融合——航站楼大空间照明设计中的功能与艺术

朱雅丽

(昕诺飞(中国)投资有限公司,江苏 南京 210000)

引言

航站楼是航空港中的主要建筑物，是保证飞机安全起降的基地和空运旅客、货物运输的集散地，航站楼大空间是航空港建筑中空间和面积较大的区域，是航站楼的重要组成部分[1]，同时，航站楼又是旅客活动的主要空间，航站楼室内环境品质好坏对旅客服务质量至关重要[2]。机场航站楼作为城市的公共设施建筑，它是一座城市的窗口，机场航站楼照明设计中除了满足旅客及工作人员的视觉作业需求还应通过灯光传递地方文化特色，打造具有地方文化特色的城市名片。

目前，针对机场航站楼照明设计已有学者开展了研究，缪海琳等[3]分析了航站楼的空间环境及照明要求并给出常见的照明方式，对各功能区域分别提出了一系列照明策略建议，但是文中针对机场航站照明仅仅提出建议策略，缺少实例描述，未能将理论应用至实践中；余娟等[4]通过调函及实测的方式对全国22个典型机场航站楼的用能与室内环境质量进行研究分析，指出在航站楼各用能设施中空调系统和照明系统运行电耗占比最大，夜间照明功率密度值过高是照明能耗的重要因素，并以北京大兴机场为例，指出LED灯具得使用是降低功率密度值得有效措施；钟世权[5]以广州白云国际机场二号航站楼办票大厅为例，采用直接照明方式的大功率LED投光灯+调节控制的方式在满足GB 50034—2013照度的要求时，其功率密度值小于标准中的目标值，通过现场检测和应用成果分析研究，为机场航站照明设计提供设计参考；林建海等[6]分析了LED灯具特点的基础上，将LED灯具代替传统灯具应用至浦东机场航站楼，对灯具节能效果的经济性进行了预测分析。邵民杰等[7]通过新建上海浦东国际机场二期航站楼，将照明设计理念融合至机场建筑大空间场所，结合建筑形态，采取间接/直接相结合的照明方式，打造了温暖亲切、安静安心整体设计主题的大空间照明；陈鹏俊[8]提出了以实测照度数据为依据新的智能照明控制系统方案,解决机场照明现存问题,获得更好的照明效果。

综上所述，目前机场航站楼照明设计更加偏重于满足功能性照明需求，设计理念倾向于满足空间照度值、功率密度值等参数指标。但是，机场航站楼是城市交通枢纽中重要的建筑物，直接关乎人们对于一座城市的印象，因此，本文以济南某民用机场机场为例，在满足功能性需求的前提下，同时融合机场照明设计中的艺术效果，通过照明赋能空间，传达地方文化特色，从而提高旅客的飞行体验。

1 现状分析

遥墙机场航站楼南北长465 m，宽50～120 m变化，屋顶最高点32.8 m，建筑形态犹如鲲鹏展翅，分为上下两层，一层为到达层，二层为出发层。出发层包含检票、安检、候机、登机等区域，航站楼24 h运营，立面大面积的玻璃幕墙及顶部的菱形天窗是室内光线的主要来源。当自然光无法满足室内光照时，主要依靠广告灯箱、商铺、以及投光灯具等人工光源进行照明。T1航站楼始建于2003年，2005年竣工验收，距今已有十几年，原设计中使用金卤灯投向屋顶通过屋面反射材质照亮空间的效果随着灯具的破损、光源的衰竭、屋面的陈旧导致反射系数降低等已完全无法满足机场运营的夜间照明效果。

为了保证旅客安全出行及工作人员视觉作业的功能性需求，机场运营部门添置了投光灯具进行补充照明，灯具添置过程中灯具色温不一致、灯具选择不合理以及排布不均匀导致机场大空间室内光环境舒适度较差，空间灰暗感较强，体现为后期添加的投光灯具眩光值过高，大空间背景亮度较低，对比之下LED大屏亮度过高，空间亮度分布不均。在T1航站楼出发层大空间依据《照明测量方法》(GB/T 5700—2008)选取6个测试点采用中心布点法进行照度测试，如表1和图1所示，6个选取的测试点中4个区域的照度值不满足《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)中所要求的办票大厅高于200 lx的要求。航站楼扩建即将投入使用区域选取2个点进行测试(见图2)，如表2所示，测试结果分别为301 lx及385 lx，符合平均照度值300 lx的标准，与T1航站楼原出发层大空间形成鲜明的明暗对比，因此，T1航站楼原出发层的照明改造迫在眉睫。

表1 T1航站楼原出发层大空间测试点

图1 T1航站楼原出发层大空间测试点Fig.1 Large space test points of original departure floor of T1 terminal building

表2 航站楼扩建即将投入使用区域测试点

图2 航站楼扩建即将投入使用区域测试点Fig.2 Test points of the area where the terminal expansion will be put into use

