Искусственное освещение города

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический

университет им. И. Я. Яковлева»

 

Кафедра теории и методики дошкольного образования и домоведения

 

 

 

Искусственное освещение города

 

 

Выполнила: студентка

4 курса, группы «Д»

ФДиКПиП

Давыдова Р. А.

Научный руководитель:

Лукичева О. М.

 

 

 

 

Чебоксары 2011

Содержание

Введение

Глава 1. Значение искусственного освещения в архитектуре города

1. Проектирование осветительных установок.
2. Правила и нормы искусственного освещения
3. Основные задачи уличного освещения

Глава 2. Освещение городов

2.1. Основные компоненты искусственной световой среды города

2.2. Элементы освещения городов

2.3. Освещение улиц города Чебоксары

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Искусственное освещение с каждым годом приобретает все большее значение в жизни современного города, в его архитектуре и благоустройстве. Уличное движение, учреждения культуры, отдыха, развлечений, торговли, информация рекламного характера – все это в той или иной степени обеспечивается искусственным светом, который принимает самые разнообразные формы. Светящиеся точки и пятна, линии сложного рисунка, полоски крупного размера, динамика, многообразие цвета – таков далеко не полный перечень современных форм искусственного света, применяемого в городе.

Технические средства освещения  в последние годы значительно усложнились, многообразней стала техника управления городским освещением. Появились и активно внедряются новые типы ламп накаливания, различные типы газоразрядных источников света с использованием и без использования люминесценции, световые приборы сложной конструкции. Можно с уверенностью сказать, что использование средств автоматики и электромеханики изменили хозяйство городского освещения.

За последние два-три десятилетия искусственное освещение стало неотъемлемым элементом градостроительства, особенно это заметно при создании новых и реконструкции старых городов. В связи с этим появилась необходимость в теоретическом осмыслении вопросов, связанных с его проектированием в архитектурно-художественном, светотехническом, электротехническом и экономическом аспектах.

Следует отметить, что  сегодня практически отсутствуют  установленные или утвержденные положения по архитектурно–художественным вопросам городского освещения и научные разработки в данном направлении появляются достаточно редко. Поэтому решение этих вопросов на практике часто имеет случайный характер, не имеет ясно поставленной цели и четких задач; осветительные установки нередко выполнены на низком художественном уровне, иногда с некритическим подражанием приемам устройства световой рекламы в городах развитых стран. Поэтому темой нашего исследования стало «Искусственное освещение города».

Объектом здесь выступает освещение, а предметом искусственное освещение города.

Цель работы – изучение практических навыков по экспериментальной оценке качества освещения, по проектированию и расчету систем искусственного освещения.

Задачи для осуществления данной цели:

1. изучение нормативно-технических требований к освещению, принципов нормаирования;
2. описание организационных, нормативно-правовых, экономических, научно-технических и технологических мероприятий, обеспечивающих рост энергоэффективности;
3. решение проблем связанных со снижением потерь в электросетях;
4. выявление условий для привлечения инвестиций для внедрения энергосберегающих технологий.

В нашей работе мы рассмотрим виды световых конструкций, связанных  с освещением городских комплексов: проезжей части улиц и площадей; указателей и сигнализаций городского транспорта и пешеходов; архитектурных сооружений; монументов и фонтанов; наружных витрин магазинов; рекламных, агитационных и информационных сооружений, а также освещение парков, бульваров и других мест городского отдыха.

Работа состоит из двух глав, введения, содержания, заключения, литературы и содержит 6 рисунков.

 

 

 

 

Глава 1. Значение искусственного освещения в архитектуре  города

1.1.  Проектирование  осветительных установок.

Многообразная жизнь  современных городов продолжается не только при солнечном свете, но и в вечернее и ночное время, а некоторые важнейшие процессы городской жизни достигают особого напряжения именно вечером, при искусственном освещении. Для наших широт с коротким зимним днем проблема искусственного освещения становиться наиболее актуальной.

