建筑外立面照明设计与应用

摘 要：从20世纪80年代开始，发达国家的照明技术及照明设计发展水平有了很大提高，随之世界各国开始一味争相效仿。但是这种大量自发性的照明方式出现了很多问题，引起了社会各界的关注。建筑照明的目的之一是为了在夜间美化建筑、美化空间、美化环境，最终达到美化人们的心灵，因此，建筑立面照明设计的研究既是夜间照明领域的重要任务，同时也是时代的需求。

关键词：建筑照明；美学；人性化； 照明趋势

20世纪80年代以前，灯光照明的最初目的是给居民提供夜间必需的光照和安全感。随着城市建设的蓬勃发展，从1989年上海外滩建筑群照明开始，中国的城市景观照明和建筑立面照明设计开始进入初级阶段。虽然21世纪初，城市建筑立面照明已经普及全国，但由于对照明设计理论认识不足和经济欠发达等原因，我国在照明设计领域没有权威的理论依据。虽然现在国内的部分高校已开设建筑光环境专业，但是对于建筑立面照明设计方面的设计以及表现方法研究仍然不够深入，由此，有必要对建筑立面照明设计进行探讨与研究。

一 建筑立面照明设计存在的问题

（一）只以灯光亮度为准则

建筑物立面照明是城市夜间照明的主要形式之一，夜间建筑物照明强调一种诱目的视觉效果，与白天阳光照射下完全不同。有时为了达到这种诱目的视觉效果，一些设计师会采用“灯光越亮越好”的观念。然而这种不合理的夜景照明会产生大量的耗能和光污染，所以我们必须在建筑立面照明中的用电消耗及安全方面多加思索以及研究。

（二）仅依靠照明技术理论

21世纪，国内出版了许多关于建筑照明的理论教材，这些理论为照明技术的发展提供了更多的理论依据。但是仅仅从照明技术的视角或是依靠用照度计算、灯具参数、单纯对人的视觉进行的研究，对建筑外立面照明进行设计仍然具有一定的片面性。

（三）城市照明特色不明显

一个城市的建筑照明效果，必须反映城市的个性特征，对于不同的地域环境和历史文化的城市，建筑照明的设计应围绕其地理、历史、文化等因素展开，挖掘地域文化的基因，紧紧把握住一个城市或照明对象的形象特征。众所周知威尼斯是一座灯光通明的水上观光路似的城市（图1），这是因为建筑照明配置了间隔20米，垂直向下的照度约为6勒克斯的白炽灯泡，其大部分光线都能投到河边道路的墙壁上，与街边橱窗里射出的灯光相得益彰，让人感到很惬意。虽然白炽灯具有寿命短和发光率低的缺点，但是运用在威尼斯这样街道空间较小的城市，就成为了一个成功的范例，这样的城市规划设计也充分表现了具有特色的城市建筑照明。

二 中式、欧式、现代建筑的照明性格体现

夜景照明是文化，更是艺术。呵护城市历史文化风貌与建筑艺术特色，是照明中极为重要的设计理念，所以建筑照明设计应该根据建筑艺术的不同处理方式，合理有效的表达建筑的性格并且为城市增色。

（一）中式建筑照明

1. 以屋顶为重点的照明

中国传统建筑很明显的一个建筑特征表现为其大屋顶，但经过曲面、曲线的处理和装饰，不会显得笨拙。由于中国传统建筑这种较特别的屋顶形式，所以对屋顶的夜间照明更要进行重点处理，这样便可将古建筑的神韵表现出来。而其屋顶的形式、材料及斗拱上鲜艳的彩画装饰，都会对照明产生很大的影响。若屋面由瓦铺装，可在檐口处设置小型的投光灯向上投光，或顺着屋脊处设置小型投光灯向下投光，不但展现出传统坡屋顶的结构美感，也体现出屋面起翘的轮廓。也可以使用勾勒屋顶的方式，将屋顶所特有的形态精髓描绘出来。同样，屋顶的屋脊和其他一些细部，也可以使用小巧的光纤灯具局部重点表现。