2 设计原则

2.1 功能性照明

良好的光环境是航站楼得以高效运行的有力保障，优质的夜间光环境离不开高品质的光源及合理的灯具布置，选择高光效、高显指、低眩光的光源及通过科学的计算满足机场大空间中国标所设定的照度值、功率密度值等是航站楼大空间良好光环境的基础。机场大空间一般采用直接照明、间接照明、混合照明的方式，间接照明的优势为空间效果好、舒适性高、眩光易控制；其劣势为由于经过反射进行照明，造成光能损耗较大，且照度均匀度难以控制。在遥墙机场T1航站楼大空间中由于顶面材质建设时间较长、较为陈旧，反射系数降低，因此在功能性的基础照明中采用直接照明为主辅助间接照明的方式进行室内光环境的营造。

2.2 提取地方文化元素的艺术性照明

济南别称“泉城”，因泉群众多、水量充沛，被称为天然岩溶泉水博物馆。泉水的潺潺流动，孕育着勃勃生机；泉币作为早期货币的一种形式，是一种财富的象征，而货币的本质也在于流通；同样，航站楼中的人流涌动，机场庞大的吞吐量更是一座城市兴盛的体现。因此，在航站楼的设计中，引入“水流”的概念进入航站楼室内大空间照明中，通过LED灯具结合控制系统来展现航站楼建筑特征及地方文化特色，强化视觉认知，提升旅客空间体验，打造具有特色的济南城市名片。

3 实现方式

3.1 基于直接照明的方式保证机场航站楼大空间视觉作业需求

适当的照度水平、舒适的亮度分布、宜人的光色和良好的显色性是优良室内照明的重要因素[9]。使用高品质LED光源下照是打造明亮均匀的航站楼大空间整体照明环境的有效照明方式。通过高光效、低眩光、高显指的灯具结合合理的照明方式是航站楼大空间功能性照明的基础。直接照明一般是由排列在顶棚上的若干照明灯具组成，直接照明的优势为充分利用光能、均匀性高、节能效果明显。一般情况下，顶棚灯具的排列为大功率结合顶部结构有序排列，这样直接照明的方式在多个机场大空间中均有所使用，如北京首都国际机场改造、海口美兰机场、哈尔滨太平国际机场等。

在本案例中，结合建筑结构特征、灯具的安装及钢结构的承重因素，分别采用高功率筒灯、投光灯具两侧投光的方式进行模拟。

3.1.1 高功率筒灯下照

兼顾施工成本因素，将大功率筒灯以满天星的形式均匀布置在航站楼大空间顶部将会造成施工难度高、成本增加等问题。因此，将灯具安装在建筑横梁钢结构上，使用102 W筒灯并以4个为一组排布的方式进行布置，如图3所示。由于横梁与横梁之间的间距跨度较长，在照度模拟中，出现灯具下方照度过高、横梁之间照度值偏低，具体体现为横梁下方可达到照度500 lx以上，横梁与横梁之间的照度值不足100 lx，以售票大厅(图4)及安检区域(图5)为例，售票大厅平均照度200 lx，灯具横梁下方照度值500～680 lx，钢结构横梁中间照度值30～50 lx之间；安检区域平均照度值467 lx，灯具横梁下方照度值均在500～700 lx，横梁中间照度值30～50 lx之间，从计算结果显示，空间均匀度欠佳。

图3 航站楼大空间顶部4个筒灯一组排布方式Fig.3 Group arrangement of four downlights at the top of the large space of the terminal building

图4 筒灯照明方式下售票大厅伪色图Fig.4 Filled ISO contour of ticket hall under downlight

图5 筒灯照明方式下航站楼安检区伪色图Fig.5 Filled ISO contour of security inspection area of terminal building under downlight

3.1.2 投光灯照明方式

大功率筒灯下照的照明方式，具有眩光值低，灯具美观性高的特征，但是由于其光源定向性，光源所照射的面积受灯具安装的位置所限定，投光灯具安装在建筑的两侧投向中间区域则可以通过调节投光灯的投射角度满足所需区域的照度及均匀度要求，如图6所示。根据不同区域实现不同的照度值同时结合《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)中所规定的照度值要求，满足出发大厅照度值200 lx，安全检查区域照度值500 lx，售票大厅照度值200 lx。投光灯照明方案可以把灯具有效的投射进需要照射的区域，在本项目中，相比筒灯悬挂于横梁的方案而言，投光灯从两侧投射所产生的工作面及地面照度均匀度更高，但不可避免眩光的产生。以售票大厅及安检区域为例，使用Philips clxarea软件进行模拟，售票大厅平均照度值218 lx，照度均匀度0.5(最小照度与均匀度之间的比值)，如图7所示；安检区域平均照度值489 lx，照度均匀度0.6(最小照度值与均匀度之间的比值)，如图8所示。由此可见，投光灯照明方式在航站楼大空间的使用中可以满足航站楼照度、显色性及均匀度的需求，但由于光源功率较大、光源较为集中，不可避免眩光的产生，对灯具进行防眩处理，添加防眩罩是改变投光灯照明方式所带来的不适眩光的有效方式。

