•  

  MỘT SỐ KHÁI NIỆM, TIÊU CHUẨN VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG KIẾN TRÚC

KS: Nguyễn Tiến Hoà 

PGĐ Xí nghiệp Tư Vấn Thiết Kế Chiếu Sáng Đô Thị 

Trực thuộc Cty TNHH MTV Chiếu sáng & TBĐT

Trên thế giới, tại các nước phát triển việc chiếu sáng kiến trúc, tượng đài, công viên – vườn hoa vv.. được xem là một thành phần quan trọng của hệ thống chiếu sáng đô thị.  Ở Việt Nam việc đầu tư hệ thống chiếu sáng kiến trúc đã bắt đầu được quan tâm đầu tư như: Nhà Hát Lớn Hà Nội, Lăng Chủ Tịch Hồ Chí Minh, các công trình kiến trúc xung quanh hồ Hoàn Kiếm, bến nhà rồng, UBND thành phố Hồ Chí Minh vv.. đã được đầu tư chiếu sáng kiến trúc đẹp. Tuy nhiên, cũng có nhiều công trình chiếu sáng chưa đẹp, không đúng cách làm giảm tính thẩm mỹ, gây tốn kém và không hiệu quả.

Với mong muốn ngày càng có nhiều công trình kiến trúc được chiếu sáng đẹp, hiệu quả và tiết kiệm, chúng tôi đưa ra một số khái niệm, tiêu chuẩn kỹ thuật và giải pháp chiếu sáng kiến trúc để mọi người có thể tham khảo.

(Tuy nhiên, để một công trình cụ thể có hệ thống chiếu sáng kiến trúc đẹp, hiệu quả và tiết kiệm cần thiết phải có các chuyên gia, đơn vị tư vấn có chuyên môn, kinh nghiệm tham gia tư vấn, thiết kế và thi công lắp đặt)

Chiếu sáng kiến trúc là một thành phần quan trọng của hệ thống chiếu sáng đô thị

(Thành phố Thượng Hải - Trung Quốc)

Phần 1: Vai trò của ánh sáng đối với công trình kiến trúc

Chiếu sáng kiến trúc được xem là việc khai thác hiệu quả của ánh sáng nhân tạo để khắc hoạ làm nổi bật các đặc diểm kiến trúc đặc trưng của công trình nhằm tạo ra bộ mặt thứ hai hấp dẫn, sống động rực rỡ hơn cho công trình về ban đêm. Hiệu quả của việc chiếu sáng kiến trúc đạt được thông qua các giải pháp về:

     - Phương pháp bố trí chiếu sáng

     - Mức độ chiếu sáng

     - Màu sắc ánh sáng

Ánh sáng có vai trò hết sức quan trọng đối với công trình kiến trúc:

     - Ánh sáng khẳng định các tuyến tính, làm duyên dáng các bình diện, làm nổi bật thêm các khối hình trong không gian ba chiều;

     - Ánh sáng có thể làm thay đổi không gian kiến trúc, làm đồng nhất hoá không gian, phát hiện và làm nổi bật bề mặt, che giấu hoặc kiểm soát bề mặt, làm cho công trình cao lên hoặc thấp đi, lồi ra hay lõm vào;

     - Ánh sáng thể hiện một các hoàn hảo những triết học ẩn chứa trong ý đồ sáng tạo nghệ thuật công trình hay ý tưởng của người thiết kế;

    - Trong tổng thể kiến trúc, ánh sáng làm nổi bật các nét riêng biệt của từng hình dáng, từng cá thể, từng chi tiết trong tổng thể hài hoà có sự đan xen phong phú;

     - Ánh sáng đóng vai trò trung gian tạo sự hoà hợp giữa công trình kiến trúc với môi trường xung quanh;

     - Ánh sáng với màu sắc của nó không những thu hút tạo sự bắt mắt mà nó còn phản ánh được cái hồn của đối tượng được chiếu sáng. Mức độ và màu sắc ánh sáng ra hình thức âm – dương, ngủ hành, ấn tượng nặng – nhẹ cũng như ấn tượng nhịp điệu.

     - Ánh sáng làm tăng giá trị nghệ thuật của công trình kiến trúc

Ánh sáng làm rõ các giới hạn, hình giáng, khắc hoạ và làm nổi bật các đuờng nét  hoa văn,

các chi tiết kiến trúc hài hoà trong tổng thể công trình về ban đêm

(UBND thành phố Hồ Chí Minh)

Phần 2: Màu sắc ánh sáng trong chiếu sáng công trình kiến trúc

Ánh sáng là một phần rất nhỏ của bức xạ (sóng) điện từ mà mắt người cảm nhận được có bước sóng 380nm đến 780nm. Ánh sáng có tính chất sóng & tính chất hạt, có màu sắc, có trọng lượng và tác động lên tâm sinh lý của con người.