Самое интенсивное движение транспорта и пешеходов в часы пик приходится на утреннее и вечернее время, когда необходимо дополнительное освещение. Учреждения массового питания и бытового обслуживания(магазины, столовые, кафетерии, ремонтные мастерские и т. п.) наиболее загружены в первые часы после окончания рабочего дня.

Вечер – время отдыха, прогулок и развлечений. Посещение  театров, кино, концертных залов, ресторанов, проведение спортивных занятий, гуляний – все это повседневно происходит, главным образом, тогда, когда отсутствует солнечный свет и требуется искусственное освещение. Однако в современном городе оно служит не только для этих целей, но и для создания определенного удобства и комфорта жителей города.

Мощные средства современной  светотехники и их квалифицированное архитектурно-художественное применение позволяют создать рекламу, информацию и агитацию такой большой силы воздействия, какую невозможно создать при дневном свете никакими другими художественными средствами – живописью, скульптурой, музыкой.

С давних времен у многих народов гуляния, карнавалы и  другие празднества сопровождались различными видами иллюминации: кострами, плошками, факелами, фонарями, а позднее  фейерверком. И в наше время массовые празднества – фестивали молодежи, массовые гуляния, спортивные праздники, дни города и республики сопровождаются разнообразными световыми эффектами, для создания которых применяются мощные пиро- и электротехнические средства, которые производят сильнейшее впечатление на фоне темного ночного неба. Исторический опыт световых праздников, отдельные их элементы используются во всех видах освещения современного города, особенно в рекламе [4,5].

Современная световая реклама  своей яркостью, цветом и динамикой  вносит совершенно новый элемент  в архитектуру вечернего города, который является многофункциональным: служит не только осветительным целям, но и эстетическим, рекламным. Масштаб современной световой рекламы по отношению к отдельному зданию заставляют считать ее необходимым и важным элементом в архитектуре города, который, по словам специалистов, нельзя решать самостоятельно, необходима органичная связь каждого строения с архитектурой улицы, города.

Однако, как показывают исследования, в современных городах решения световой рекламы отдельных зданий часто не связаны с архитектурой районов и города в целом. В отечественной практике это явление имеет место при устройстве световой рекламы на ранее построенных зданиях. Следует отметить как положительный фактор, что в отечественных крупных городах, особенно в Москве и Санкт-Петербурге, световая реклама контролируется городскими архитектурно-планировочными организациями, и с каждым годом влияние архитектурного контроля возрастает.

Большое значение в создании архитектурного образа современного вечернего  города имеют здания нового типа, особенно те, которые функционируют в вечернее время. Огромные светящиеся полосы окон в современных многоэтажных зданиях занимают нередко большую часть фасадов. Сплошная полоса ярко освещенных витрин магазинов на торговой улице, ярко освещенные выходы в кинотеатры, рестораны и кафе – все это новые элементы архитектурного образа современного ночного города.

В результате совместного  действия всех элементов искусственного освещения (проезжей части улиц, рекламы, витрин, сооружений, фасадов зданий) архитектура города в вечернее время в целом приобретает совершенно особую, специфическую обязанность, характерной чертой которой является фрагментарность.

При искусственном освещении можно выделить, прежде всего, группы зданий или отдельные здания, или даже некоторые их части, освещение которых необходимо исходя их практических соображений. И как последствие этого – архитектура зданий, сооружений и всего города зрительно искажается, нарушается ее целостность [10].

В противовес этому появилось стремление выделять светом, показывать при помощи искусственного освещения архитектурные сооружения, либо группы зданий, имеющие большое градостроительное или историческое значение, памятники архитектуры или наиболее интересные примеры современной архитектуры. И все же при помощи искусственного освещения  невозможно воссоздать вечером архитектуру ни всего города, ни его части, значительной по размерам.