2. 以屋身为主要照明对象

虽然中国古建筑的屋顶形式精美绝伦，但可使用不照明屋顶仅设埋地投光方向上打亮屋面下的斗拱和屋身的照明方式（图2），追求精美轮廓剪影的效果更显中国传统建筑艺术的含蓄美。还有些柱廊的建筑，将内测的墙壁照亮，让外侧的构件形成剪影的效果，同样也富有中国画的意境。

3. 屋顶与屋身相结合的照明

打亮坡屋面，同时照亮屋身的柱或墙，也是表达中国传统建筑照明的一种方式。但采用相结合的照明，容易出现各部分均等照明或建筑所有部分都很亮的情况，因此，要注重建筑照明的明暗关系。根据建筑的明、次、稍等开间的柱位布置灯光，突出开间柱身韵律及檐下斗拱的丰富关系。明间部位可采取灯光加强措施使上部的牌匾更引人注目。在建筑的外部也可以设置投光灯，灯具藏在周围环境的绿化中，甚至可以与绿化照明相结合。

（二）欧式建筑照明

在我国的上海以及哈尔滨等城市依然存在大量的欧式建筑，我们应当充分考虑城市环境秩序关系，在尊重建筑本体的同时，也要注重建筑的整体形象。根据欧式建筑立面造型中重复出现的柱来布置灯光，用“横三竖五”来组织灯光，使灯光也形成多段来照亮建筑并且合理控制灯光的衰减度，可以突出欧式建筑中柱、阳台、窗等构件的复杂而又丰富的光影关系。我们看到的欧式建筑中如夕阳柱式、基座可根据位置，使用非对称配光的地埋灯投光，同时也可以尽量使用单一光色进行照明设计（图3、巴黎旅馆）。

（三）现代建筑照明

对于现代建筑，主要根据建筑的个性特征，强调建筑的块面与体积，充分利用建筑固有的装饰来形成光影变化。建筑立面照明常用的方式主要有以下几种：

1. 泛光照明

泛光照明（图4）是指把投光灯安装在建筑物外面，将光源直接照射建筑物外立面，使其亮度高于周围环境的亮度，在夜间重塑及装饰建筑物形象的照明方法，这种照明方法属于建筑立面照明的基本形式。此照明效果不仅能突显建筑物的形象，而且将建筑物的造型、立体感、材料质感和装饰细部都有效地表现出来。照明使用的光源有卤钨灯、金卤灯、高压钠灯，使用的灯具为专用的打型投光灯具。泛光照明要使被照建筑立面表面的照度或亮度进行调试，使建筑物层次清楚立体感强并突出重点部位，避免将整个建筑均匀地照亮。泛光照明要选择合理的投光方向与角度，避免垂直被照面投光，导致建筑物照明的立体感层次不强，投光设备的安装尽量隐藏，做到见光而不见灯。例如，上海市南京路商业街等许多建筑物的夜景照明均采用泛光照明，但相比较而言，住宅、医院住院部和玻璃幕墙建筑不适合采用这种照明方式。

2. 轮廓照明

轮廓照明（图5）是以黑暗夜空为背景，将光源沿被照建筑物形体和装饰细部安置，把建筑物的轮廓勾画出来。它常使用串灯、霓虹灯、美耐灯、导光管、通体发光光纤灯、线性灯饰等器材进行照明。

3. 内透光照明

内透光照明（图6、旺座现代城）是将光源安装在建筑物内，透过玻璃向外发光。常见的设计方式有室内灯光反射、光带支架照明和灯光直接向外照明等。建筑物内透光照明这种设计方式的最大特点是在达到立面景观照明效果的同时，利用室内的照明器节省费用，维修简便。内透光照明常用于商业或娱乐等服务性质的建筑（图7，德国斯图加特奔驰博物馆），特别是对玻璃幕墙结构这种照明方式最适合。但是由于玻璃的吸光和透光性，如果采用外打光的方式，不但不能照亮建筑物而且会造成大量的光污染。