    - Ánh sáng màu tím         λ =   380 – 450 nm

    - Ánh sáng màu chàm       λ =   450 – 480 nm

    - Ánh sáng màu lam         λ =   480 – 510 nm

    - Ánh sáng màu lục          λ  =   510 – 550 nm

    - Ánh sáng màu vàng       λ =   550 – 585 nm

    - Ánh sáng màu da cam   λ  =   585 – 620 nm

    - Ánh sáng màu đỏ          λ =   620 – 780 nm

Phổ màu ánh sáng

Để tiện cho việc lựa chọn nguồn sáng người ta phân loại nguồn sáng theo màu ánh sáng. Nhiệt độ màu thể hiện gam màu của ánh sáng: Nhiệt độ màu càng thấp thì ánh sáng càng có xu hướng vàng – nóng, càng cao thì ánh sáng càng có xu hướng trắng – lạnh.

Nguồn sáng trắng ấm (nóng): Các nguồn sáng có nhiệt độ màu T < 3000K  được xem là nguồn sáng trắng ấm - nóng. (Ví dụ: bóng Sợi đốt, Sợi đốt halogen, Compact, Sodium cao áp, Sodium thấp áp):

     - Ánh sáng nóng sẽ làm tăng thêm màu đỏ và da cam của đồ vật, làm sẫm đi các màu xanh da trời và xanh lá cây. Màu nóng cho cảm giác nặng về khối lượng hơn so với các màu khác. Vật thể được chiếu sáng màu nóng cho cảm giác ở gần với người quan sát hơn so với thực tế;

     - Ánh sáng nóng thường gây ra một số tác động tâm lý cho con người: màu đỏ gây ra cao huyết áp, tăng nhịp thở, gây kích thích tạo ra cảm giác vui tươi, hưng phấn nhưng lại nhanh mỏi mệt, màu da cam có ảnh hưởng tốt đến hệ tiêu hoá, màu vàng kích thích sự làm việc trí óc vv..

Do tác động rõ rệt đến con người nên ánh sáng thường được sử dụng ở không gian nhỏ hẹp, có màu sắc chủ đạo là màu nóng hoặc màu sẫm. Đối với công trình kiến trúc, việc sử dụng ánh sáng nóng ấp sẽ tạo ra cảm giác gần gũi, trang trọng, tôn nghiêm, linh thiêng, huyền bí và cổ kính.

Nguồn sáng trung tính: Các nguồn sáng có nhiệt độ màu T = 3000K – 5000K được xem là nguồn sáng trung tính. (Ví dụ: Bóng huỳnh quang ống, Compact, Cao áp Thuỷ ngân, Metal halide): Ánh sáng trung tính gây cảm giác lạnh lùng và trống rỗng nhưng nó làm tăng độ chói và sự tác động của các màu sắc đứng bên cạnh.

Do đó ánh sáng trung tính thường được sử dụng khi cần có sự đồng đều, không nhấn mạnh một màu sắc đặc biệt nào. Thông thường, việc chiếu sáng các công trình có kiểu dáng kiến trúc đơn giản với yêu cầu chiếu sáng đồng đều trên các bề mặt công trình thường sử dụng nguồn sáng loại này.

Nguồn sáng lạnh: Các nguồn sáng có nhiệt độ màu T > 5000K được xem là nguồn sáng lạnh. (Ví dụ: Bóng Metal halide, xenon):

     - Ngược với màu nóng, các màu lạnh cho ta cảm giác nhẹ về khối lượng và xa xôi về khoảng cách;

    - Cũng như ánh sáng nóng, ánh sáng lạnh cũng gây ra một số tác động tâm lý cho con người: màu lục và màu xanh da trời gây cảm giác tươi mát, làm dịu sự kích động, tạo cảm giác bình yên, thư giãn. Màu tím ngoài cảm giác lạnh còn gây ra tâm trạng buồn chán, tạo tâm lý thụ động uể oải.

Do đó, ánh sáng lạnh phù hợp với các khu công công cộng có không gian rộng, khu vực có nhiều cây xanh, chiếu sáng các cao ốc tạo ra cảm giác hiện đại, hoành tráng làm tăng chiều cao công trình. Tuy nhiên, cần tránh dùng ánh sáng lạnh để chiếu sáng mặt tiền các ngôi nhà ốp bằng gạch đỏ hoặc sơn màu sẫm và đặc biệt là công trình cổ.

