水景照明工程施工-园林工程施工技术

知识点:了解园林水景照明工程的基础知识,掌握水景照明施工的工艺流程验收标准。

能力点:能根据施工图进行园林水景照明工程的施工、管理与验收。

任务描述

水是园林环境中不可缺少的要素,也是城市生活中富于生机的内容。而园林中的各种水景可以利用不同类型的灯光组合变化来赋予灵性,创造出赏心悦目的夜间水景,理想的水景照明既能听到声音,又可通过光的映射使其闪烁和摆动,而典型的水景照明工程包括瀑布、喷泉、水池等的照明。

任务分析

以人工喷泉为例来分析一下水景照明工程,因为照明灯具和管线要安装在水面以下,所以要求照明灯具应该密封防水并能抵抗一定的水浪和意外的冲击;电源线要用水下电缆而且一定要防止破损漏电。要想完成此任务我们必须要掌握水景照明的方式、灯具的种类及特点、水景照明的设计、灯光造景的知识,具有理解水景照明施工图纸的能力,能组织简单的园林水景照明施工和管理。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识水景工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能利用所学园林照明的基本知识,编制切实可行的水景工程施工组织方案。

③掌握相关水景照明的施工知识,进行有效的施工现场管理、指导和协调工作。

④掌握喷泉、瀑布、水池照明工程的成品修整和保护工作。

⑤做好水景照明工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

一、供电的有关概念

(1)交流电与直流电 交流电源是电压、电流的大小和方向随着时间变化而作周期性改变的一类电源。直流电源是维持电路中形成稳恒电流的装置,如干电池、蓄电池、直流发电机等。在现代社会中广泛应用着交流电,即使某些使用直流电的场合,也是通过整流设备将交流电变成直流电而使用。园林照明、喷泉、灌溉等用电,都是交流电源。

(2)电压与电功率 电压是电路中两点之间的电势(电位)差,以V(伏)来表示。电功率是电所具有的做功的能力,用W(瓦)表示。园林设施所直接使用的电源电压主要是220 V 和380 V,属于低压供电系统的电压,其最远输送距离在350 m 以下,最大输送功率在175 kW(千瓦)以下。

(3)三相四线制供电 从电厂的三相发电机送出的三相交流电源,采用三根火线和一根地线(中性线)组成一条电路,这种供电方式就叫做“三相四线制”供电。在三相四线制供电系统中,可以得到两种不同的电压,一是线电压,一是相电压。线电压是相电压的1.73 倍大。在三相低压供电系统中,最常采用的就是“380 V/220 V 三相四线制供电”,即由这种供电制可以得到三相380 V的线电压(多用于三相动力负载),也可以得到单项220 V 的相电压(多用于单项照明负载及单项用电器),这两种电压供给不同负载的需要。园林设施的基本供电方式都是三相四线制。

(4)用电负荷 连接在供电线路上的用电设备,就是该线路的负荷,例如,电灯、电动机、制冰机等。不同设备的用电量不一样,其负荷就有大小的不同。负荷的大小即用电量,一般用度数来表示,1 度电就是1 kW/h。

二、园林照明

(一)园林照明方式和照明质量

1)照明方式

(1)一般照明 是不考虑局部的特殊需要,为整个被照场所而设置的照明。这种照明方式的一次投资少,照度均匀。

(2)局部照明 对于景区(点)某一局部的照明。当局部地点需要高照度并对照度方向有要求时,宜采用局部照明,但在整个景区(点)不应只设局部照明而无一般照明。

(3)混合照明 由一般照明和局部照明共同组成的照明。在需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场合宜采用混合照明。此时,一般照明照度按不低于混合照明总照度5%～10%选取,且最低不低于20 lx(勒克司)。

2)照明品质

高质量的照明效果是对受照环境的照度、亮度、眩光、阴影等因素正确处理的结果。

(1)照度与亮度 照度水平是衡量照明质量的一种基本技术指标。在一定范围内,照度增加,视觉能力也相应提高。表8.1 是一般园林环境及其建筑环境所需照度水平的标准值。

表8.1　各类设施一般照明的推荐照度

在园林环境中,人的视觉从一处景物转向另一处景物时,若两处亮度差别较大,眼睛将被迫经过一个适应过程;如果这种适应过程次数过多,视觉就会感到疲劳,因此,在同一空间中的各个景物,其亮度差别不要太大。另一方面,被观察景物与其周围环境之间的亮度差别却要适当大一些。景物与背景的亮度相近时,不利于观赏景物。

