Инсталляции на светильниках ТМ IMLIGHT стали учебными материалами для будущих строителей.
Облик современной городской среды, несомненно, формируется архитектурными сооружениями, которые в светлое и темное время суток предстают в совершенно разном виде. Искусственное освещение создает неповторимую картину – однако, этот архитектурный инструмент требует чрезвычайно грамотного и осторожного обращения. Моделирование архитектурного освещения при помощи BIM-технологий позволяет оптимизировать этот процесс. На сформированной 3D модели путем сравнения различных вариантов можно выбрать принципиально лучшую схему, наиболее выразительно подающую объект.
Свет в архитектуре является одной из основных причин, благодаря которым человек воспринимает объем зданий, сооружений, ансамблей должным образом. В светлое время суток – это естественное освещение, в темное время – искусственное.
Благодаря приемам архитектурного освещения, свет может не только выделить объем в пространстве, но и сложить художественный образ ночного города. Моделирование такого сложного и многогранного элемента архитектурного облика, как искусственное освещение, невозможно без знания основополагающих принципов.
Городская среда, состоящая из различных функциональных зон: административно-общественных центров, жилых районов, промышленных территорий, рекреаций, в силу этого отличается значительным разнообразием форм и объемов. Проектирование архитектурного освещения любой части города основывается на использовании нескольких основных приемов освещения: общее заливающее, акцентное, прием световых фасадов, контурное, световая графика.
Более целостное восприятие объекта в темное время суток дает общее заливающее освещение (рис. 1). Из-за большой яркости светового луча на всей площади фасада образуется масштабная световая сцена. Данный прием освещения определяет приоритет архитектурного объекта в пространстве, подчеркивая его монументальность и значимость. Часто применяется для освещения крупных административных, общественных зданий, групп объектов, а также памятников и скульптур. Для этого используются прожекторы большой мощности с углом раскрытия от 30 до 90°. Прожекторы выносятся на определенное расстояние от здания и устанавливаются на специальные опоры.
Рис. 1 – Пример общего заливающего освещения фасада.
Прием локального освещения (рис. 2) основан на использовании ряда прожекторов небольшой и средней мощности, с углом раскрытия 8 – 30°, для акцента на отдельных элементах фасада (освещение колонн, пилястр, карнизов и т. п.). Данный прием используется на объектах как классического типа, так и современной архитектуры, памятников и монументов.
Рис. 2 – Пример акцентного освещения.
Фасады современных зданий имеют большую площадь остекления. Это дает возможность использовать прием светящихся фасадов, устанавливая световые приборы с углом раскрытия 60 – 90° внутри помещений и создавая масштабную сцену мягкого свечения исходящего изнутри здания (рис. 3).
Рис. 3 – Пример светящихся фасадов.
Прием контурного освещения фасада состоит в очерчивании четко выраженных граней объема (рис. 4). Убедительный акцент создается благодаря подчеркиванию светодиодной линией контура здания или отдельных элементов фасада.
Рис. 4 – Пример контурного освещения.
Прием световой графики (рис. 5) является наиболее современным в архитектурном освещении. Применение светографического рисунка позволяет создавать на фасаде динамичные световые сцены, способные выделить и акцентировать в пространстве города крупные, значимые объекты. Такой метод в основном используется при освещении объектов бизнес-инфраструктуры, так как способствует привлечению внимания даже на значительном удалении.
Рис. 5 – Пример световой графики.
Приведенное многообразие приемов архитектурного освещения – разумеется, с возможными комбинированными решениями – вкупе с индивидуальностью каждого освещаемого объекта приводит к значительному усложнению процедуры получения требуемого результата. В то же время, невозможно представить себе решение данной проблемы непосредственно на натурном объекте – путем подбора различных прожекторов и изменения их параметров, мест расположения и т.д. С трудом представляется и полноценная работа с макетом. Разумеется, для нахождения оптимального решения наиболее рационально компьютерное моделирование.