Следует выделить два  основных обстоятельства, препятствующие этому. Во-первых, чисто природное: никакими искусственными средствами нельзя высветить ночное небо так, чтобы оно стало похожим по свету на дневное, поэтому ночью черный фон для архитектуры неизбежен. Во-вторых, это обстоятельство экономического порядка: чтобы ночью создать близкую к дневной освещенность фасадов, поверхности улиц и площадей, необходимы такие большие затраты электроэнергии, которые непосильны даже в самых развитых странах. Если даже это и оказалось бы возможным, все равно был бы потерян специфический эффект, на котором основано воздействие искусственного света, эффект контрастности яркого, цветного света с темным фоном ночи.

Таким образом, мы хотим отметить, что устройство искусственного освещения современного города является трудной градостроительной задачей, многообразность которой определяется функциональной службой освещения, ее архитектурно-художественным содержанием, сложностью свето- и электротехнических средств, а также необходимостью затрат больших количеств электроэнергии для питания мощных осветительных установок.

И без правильного решения этой задачи, всех элементов искусственного освещения, органически связанного со всеми основными градостроительными функциями, современная архитектура города, крупнейших общественных сооружений, площадей и улиц потеряла бы в вечернее время выразительность. Те архитекторы-градостроители, которые к искусственному освещению города относятся как к чисто инженерно-технической проблеме, лишают себя одного из сильнейших современных средств художественной выразительности и подвергают искажениям архитектурный облик города.

Вслед за этим, мы считаем, что архитектурно-художественное решение вечернего города в целом и его частей необходимо принимать при проектировании (с самого начала) одновременно с инженерным решением, разрабатывая при этом все чисто функциональные и архитектурно-художественные задачи.

Еще в начале двадцатого века в творческой деятельности архитекторов появилось новое направление, рожденное сложностью и многообразием жизни современного города и развитием светотехнической науки и промышленности, – разработка архитектурных задач освещения современного города. В настоящее время она требует всемирного внимания архитекторов-градостроителей и архитектурно-проектных организаций.

По мнению А. И. Дамского центральная эстетическая проблема процесса формирования световой среды города и световой архитектуры объектов – взаимодействие искусственного света с архитектурной формой в четырех основных ее видах или категориях (пространство, объем, пластика, цвет), в результате которого образуются светопространство, светоформы, светопластика и светоцвет с новыми визуальными качествами (рис. 1).

 

 

 

Рис. 1. Схема взаимодействия искусственного света с архитектурной формой.

Как видно из рисунка 1, городские пространства подразделяются по функциональному признаку на транспортные и пешеходные с внутренней дифференциацией тех и других. Другие категории архитектурной формы – объем, пластика и цвет – характеризуют материальные объекты, физически формирующие городские пространства (здания, сооружения, земля, малые формы, деревья и т.п.). Эти формы можно подразделить на искусственные и природные (ландшафтные). Художественные качества объектов целенаправленно выявляются, как правило, установками архитектурного освещения, поскольку случайная засветка фасадов осветительными установками, предназначенными для других целей, приводит обычно к случайным эффектам и нежелательному искажению их облика.

Исследователи С. Г. Смирнов, Г. М. Кнорринг, А. И. Дамский и др. отмечают, что искусственное освещение городских пространств, формирующих их объектов и поверхности земли фрагментарно, избирательно, и в ближайшей перспективе принципиально не изменится. Оно осуществляется множеством источников света, являющихся первичными излучателями, и отражающих свет поверхностей, рассматриваемых в качестве вторичных излучателей, с различной яркостью, цветностью, светораспределением и кинетикой излучения. Каждый из первичных источников образует световое пространство, которое можно назвать элементарным светопространством (рис. 2) с более или менее четкими границами, которые прочитываются на земле и при определенных условиях в воздухе как световые конусы, сферы, цилиндры и т.п. [7-11].

Рис. 2. Оптическое формирование дискретных и линейных светопространств в транспортных и пешеходных зонах города путем объединения «элементарных» светопространств в «утилитарные».

