視覺試驗成果表明,在實際環(huán)境中照明質量似乎控制著數量,并決定著感覺的評價。因此,我們的設計和研究重點也將向體現人和環(huán)境相互關系的非定量評價照明質量方面轉移。
CIE召開有關舒適、靈活和個性化照明專題研討會,后來又召開了照明質量的專題研討會,人們都認為照明質量的定量和非定量的評價是一個十分復雜、涉及因素甚多的問題。但是一個優(yōu)秀的照明設計既要滿足(或達到)科學實驗已驗證過的量化指標要求,也要充分考慮影響照明質量的非定量因素。英國Loe博士提出的人對整個光環(huán)境總體效果評價的設計戰(zhàn)略,也就是綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑和照明藝術和節(jié)能等因素,從光文化高度,以人為本,把藝術和科學融為一體,最后求得高水平、高質量和高效能的照明效果。
目前,利用模糊數學方法,對照明質量進行綜合的評價,全面考慮影響照明質量的定量和非定量因子,最后評價照明優(yōu)劣的工作,值得關注和進一步研究。
2.5 建筑化照明在不斷發(fā)展
20世紀50年代后,國際上流行的建筑化照明,將照明與建筑融為一體,把照明設備作為一個建筑構件和建筑相關部分如頂棚、柱、墻壁、門、窗和室內家俱等進行統一設計,創(chuàng)造建筑師所追求的燈光和藝術效果。半個世紀以來,隨著建筑和照明科技的進步,新光源、新燈具不斷出現,為建筑化照明設計提供了有利條件,加上建筑師和照明工程師合作,在工程上創(chuàng)造了許多優(yōu)秀的建筑化照明實例,使建筑化照明不斷發(fā)展。預計21世紀的建筑化照明將有新的更大發(fā)展。
2.6 智能照明的飛速發(fā)展
美國著名的未來學家埃·托夫勒在《未來學家談未來》一書中,系統地分析了當今社會,他指出,人類正處在一個無聲的以計算機和通訊技術為代表的信息革命過程之中。
由于世界不少國家興建了大批智能建筑,特別是智能辦公大廈的出現,使建筑要求與設計方法跟傳統的辦公樓大為不同。照明部分也在發(fā)生深刻變化,”智能照明“技術隨之出現,并迅速地向前發(fā)展,以致形成照明發(fā)展又一個重要趨勢。
面對這一發(fā)展趨勢,技術人員開發(fā)了不少智能照明,如智能燈具,智能照明控制與管理系統,包括在照明方面的計算機硬件和軟件。此外,計算機在照明設計和測試方面也得到廣泛應用。國外開發(fā)的智能照明管理系統,以及智能照明建筑,特別是現代化辦公室的智能照明技術等都值得我們研究與借鑒。
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