(2)眩光限制 眩光是影响照明质量的主要特征。所谓眩光是指由于亮度分布不适当或亮度的变化太大,或由于在时间上相继出现的亮度相差过大所造成的观看物体时感觉不适或视力降低的视觉条件。其形式有直射眩光和反射眩光两种。直射眩光是由高光度光源直接射入人眼造成的,而反射眩光则是由光亮的表面如金属表面和镜面等,反射出强烈光线间接射入人眼而形成眩光现象。

限制直射眩光的方法,主要是控制光源在投射方向45°～90°的亮度,如采用乳白玻璃灯泡或用漫射型材料作封闭式灯罩等。限制反射眩光的方法,可以通过适当降低光源亮度并提高环境亮度,减小亮度对比来解决;或者通过采用无光泽材料制作灯具来解决。

(二)电光源及其应用

根据发光特点,照明光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源最具有代表性的是钨丝白炽灯和卤钨灯;气体放电光源比较常见的有荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、钠灯、氙灯等。目前园林中光源一般使用的有汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯、荧光灯和白炽灯。表8.2 是园林中常用的照明光源之主要特性及适用场合。

表8.2　常见园林照明电光源主要特性及适用场合

(三)照明灯具

灯具若按结构分类可分为开启型、闭合型、密封型及防爆型;若按照照明灯具光通量在上下空间的比例进行分类,可将灯具分为直接型、半直接型、漫射型、半间接型、间接型5 种。照明灯具的分类如表8.3所示。

表8.3　照明灯具的分类

三、园林供电

(1)选配变压器 在一般情况下,公园内照明供电和动力负荷可共用同一台变压器供电。选择变压器时,应根据公园、绿地的总用电量的估算值和当地高压供电压值来进行。

(2)配电导线选择 公园绿地的供电线路,应尽量选用电缆线。市区内一般的高压供电线路均采用10 kW 电压级。高压输电线一般采用架空敷设方式,但在园林绿地附近应要求采用直埋电缆敷设方式。

电缆、电线截面选择的合理性直接影响到有色金属的消耗量和线路投资以及供电系统的安全经济运行,因而在一般情况下,可采用铝芯线,在要求较高的场合下,则采用铜芯线。

电缆、导线截面选择可按以下原则进行:

①按线路工作电流及导线型号,查导线的允许载流量表,使所选的导线发热不超过线芯所允许的强度,因而可使所选的导线截面的载流量应大于或等于工作电流。

②所选用导线截面应大于或等于机械强度允许的最小导线截面。

③验算线路的电压偏移,要求线路末端负载的电压不低于其额定电压的允许偏移值,一般工作场所的照明允许电压偏移相对值是5%,而道路、广场照明允许电压偏移相对值为10%,一般动力设备为±5%。

(3)布置配电线路 一般大中型公园都要安装自己的配电变压器,做到独立供电。但一些小公园、小游园的用电量比较小,也常常直接借用附近街区原有变压器提供电源。

布置线路系统时,园林中游乐机械或喷泉等动力用电与一般的照明用电最好能分开单独供电。其三相电路的负荷都要尽量保持平衡。此外,在单相负荷中,每一单相用电都要分别设开关,严禁一闸多用。支线上的分线路不要太多,每根支线上的插座、灯头数的总和最好不超过25 个。每根支线上的工作电流,一般为6～10 A 或10～30 A。支线最好走直线,要满足线路最短的要求。

从变压器引出的供电主干线,在进入主配电箱之前要设空气开关和保险,有的还要设一个总电表;在从主配电箱引出的支干线上也要设出线空气开关和保险,以控制整个主干线的电路。从分配电箱引出的支线在进入电气设备之前应安装漏电保护开关,保证用电安全。

四、水景照明

园林景观中的喷泉、喷水池、瀑布、水幕等水景是泛光照明的重点对象。由于这些水景是动态的,若配以音乐尤为动人。

(1)喷泉照明(图8.1) 喷泉的形式各种各样,其照明设计与置设要点如下:

图8.1　喷泉给光示意图

①应确定喷泉的哪部分需要照明,是水还是构筑物,并掌握喷泉周围照明的视觉形状和类型。如果需要色彩,那么其他的照明决不能过亮或减弱色彩效果。

②设计之前,必须明确喷泉或水体演示系统的构造,包括喷射口的数量、水的图示效果以及每种效果的几何尺寸。(www.xing528.com)

③设置照明设备时,应考虑几个因素,包括临界角、视角,以及设备是在水面上还是水面下。安装设备时,确定照明设备投射方向以便光源不被直接看到或由于反射或折射被间接看到。