Các công trình cổ thường sử dụng ánh sáng nóng

(Bắc môn - thành cổ Hà Nội)

Phần 3: phương pháp tính toán số lượng đèn chiếu sáng kiến trúc

Trong chiếu sáng kiến trúc, các yêu cầu về định tính như: Hiệu quả thẩm mỹ, khả năng khắc hoạ diện mạo chung và các chi tiết kiến trúc điển hình của công trình, màu sắc ánh sáng, khả năng hoà hợp với môi trường xung quanh vv.. được cho là quan trọng hơn so với yêu cầu về định lượng thể hiện qua chỉ tiêu mức độ chiếu sáng (độ rọi trung bình trên bề mặt công trình). Tuy nhiên, trong một số trường hợp, đặc biệt là đối với giải pháp chiếu sáng đồng đều chung trên bề mặt công trình, cần có sự tính toán trong quá trình thiết kế để đảm bảo độ rọi trung bình trên bề mặt công trình đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quy định. Trong quá trình tính toán, cần lựa chọn chủng loại đèn và tính toán số lượng bộ đèn cần thiết sử dụng.

Có hai phương pháp tính toán chiếu sáng: Phương pháp tính toán theo quang thông có thể dùng để tính toán sơ bộ số lượng đèn chiếu sáng kiến trúc cần lắp đặt, trong trường hợp cần tính toán chính xác hơn có thể sử dụng phương pháp tính toán theo chỉ tiêu cường độ ánh sáng.

Phương pháp tính toán chiếu sáng theo quang thông

Lượng quang thông cần thiết phát ra từ các bộ đèn được phân bố trên bề mặt của công trình để đạt được mức độ rọi trung bình cần thiết trên bề mặt công trình đó được tính toán theo công thức:                          

Số lượng bộ đèn cần sử dụng được tính theo công thức:

Trong đó:

F_t – tổng lượng quang thông cần thiết của các bóng đèn (lm);

F_bđ – quang thông của một bóng đèn (trường hợp đèn 1 bóng) hoặc tổng lượng quang thông của các bóng đèn trong bộ đèn (trường hợp đèn nhiều bóng  (lm));

A – diện tích bề mặt công trình cần chiếu sáng (m2 );

E – độ rọi trung bình cần đạt trên bề mặt công trình có tính đến yếu tố suy giảm (lx);

UF – hệ số sử dụng quang thông có tính đến hao hụt quang thông trong bộ đèn và quang thông hao phí ngoài bộ đèn (quang thông phát ra từ bộ đèn nhưng không được phân bố lên đối tượng cần chiếu sáng). Giá trị của thông số này phụ thuộc vào hiệu suất của đèn (do nhà sản xuất cung cấp) và phương án bố trí chiếu sáng. Thông thường UF = 0,35 đến 0,5;

MF = Mbđ x Mđ   

trong đó:

MF – hệ số duy trì chung;

            Mbđ – hệ số tính đến sự suy giảm quang thông của bóng đèn do hiện tượng lão hóa;

Mđ – hệ số duy trì của bộ đèn có tính đến sự suy giảm khả năng phát sáng của bộ đèn do bụi bẩn và vật liệu bị lão hóa.

N – số bộ đèn cần thiết sử dụng (làm tròn lên)

Phương pháp tính toán theo cương độ sáng

Cương độ ánh sáng phát ra từ bộ đèn về một hướng nào đó để đạt được độ rọi Ei trên bề mặt đối tượng tại điểm chiếu sáng i được tính toán theo công thức:

Độ rọi Ei đạt được tại điểm chiếu sáng I được tính toán theo công thức:

Độ rọi trung bình đạt được trên bề mặt cần chiếu sáng được tính toán theo công thức:

Số lượng bộ đèn cần sử dụng được tính theo công thức:

Trong đó:

I – cương độ ánh sáng phát ra từ bộ đèn về hướng điểm cần chiếu sáng (cd). I có thể được tra từ đường cong phân bố cường độ ánh sáng trong catalogue của bộ đèn do nhà sản xuất cung cấp;

Ei – độ rọi đạt được trên bề mặt công trình tại điểm chiếu sáng i (lx);

E(tb) – độ rọi trung bình đạt được trên bề mặt công trình do hiệu quả chiếu sáng của 1 bộ đèn (lx);

E – độ rọi trung bình cần đạt trên bề mặt công trình có tính đến yếu tố suy giảm (lx)

n – số điểm tính toán độ rọi;

h – chênh lệch độ cao giữa vị trí đặt đèn và điểm chiếu của tâm chùm sáng trên bề mặt công trình (m);

 - góc chiếu sáng (độ);

MF – hệ số duy trì chung;

N – số bộ đèn cần thiết sử dụng (làm tròn lên).