Каждое элементарное светопространство, оптически сливаясь с соседними (при их наличии), образует более сложное по структуре утилитарное светопространство с разной степенью неоднородности по всем трем координатам. Рисунок светопространства прочитывается по освещенным фрагментам земли, по «световым тоннелям» улиц на «световом плане» города, воспринимаемом с высоко расположенных видовых точек. Реальное архитектурное светопространство вместе с утилитарным светопространством включает и эффекты вторичных излучателей – освещенных объектов, которые формируют трехмерную среду, - зданий, сооружений, деревьев и т.п. (рис. 3). Зрительно они наиболее значимы в эстетической оценке среды, чем первичные излучатели. В конечном счете, создание освещения есть оптическое формирование городского архитектурного пространства с прогнозируемыми светокомпозиционными параметрами.

Рис. 3. Оптическое формирование архитектурного светопространства путем освещения фасадов «ограждающих» его элементов (зданий, сооружений, деревьев) и включения в него утилитарных светопространств.

Две главные составляющие световые среды – «наполненное» светом пространство (светопространство) и освещенные объекты (светоформы) - пока весьма случайно «состыковываются» в проектах и в реальности по своим композиционным показателям из-за отсутствия методики и недостатка критериев их фотометрической и художественной гармонизации.

Вслед за этим мы считаем, что для оценки и прогнозирования светокомпозиционных параметров вечерней среды города необходимо иметь систему критериев, в которую могут быть включены как нормируемые светотехнические характеристики, так и не использовавшиеся ранее в наружном освещении, но известные светотехникам показатели количества света в городских пространствах, на земле и на поверхностях объектов, а также качества освещения, которое, как известно, определяется распределением света в пространстве, во времени и по спектру, контрастностью освещения и степенью слепимости светящих элементов. Этот диапазон светотехнических показателей может служить в любой проектно-концептуальной работе основой для выбора светокомпозиционных параметров, с помощью которых обеспечиваются зрительный комфорт и определенная психологическая атмосфера, необходимая масштабность и художественная выразительность световой среды.

Рис. 4. Критерии оценки искусственной световой среды города.

Система критериев включает: уровни освещения, определяющие светлоту и светонасыщенность пространства (количественный критерий), доминирующую цветность, кинетику освещения и структуру светового поля, от которой зависит качество и масштаб создаваемого светопространства.

 

 

1.2. Правила и нормы искусственного освещения.

В действующих нормах (СНиП) по проектированию искусственного освещения освещенность определяется уголовным размером объекта различения, контрастом его с фоном и коэффициентом отражения фона. Поверхности, обладающие рассеянным отражением, характеризуются не яркостью, а светностью фона или, зная порядок величины коэффициента отражения, освещенностью. Это значительно упрощает расчеты и измерения, так как рассчитать или измерить освещенность можно достаточно просто. Тем не менее необходимо помнить, что глаз реагирует все же не на освещенность, а на яркость рассматриваемой поверхности.

Угловой размер объекта зачастую оказывается затруднительно рассчитывать и измерять. Поэтому в основу нормы удобнее закладывать не угловые, а линейные размеры деталей, рассматриваемых с некоторого определенного расстояния. Общий уровень норм освещенности зависит от материальных и технических возможностей и непрерывно повышается по мере этих возможностей.

При прочих равных  условиях величина нормируемой освещенности устанавливается в зависимости  от того, какие приняты источники  света и система освещения. Люминесцентные лампы как более экономичные позволяют получить при той же мощности установки освещенность в несколько раз выше, чем лампы накаливания. Поэтому их используют как основной источник света для больших случаев, и нормы освещенности для люминесцентного освещения установлены значительно выше, чем при лампах накаливания.