著名的法国巴黎埃菲尔铁塔（图8），曾经设计外部泛光夜景照明。因为塔体高324米且结构透空，尽管使用数千瓦的泛光灯达，也很难将塔体上部照亮。后来经过研究使用了内透光照明方式，在塔体内部不同的高度均安装了内透光照明灯，使塔体从下到上均能照亮，形成气势恢弘的照明效果，成为法国巴黎的标志性建筑。

三 建筑立面照明设计的设计原则

（一）符合美学规律

一个优秀的绘画作品首先是要符合美学规律的，同样一个优秀的室外建筑照明作品一定也是符合美学规律的。建筑物的美学法是根据灯光照射的点、线、面，明与暗，动与静相结合的规律组合来表达建筑物的的几何美、层次感和立体感。例如点：光导纤维发光点均匀地布置在建筑曲面及球状的表面时，从不同的角度看，发光点的亮度和密度会有差别，形成建筑表面的立体感；线：建筑物的外形轮廊造型比较丰富时，可选用线状照明勾画表现；面：建筑物表面平直的部分，采用狭、中、宽光束泛光灯照明。同时还要缩小建筑物在亮度或颜色上与周围环境的差异，体现与周围灯光的和谐美。通过这三种平面构成中的要素运用，使整个建筑照明效果浑然一体。有时在建筑物的周围的灯具设施，会给行人和周围环境带来不利影响，可以将美学原则运用到灯具的设计中，将灯具设计成雅致的造型。同时在避免影响植物的正常生长且要便于维护管理的前提下，将其藏在大树的枝叶中，使其在白天和夜晚都能成为一个优美的小景观。例如，悉尼海岸边装置直径为600毫米球形透明灯罩的柱灯（图9），内置聚碳酸酯反光板，可以将光线反射到地面。透明度极佳的灯罩使人在白天几乎看不到它的存在，只是早晨和傍晚当太阳挂在半空的时候，金黄的色彩才会在灯罩上显现出来。

（二）减少眩光干扰，体现人性关怀

为了体现现代社会灯火阑珊的照明装饰效果，许多建筑的夜景照明艺术化处理使用了大量灯光。但由于灯具的安装位置、高度以及投射方向都可能形成眩光，影响了人们正常的夜间休息，同时也增加了社会安全隐患。因此，要对灯具的灯位、投射角度、投射方向三个方面进行调试。这种调试一般采用从下往上投和从外向建筑投光的方式。从下往上投光是为了使眩光的影响散射在空中，对街道行人及车辆受眩光影响率降低。从外向建筑投光时，建筑的边界处要有遮光处理，不要影响周围建筑照明。因此，在设计方案时应综合考虑布置并采取适当措施加以避免。我们游走在一个安全的光环境社会下，无论是在物质上还是心理上都能体现出人与灯光间的互动。

（三）节能环保设计原则

许多建筑物外立面大多采用功率大、亮度高的照明，导致用电量过高。因此在进行建筑里面照明设计时必须要考虑节能问题，尽可能使用长寿命、高光效的优质节能光源、灯具及设备，如LED、光纤及太阳能光电照明等。随着各地经济水平的不断提高，使用LED光源的场所比例会逐渐增多，首先LED光源具有体积小巧的优势，更容易隐藏在建筑构件之中。其次LED光源寿命相对较长，保证了灯具能在较长时间内免维护。另外，LED也具有低功耗的优势，使用LED 光源不仅仅是要替换传统光源， 更利用其独有的特点来创造出专属于它本身的照明设计及构造方案。现在，太阳能光电技术在世界照明同样也引起了极大的关注，例如从2000年德国汉诺威世博会到2005年日本爱知世博会上，太阳能发电技术初露头角，直至2010年上海世博会，园区才大量使用太阳能新能源，这种大洋能发电产品被大量运用到中国馆及主题馆上。例如主题馆（图10）不仅是亚洲最大的无柱展馆，而且它还具有世界上单体面积最大的太阳能屋面，面积达30000㎡。它大面积采用太阳能电池组件来当幕墙和采光顶，所以电池技术满足抗冰雹、雷击、风化的系数，保证了建筑安全。同时，主题馆年发电量超过280万度，是四五千户普通家庭一年的用电量，也是目前太阳能覆盖率最高的单体建筑。太阳能发电技术的优点是不会造成环境污染，使用这种高端科技产品可以满足人们对能源的需求。