④充满气体的水体应当从下部照亮,光滑水体应当从前部照亮。需要保证喷泉的照明效果从所有方向都是可见的。当单独的喷射口用于创造垂直向上的构图时,最少使用两只灯具。当更多的喷射口用于产生水柱时,每个喷头下面只要需要一只灯。

⑤喷泉的灯最好布置在喷出的水柱旁边,或在水落下的地方,也可两处均有。

⑥喷泉照明设备必须防水并得到水下安装许可。使用光学纤维或照明传送系统的情况除外,这种技术把电气照明设备与水自然分开,因此不必防水。不安装在水中的设备可以安装在树、附近的建筑物、喷泉周围的地面上,或安装在喷泉的构筑物上,注意经常维护和检查,这种方式可能没有埋设灯具效果显著,但是比较实用、经济。

(2)静水与湖的照明 所有静水或慢速流动的水,比如水槽内的水、池塘、湖或缓慢流动的河水,其镜面效果是令人十分感兴趣的。所以只要照射河岸边的景象,必将在水面上反射出令人神往的景象,分外具有吸引力。

对岸上引人注目的物体或者伸出水面的物体(如斜倚着的树木等),都可用浸在水下的投光灯具来照明。

对由于风等原因而使水面汹涌翻滚的景象,可以通过岸上的投光灯具直接照射水面来得到令人感兴趣的动态效果。此时的反射光不再均匀,照明提供的是一系列不同亮度区域中呈连续变化的水的形状。

(3)水幕或瀑布的照明 水幕或瀑布的照明灯具应装在水流下落处的底部,灯的光通量输出取决于瀑布落下的高度和水幕的厚度等因素,也与流出口的形状所造成的水幕散开程度有关,踏步或水幕的水流慢且落差小,需在每个踏步处设置管状的灯。线状光源(荧光灯、线状的卤素白炽灯等)最适合于这类情形。

由于下落水的重量与冲击力,可能冲坏投光灯具的调节角度和排列,所以必须牢固地将灯具固定在水槽的墙壁上或加重灯具。

任务实施

一、施工准备

施工现场调查,解决临电、施工照明、材料堆放地及土建预留预埋等问题;审核设计图纸并与现场核实;组织作业班组的人力、机具进场,进行技术交底,安全交底;材料、设备供应满足开工要求。

二、测量定位

根据设计图纸结合施工现场进行测量定位,如有偏差做适当调整。测量定位应按设计并考虑美观,应尽量与四周环境协调。

三、暗管敷设

所有线路均由配电柜引出埋地穿PVC 管暗装敷设,且要设置漏电保护装置。

四、管内穿线

电源线要通过护缆塑管由池底接到安装灯具的地方,同时在水下安装接线盒,电源线的一端与水下接线盒直接相连,灯具的电缆穿进接线盒的输出孔并加以密封。

管内穿线前,管路必须清扫,并检查各个管口的护口是否齐整。在管路较长或转弯较多时,要在穿线的同时,往管内吹入适量的滑石粉。穿线时,同一交流回路的导线必须穿于同一管内,不同回路的导线,不得穿入同一管内。导线在变形缝处,补偿装置应活动自如,导线应留有一定的余度。

导线的连接应使导线接头不增加电阻值,受力导线不能降低原来机械强度及绝缘强度。照明分支线接口工艺采用绞接并焊锡,绝缘包扎采用自黏带包扎再加塑料护套,电线接头均在接线盒内密封处理。

导线敷设完毕后核对并遥测有无错误,无误的在导线两端系好标牌,并将临时白布带取掉,核对的方法用万用表及电话机核对,相间绝缘电阻不小于1 MΩ。最后检查导线敷设有无其他不妥,发现后马上处理,然后将管口用防火材料密封好。

五、灯具安装

灯具运到现场首先检查外形及绝缘有否损伤,数量、型号、附件是否与设计相符,灯具配线必须符合施工图要求。

需组装的灯具,应按说明书及示意图,确定出线和走线的位置,并预留足够的出线头或接线端子。组装时注意不要刮伤、碰损灯具外表,灯具和各元件应安装平整、牢固。

安装灯具前,必须先确定安装基准点,以合理光照强度及美观、整齐为原则。灯具金属外壳必须与PE 线可靠连接。照明灯具应密封防水。

灯具配线时,首先核对线径相数、回路数、起止位置及回路标号,根据照明回路的导线类型,制作导线分接头,导线穿管后引到接线盒内,与灯具对应,并用金属软管作线头保护套。

六、接地保护

所有电气设备及电气线路在正常情况下不带电的金属外壳均应按规程接地;保证灯具配管、接线盒、灯具支架的可靠接地。

七、联动调试

电气照明器具应以系统进行试电运行,系统内的全部照明灯具均得开启,同时投入运行,运行时间为24 h。全部照明灯具通电运行开始后,要及时测量系统的电源电压及负荷电流,做好记录。