Предтечей BIM-систем (Building Information Modeling) были CAD-системы (Computer-Aided Design). Само название последних говорит лишь о помощи компьютера проектировщику, о проектировании с применением некоторых компьютерных технологий. Роль CAD-систем в начале их развития сводилась лишь к использованию в качестве «электронного кульмана» – инструмента для черчения, при помощи которого проектировщик выполнял те же операции, что и за чертежной доской с рейсшиной. Эволюция проходила постепенно – от частичного и полноценного использования 3D моделей до BIM, всеобъемлющих моделей, при создании которых роль компьютера не ограничивается лишь предоставлением ограниченного инструментария, а, скорее, проектировщик становится помощником BIM-системы – с задачей контроля правильного введения исходных данных для дальнейшего автоматизированного процесса проектирования.
В этих условиях выделилось отдельное направление – рендеринг, позволяющее на основе созданной 3D-модели здания получать максимально реалистичные фотоизображения, практически неотличимые от натурных. При этом предназначенная для рендеринга 3D-модель могла содержать элементы ландшафтной архитектуры, ситуационные составляющие и т.д. Естественное освещение моделировалось по принципу бесконечно удаленного источника света (Солнца) с изменяемой интенсивностью. Вводимые в модель искусственные источники света помимо расположения уже отличались различными параметрами – цветовой температурой, углом раскрытия, силой светового потока и т.д. На этих предпосылках и строится моделирование архитектурного освещения. Существует несколько рендеров, реализующих алгоритмы расчёта глобального освещения: Maxwell Render, Brazil R/S, V-Ray, RenderMan и т.д. Причем в последнее время осуществляется переход на физические модели, в которых распространение света при рендеринге просчитывается как для волны, согласно соответствующим физическим законам, что значительно упрощает работу и позволяет исключить множество сложностей при настройке модели освещения, свойственных фотонным моделям.
Таким образом, сегодня в руках проектировщиков имеются мощные средства визуализации, являющиеся составными частями BIM-систем. Рассмотрим несколько примеров моделирования архитектурного освещения с использованием этих инструментов. Многофункциональный центр «Аква-сити» в г. Южно-Сахалинск представляет собой довольно простое с точки зрения архитектуры сооружения. Однако, за счет имеющегося большого процента остекления, рационально использование приема светящихся фасадов. К поэтажным перекрытиям, внутри здания крепятся световые приборы, за счет этого создается плавная цветная заливка. Объем комплекса подчеркивает контурное освещение, реализованное гибким неоном, определяя основные грани. Этим же типом светильника сделан акцент на перекрытие второго уровня, символизируя принцип золотого сечения, разбивая здание в вертикальной плоскости на две части. Таким образом, здание в темное время суток за счет грамотно подобранного освещения выглядит значительно выразительнее, чем при естественном свете (рис. 6).
Рис. 6 – Прием комбинированного освещения фасадов на примере многофункционального центра «Аква сити» в г. Южно-Сахалинске.
Строящееся десятиэтажное здание отеля Mercure, расположенное в самом центре культурной и деловой жизни Саранска, будет одним из формирующих его архитектурный облик. Помимо соседства нового здания с исторической застройкой города, при проектировании освещения необходимо учитывать современные решения фасада в стиле «хай-тек», а также бизнес-задачи, стоящие перед коммерческим объектом. Архитектурное освещение гостиничных комплексов имеет ряд принципиальных особенностей. Во-первых, образ отеля заранее должен вызывать у постояльцев чувство комфорта, но при этом привлекать внимание, подчеркивать статус и выделяться среди прочих объектов городской инфраструктуры. Во-вторых, независимо от архитектурного стиля здания фасадное освещение должно быть спроектировано таким образом, чтобы свет с улицы не раздражал постояльцев отеля. Опираясь на перечисленные принципы, мы создали световой дизайн отеля, в техническом проекте которого задействовано порядка 270 LED-прожекторов нейтрального белого свечения, производства Компании IMLIGHT. Специально для этого проекта корпуса всех приборов были покрашены в белый цвет по RAL9003 (рис. 7).