Рассматривая системы освещения, выделим системы общие и комбинированные. В последнем случае требуемая освещенность рабочих мест достигается в основном с помощью местных светильников, концентрируя световой поток на рабочих поверхностях, а общее освещение пониженной мощности предназначается только для смягчения теней и освещения фона. Система комбинирования освещения более экономична, чем система одного общего освещения. Соответственно, для комбинированного освещения в СНиП приняты нормы значительно ниже, чем для общего освещения. Таким образом, в нормы искусственного освещения заложена тенденция повышать освещенность во всех случаях, когда ее можно увеличить за счет улучшения экономичности установки. Это характерно для трудового законодательства нашей страны, направленного на непрерывное улучшение условий жизни и труда людей [20, 22]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Основные  задачи уличного освещения

Освещение улиц и площадей является обязательным элементом освещения любого города. Что касается освещения витрин, реклам и других элементов, то оно может быть развито в большей или меньшей степени в зависимости от величины, характера и значения города и может, таким образом, дополнять обязательное освещение улиц и площадей.

На наш взгляд, главной задачей уличного освещения является обеспечение удобного и безопасного движения городского транспорта и пешеходов. Для этого освещаются проезжая часть улиц, тротуары, а также действуют световые указатели и световая сигнализация. Только совместная работа этих элементов освещения обеспечивает в современном городе безопасное интенсивное движение транспорта и пешеходов.

При проектировании электрического освещения улиц необходимо руководствоваться  «Указаниями по проектированию уличного освещения» (СН 278-64), а также К. Д. Памфилова «Типовые решения освещения улиц».

Все улицы, дороги, проезды и площади можно подразделить на 5 категорий: А, Б, В, Г, Д. Уровень освещения проезжей части улиц первых четырех категорий регламентируется по яркости сухих покрытий проезжей части в направлении наблюдателя, находящегося на оси движения транспорта. Кроме категории улиц  в городе при определении  уровня освещения принимается во внимание интенсивность движения транспорта. Нормируется также равномерность распределения яркости, т. е. отношение максимальной и минимальной яркости в зависимости от значения средней яркости.

К категории Д относятся  проезды и пешеходные дорожки  в микрорайонах, жилые улицы местного движения в районах малоэтажной застройки. Уровень освещения для улиц категории Д нормируется по минимальной горизонтальной освещенности – 0,2 лк. Средняя яркость непроезжей части улиц, дорог и площадей, примыкающих к проезжей части (тротуары, автостоянки и т. д.), должна быть не меньше половины средней яркости, указанной для этих дорог, улиц и площадей.

Кроме вопросов яркости  и освещенности проезжей части улиц и площадей в «Указаниях по проектированию уличного освещения» (СН 278 – 64) регламентируется ряд других, весьма важных свето- и электротехнческих, а также эксплуатационных показателей, и даются соответствующие рекомендации по их реализации. Такими показателями являются: высота подвеса светильников по условиям ограничения ослепленности, выбор наиболее экономичных типов светильников и источников света в зависимости от места их применения, размещение светильников на улицах и площадях, устройство общегородского, автоматического управления освещением и другие [21].

Уровень освещения на тротуарах улиц с магазина практически  всегда выше, чем на проезжей части, так как освещение витрин и реклам увеличивает яркость, главным образом, на тротуарах и незначительно влияет на нее в средней полосе улиц. Значительная разница в яркости витрин по сравнению с яркостью проезжей части часто мешает водителям правильно воспринимать то, что им необходимо видеть, так как их глазам приходится часто перестраиваться с большей яркости на меньшую, и наоборот. Это следует учитывать при проектировании витринного освещения.  Естественно, что повышение яркости проезжей части улиц, вызванное, главным образом, увеличением интенсивности движения, способствует и смягчению трудностей вождения машин, вызываемых яркостью рекламного и витринного освещения [16].