任务考核

巩固训练

某公园要进行水景照明工程,结合公园供电设计与施工,让学生参加水景照明工程的全部或部分施工并完成相应任务。

一、材料及用具

镀锌钢管、接线盒、电缆、导线、PVC 管、各种灯具、铁锹、镐、各种电工工具等。

二、组织实施

①将学生分成4 个小组,以小组为单位进行水景景观照明的安装;

②按下列施工阶段完成施工任务:

施工准备、测量定位、暗管敷设、管内穿线(电缆敷设)、灯具安装。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照上述任务考核进行评分;

②完成该水景照明施工。

拓展提高

别墅的室内水景照明设计

针对室内环境而展开的水景设计,应密切结合具体的室内环境条件进行。在水景的形态确定、水景的景观结构设计以及水池的设计等方面,都要照顾到室内的环境特点。

一、水景形态设计

水景从视觉感受方面可分为静水和流水两种形式。

(1)静水 静水给人以平和宁静之感,它通过平静水面反映周围的景物,既扩大了空间又使空间增加了层次。在设计静态水景时,所采用的水体形式一般都是普通的浅水池。设计中要求水池的池底、池壁最好做成浅色的,以便盛满池水后能够突出表现水的洁净和清澈见底的效果。

(2)流水 流动的水景形式,在室内可以有许多,如循环流动的室内水渠、小溪和喷射垂落的喷泉、瀑布等,既能在室内造景,又能起到分隔室内空间的作用。蜿蜒的小溪生动活泼,形态多变的喷泉则有强烈的环境氛围创造力,这些都能增加室内空间的动态感。水体的动态、水的造型以及与静态水景的对比,给庭院环境增加了活力和美感,尤其是现代室内水体与灯光、音响、雕塑的互相结合,使现代室内空间充满了潺潺流水的声音和优美的音乐,流光溢彩的水池也为庭院环境增添了浓重的色韵和醉人的情调。因此,水景形态设计中也应考虑水、声、光、电等效果的综合利用。

室内水景常利用水体作为建筑中庭空间的主景,以增加空间的表现力,而瀑布、喷泉等水体形态自然多变、柔和多姿、富有动感,能和建筑空间形成强烈对比,因而常成为空间环境中最动人的主体景观。在复式住宅客厅中部,可以采用一组水景作为主景,从二楼高处落下的圆形细水珠帘,落在池中形成二层叠水,与在池水中设的薄膜状牵牛花形喷泉,形成统一的圆形,使整个环境与水景相协调。

二、水体的背景处理

在特定的室内环境中,水体基本上都以内墙墙面作为背景,这种背景具有平整光洁、色调淡雅、景象单纯的特点,一般都能很好地当做背景使用。但是,对于主要以喷涌的白色水花为主的喷泉、涌泉、瀑布,则背景可以采用颜色稍深的墙面,以形成鲜明的色彩对比,使室内水景得以突出表现。室内水体与山石、植物、小品共同组成的丰富景观,就是通常所说的室内景园。为了突出水上的小品、山石或植物,也常反过来以水体作为背景,由水面的衬托而使山石植物等显得格外醒目和生动,可见,室内水面除了具有观赏作用之外,还能在一些情况下作为背景使用。

三、水景照明

水景照明可以利用室内方便的灯光条件,用灯光透射、投射水景或用色灯渲染氛围,水下还可以安装水下彩灯,使得清水变成各种有色的水,能够收到奇妙的水景效果。

荧光灯是动水展示最有效的照明器具,在北半球,面向南方的露天水景用荧光灯照明是最理想的。泛光灯照明效果与荧光灯相似,但要注意避免光源的眩光。由于水对光线的折射和漫射现象,使水下照明趣味横生,但是由于灯具要求潜在水中,在造价上每套设备是地上照明设备的3～5 倍,主要展示物光线的亮度至少是周围环境的10 倍和次要展示物的3 倍,这是最佳视觉效果。如果希望亮度均衡,喷泉至少应当使用两套照明设备,向上照射的灯最大距离是1 000 mm,以使水景照明均衡。