Рис. 7 – Комбинированное освещение фасадов отеля Mercure в г. Саранске.
Культовые постройки, особенно кафедральные соборы, являются, как правило, главными доминантами архитектурных ансамблей города. Их освещение в темное время суток выглядит наиболее эффектно. Как правило, это достигается использованием прожекторов принципиально различающихся по типу для различных классических элементов фасада. Так, например, для освещения колонн и пилястр Спасского Кафедрального Собора в Пензе использованы прожекторы средней мощности с углом раскрытия 15°; для фронтонов – линейные прожекторы, которые создают равномерный градиент света. Помимо акцентов для общей заливки фасадов, на определенном расстоянии установлены опоры, на которых крепятся группы прожекторов для создания яркого светового потока с углом раскрытия луча 60-90°. Освещение куполов осуществлено благодаря светильникам, закрепленным на кровле. На прилегающей территории существует система ландшафтного освещения, реализуемая путём использования парковых светодиодных прожекторов (рис. 8).
Рис. 8 – Прием комбинированного освещения на примере Спасского Кафедрального Собора в Пензе.
Жилые здания, как правило, не нуждаются в чрезмерном архитектурном освещении, так как это создает дискомфорт для жильцов. Могут освещаться различными приемами входные группы, стилобат (при его наличии), парапетная часть. В качестве примера – акцентное освещение жилого комплекса «Тавла» в г. Саранске (рис. 9).
Рис. 9 – Прием акцентного освещения на примере жилого комплекса «Тавла» в Саранске.
Как уже отмечалось, для каждого здания, имеющего свои характерные черты, используются различные приемы архитектурного освещения и типы прожекторов. Например, группа зданий ООО «Ликероводочный завод «Саранский», состоящая из сооружений индустриальной параллелограммной архитектуры (рис. 10). Корпус с центральной вывеской на кровле играет роль объемной доминанты. Для акцентирования приоритета данного здания применяется общее заливающее освещение фасадов с помощью связки нескольких светильников, с углом раскрытия 60°, закрепленных на выносных опорах. По такому же принципу освещается и ряд других корпусов завода, но с меньшей интенсивностью свечения. Световые приборы линейного типа установлены на фасадах здания с более сложной пластикой, для освещения архитектурных элементов. Освещение ограждения территории выполнено расстановкой светильников (15°) на каждый столб, а также промежуточный элемент секции для придания световому рисунку ритмичности.
Рис. 10 – Пример комбинированного освещения группы зданий ООО «Ликероводочный завод «Саранский».
На стадии проектирования архитектурного освещения Государственного Русского Драматического Театра Республики Мордовия было принято решение использовать прием заливного света, технически реализованный при помощи прожекторов на опорах, установленных на определенном расстоянии (рис. 11).
Рис. 11 – Пример общего заливающего освещения на примере Государственного Русского Драматического Театра республики Мордовия.
Таким образом, моделирование архитектурного освещения при помощи BIM-технологий позволяет эффективно решить ряд задач. Во-первых, путем сравнения различных вариантов подобрать принципиально лучшую схему, наиболее выразительно подающую объект. Во-вторых, создать библиотеку используемых источников освещения с различными параметрами для многократного их использования в проектах. В-третьих, решить ряд смежных задач – как то электроснабжение системы освещения, обеспечение безопасности ее эксплуатации и т.д.
Кроме этого, ввиду того, что архитектурное освещение доминантных сооружений, являющихся визитной карточкой города, становится необходимым, целесообразно продумать создание соответствующих модулей в структуре BIM-систем.
Во всех проектах были применены световые прожекторы Российского производителя Компании IMLIGHT.
Д.А. Губанов, Н.В. Шарапов, И.В. Шарапов
ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва», г. Саранск, Российская Федерация
Д.В. Бекшаев, Р.Н. Смольянов ООО «Флойд», г. Саранск, Российская Федерация
С.В. Быков Компания IMLIGHT, г. Киров, Российская Федерация