Основной задачей уличного освещения мы считаем создание достаточной яркости на проезжей части улиц и на тротуарах, т. е. на горизонтальной поверхности, однако важное значение имеет и освещение вертикальной поверхности стен, малых форм архитектуры и деревьев, расположенных вдоль улиц. Особое значение имеет боковое освещение на улицах с малым количеством магазинов, без значительной световой рекламы и световых витрин. Боковое освещение на таких улицах способствует повышению безопасности движения, создает световую перспективу улиц, развертывает ее зрительно. При отсутствии достаточного бокового освещения улица кажется темной, создается угнетающее впечатление. Освещенность вертикальной поверхности зависит от характера светораспределения светильников, применяемых для освещения улиц. Наиболее рациональны светильники, которые основную часть светового потока распределяют вниз, а некоторую часть в стороны, но не вверх.

В связи с растущей интенсивностью движения городского транспорта и пешеходов все большее значение в городском освещении приобретают  световые указатели и сигнализация. В ряде городов эти элементы городского освещения появились только в последние годы и развиваются, обретая все новые светотехнические и архитектурные формы [13,14].

На наш взгляд, светильники уличного освещения, а также светосигнальные приборы и указатели должны обладать некоторыми противоположными свойствами: светильники – создавать необходимую освещенность и при этом быть минимально яркими; светосигнальные приборы и световые указатели – не создавать освещенности, но быть хорошо видимыми в сложной световой обстановке ночного города с большого расстояния, не создавая слишком резкого света.

Таким образом, центральная эстетическая проблема процесса формирования световой среды города и световой архитектуры объектов – взаимодействие искусственного света с архитектурной формой в четырех основных ее видах или категориях (пространство, объем, пластика, цвет), в результате которого образуются светопространство, светоформы, светопластика и светоцвет с новыми, иными чем днем, визуальными качествами. Главная задача уличного освещения – обеспечить стабильное, удобное, безопасное движение городского транспорта и пешеходов, для чего необходимо освещение проезжей части улиц, тротуаров, а также световых указателей и световой сигнализации. Можно сделать вывод, что только совместная работа этих элементов освещения обеспечивает в современном городе безопасное интенсивное движение транспорта и пешеходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Освещение  городов

Как отмечалось в первой главе, в городе в вечернее время необходимо обеспечить наилучшие световые условия. Современная светотехника предоставляет огромные возможности в этом отношении, однако при выполнении осветительных установок необходимо придерживаться общих принципов устройства рационального освещения, а также требований для использования отдельных элементов наружного освещения.

Разделим осветительные установки на улицах города на следующие группы: уличное освещение, специальное освещение фасадов зданий, освещение садов и бульваров, световая реклама и освещение витрин. Все перечисленные группы наружных осветительных установок не изолированы друг от друга, а работают в непосредственной близости и взаимодействии друг с другом. Так, например, фасад какого-либо здания, имеющего специальную подсветку, освещается от светильников уличного освещения и от рекламных надписей и витрин, расположенных напротив и т. д. Поэтому взаимной координации отдельных частей и единству архитектуры и светового оформления города должно быть уделено особое внимание, поскольку световое оформление города должно всегда создаваться как часть гармоничной композиции его вечернего облика [15].

Мы считаем, что для светового оформления городской магистрали необходимы следующие условия:

- распределение светильников уличного освещения, учитывая их тип, параметры, а также высоту и конструкцию опор;

- выявление возможности витринного освещения и степень его влияния на освещение тротуаров и проезжей части улицы;

- учет специального освещения фасадов отдельных зданий исторического или художественного значения; световых реклам, размещенных на крышах и фасадах зданий, определение их примерных размеров и цветности; учет освещенности садов и бульваров, входящих в ансамбль улицы.

Создание проекта с графическим изображением всех источников света на плане улицы условными знаками, причем для наглядности необходимо выполнить несколько ночных перспектив улицы. Следует помнить, что архитектурное решение освещения улицы зависит не столько от уровней освещенности, сколько от гармонического сочетания и стилевого единства отдельных частей осветительной установки и от степени уменьшения блескости в поле зрения [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Основные компоненты искусственной световой среды города