图6 灯具安装于建筑横梁两侧Fig.6 The lamps are installed on both sides of the building beam

图7 投光灯照明方式下售票大厅伪色表现图Fig.7 Filled ISO contour of ticket hall under floodlight

图8 投光灯照明形式下安检区伪色表现图Fig.8 Filled ISO contour of security inspection area of terminal building under floodlight

3.2 色彩的使用营造具有地方文化特色的光艺术氛围

不同波段的光谱对应着不同的色彩，不同颜色的光对人们的视觉作用除了体现在影响人的视觉神经以外，对人的心理也会产生不同的影响。色彩的种类纷杂众多，从色彩心理学及文化的角度上来讲，每种色彩在特定的环境中，基本上都代表了一定的文化含义，使人联想起不同的内容[3]。在本项目中，汲取泉水的色彩元素，通过在建筑横梁处使用线性灯具安装至三角横梁底部向上对屋面进行投射，洗亮横梁空间架构，如图9所示。同时，在中间岛得上方使用高功率宽光束投光灯具，对顶棚进行洗亮，形成明亮均匀得光环境，如图10和图11所示。配合智能照明控制系统，提取蓝色及白色具有代表“泉水”的色彩元素营造空间艺术氛围的同时传递地方文化特色，从而使照明效果更加富有内涵及文化性。

图9 线条灯安装示意Fig.9 Installation of line lamp

图10 泛光灯具洗亮大空间顶部立面示意图Fig.10 Top elevation of large space for floodlighting

图11 泛光灯具洗亮大空间顶部平面示意图Fig.11 Top plan of large space for floodlights

图12 国际办票大厅测试点Fig.12 Test points of international ticket hall

4 效果呈现与照度实测

综合前期方案的设计，灯具的多次的试灯以保障照明的效果，严谨考虑施工作业的可行性，最终在建筑三角横梁的底部安装DC24V/RGBW 3 000 K/50D/24 W线性洗墙灯投射三角腔体，从而实现室内空间的艺术性照明氛围。同时，在三角横梁两侧及中间位置安装带有眩光罩的投光灯具，通过直接照明的方式保证航站楼空间的功能性照明。试灯过程中，可变色洗墙灯具可以通过照明控制系统实现颜色的变幻；Tango LED 500 W 投光灯具安装于建筑横梁之上，同时对局部区域进行照度测试。为了保证功能性照明效果，同时不影响机场的日常运营，采用中心布点法[10]在国际办票大厅选取其中一跨进行样灯测试，如图12所示。结合图12，以大厅东西方向分为8个区域，每个区域布置A、B、C、D、E、F点，使用Luxseeker灯光捕手进行测量，测量结果显示照度基本满足GB 50034—2013[11]中的要求，如图13所示。所有灯具安装完毕后，航站楼大空间照明改造后夜间运营照明环境有显著提升，空间舒适感提高，根据中心布点法对国内检票大厅进行区域照度实测，结果显示灯具下方照度值可达到250 lx左右，两跨之间得照度值可以180 lx以上，如图14所示。根据描点式亮度测量法对室内统一值测量，均可满足眩光值小于22的国标要求。改造后航站楼大空间照度均匀度显著提高，不适眩光的问题得以改善，如图15所示。遥墙机场航站楼的照明改造很大程度上提升了人们交通出行的体验。照明工作者于2021年6月8日20：00—24：00对50名乘客及工作人员进行满意度调查，调查结果显示，百分之八十以上得乘客及工作人员对机场改造均为满意，其中一位建筑设计师乘客表示，顶部得艺术照明不仅可以反映济南的地方文化特色，同时这种间接的照明手法，可以很好的缓解飞机延误所旅客所造成的焦虑。

图13 国际办票大厅照度测试值Fig.13 Illumination test value of international ticket hall

图14 灯具完毕后国内检票大厅照度测量的点位及实测照度值Fig.14 Illuminance measurement points and measured illuminance values of domestic ticket hall after lamps are finished

图15 国内办票大厅实景照片Fig.15 Photo of internal ticket hall

5 结束语

使用高品质的灯具结合合理的灯具布置，通过精确的计算来满足室内空间照度值、均匀度、眩光值等指标，营造明亮舒适的光环境是航站楼在夜间得以持续运营的有效保障。光源的不断变革，室内照明已不仅仅局限于自然光褪去后对白天状态的延续。航站楼大空间室内照明设计应在维持功能性照明的基础上结合艺术照明的手法，通过光作为艺术媒介语言，实现空间功能、协助表达空间特色乃至传递地方文化的特征。