四 我国建筑立面照明设计的发展趋势

随着社会经济的发展与建筑科学的进步，传统的建筑照明受到了时代的强烈冲击。我国就整体经济发展来看，城市的照明发展依然会逐步走向均衡的状态，人们更加追求高效和舒适的建筑照明，表现在：

（一）由单一照明向多层次转变

建筑照明的方法将主要从泛光照明、轮廓照明和内透光照明过渡到根据建筑特征和建筑照明表现的需要，选择合适的多种照明手法组合运用的形态（图11喜来登酒店）。因此想要获得优美的艺术观赏效果，常常需要多种照明方式相结合。例如南京秦淮河两岸建筑在轮廓照明的基础上增加了投光照明，具有很高的艺术观赏效果。

（二）强调技术与艺术相结合并逐步向艺术化过渡

随着人们对建筑照明的关注度提高，照明的技术和艺术水平也逐步提高，城市夜景将越来越美，艺术构思创新完美、灯光表现完整到位、节能环保和谐统一的建筑照明也将会越来越多。建筑照明强调建筑的是视觉效果，以及建筑灯光与观者的交流和互动，强调的是建筑的文化特质（图12）。因此，优秀的建筑照明作品必然是在科技与艺术结合下生成的产物，同时拥有高水平、高质量和高效能的照明效果的作品。

（三）注重照明心理学与人性化理念

照明心理学是根据普通心理学为基础，具有边缘科学性质的应用心理学的科学。它既要研究照明环境中人的心理活动及心理特征规律，又要研究照明环境创造者的行动和心理活动规律，并使两者的情感和意识倾向，实现信息交流和心理沟通。现代建筑（图13、14）照明要综合考虑人的视觉特征、舒适性、建筑和照明艺术和节能等因素，关注人性化理念。灯光是环境的一部分，营造一个安全的光环境也体现出人和环境的相互关系。

五 结语

随着我国照明技术的不断进步和人们对建筑照明的关注，我国在照明设计领域中必将有更大的发展空间，设计理念也必然向着绿色、低碳、节能、环保的方向发展，从而使我国建筑照明设计更加成熟、健康、和谐，既不脱离国际化大环境，同时又能符合我国国情和国内建筑立面照明发展的需求。总之，灯光照明是科学与艺术的结合，要逐步提高我国照明的文化层次，创造出精美绝伦的城市建筑照明效果。

参考文献：

[1] 赵振民，《照明工程设计手册》，天津科学技术出版社，1984.10

[2] 魏文信，《室外照明工程设计手册》，中国电力出版社，2011

[3] 姜晓樱、侯宇，《光与空间设计》，中国电力出版社，2009

[4] 李农，《光改变城市——照明规划设计的探索与实践》，科学出版社，2010

[5] （日）Landscape Design杂志社，《世界都市景观照明》，刘琪 刘云俊 译，大连理工大学出版社，2002.03

作者简介：

韩永红，西安工程大学服装与艺术设计学院环境艺术系系主任、副教授、硕士研究生导师。

杨媛，西安工程大学服装与艺术设计学院2010级设计艺术学专业，专业方向：室内设计。