Artificial light as a tool for forming the architectural look of a night city

Full Text

История искусственного освещения начинается в древности: уже в Византии существовала сложная система организации освещения в храмах, связанная с богослужениями. В Средние века основным источником света были масляные лампы и факелы. С началом эпохи Просвещения, в 1792 г., появились первые газовые фонари, на основе которых впоследствии появились электрические лампы. Возникновение электрического света ознаменовало переход от религиозного к светскому использованию искусственного освещения.
В XX в. архитектурное освещение стало важным элементом городского пространства. В 1920 гг. в США началась интенсивная застройка небоскрёбами на Манхэттене, что способствовало широкому применению электрического освещения в городской среде. Манхэттен стал символом нового города света и цвета, где освещение играло ключевую роль в создании уникального архитектурного облика [1].
В России история архитектурного освещения началась задолго до использования электричества. В 1602 г. в честь прибытия датского принца Иоанна на территории Кремля были установлены высокие жаровни с яркими кострами. С появлением электрических осветительных приборов их использование в архитектурной подсветке стало массовым. Первое применение электрического освещения в России состоялось 15 мая 1883 г. в день коронации Александра III. В Москве были освещены ключевые городские объекты, включая Кремль, Собор Василия Блаженного, Красную площадь и Софийскую набережную [2]. Это событие положило начало истории архитектурно-художественного освещения в России.
Искусственное освещение — это мощный инструмент, формирующий архитектурный облик города в вечернее время. Оно не просто подсвечивает детали, но и создает уникальные визуальные образы, раскрывая скрытые элементы и преображая пространство [3].
При создании архитектурного образа с помощью освещения нужно учесть несколько моментов:
•    Где находится объект и насколько он важен для города. Как объект вписывается в архитектурный ансамбль.
•    Что это за объект: офис, торговый центр или что-то ещё. Как он выглядит: стиль, масштаб, назначение, детали.
•    Есть ли на фасаде какие-то интересные элементы. Какое освещение на улице.
•    Есть ли на объекте рекламные баннеры [4].
При разработке светового дизайна объекта важно помнить, что освещение должно гармонировать с общим стилистическим оформлением здания [5]. Для реализации применяются два метода: первый предполагает создание образа, схожего с дневным, и использует классический подход, который выделяет достоинства объекта, не стремясь к его кардинальному переосмыслению. Второй направлен на формирование совершенно нового образа, характерного для ночи [6]. (рис. 1) Первый часто используется для освещения архитектурных памятников. Такой подход сохраняет их аутентичность и значимость для общества, подчеркивая их историческую и культурную ценность.

Рис. 1. Королевский оперный театр в Маскате (apemusicale.it)

Второй подход базируется на современных технологиях освещения. Он идеально подходит для подчеркивания пространственных и объемно-пластических форм, а также для выделения ансамблевых композиций (рис. 2). Этот метод регулирует яркость светового потока и предлагает два режима работы: повседневный и праздничный, что позволяет адаптировать освещение под любые мероприятия [5].

Рис. 2. Фестиваль света в Берлине, университет имени Гумбольдта, Германия (ready-map.de)

Чтобы определить подходящие приемы архитектурно-художественного освещения для объекта, разрабатывается концепция, она начинается с анализа его характеристик и окружающей застройки, выявляя уникальные особенности для создания освещения [4]. Это обеспечивает индивидуальность объекта и гармоничное сочетание с окружающей средой, создавая неповторимый визуальный эффект:
•    Степень значимости улицы или проспекта.
•    Расположение улицы (центральная часть города или его окраины).
•    Историческая значимость улицы.
•    Анализ рекламных баннеров, размещенных на улице и на кровлях зданий.
•    Наличие архитектурных элементов на фасадах зданий, таких как колонны, аттики, статуи и декоративная лепнина (такие элементы следует выделять с помощью освещения).
•    Оценка существующего наружного освещения улиц и его потенциального влияния на архитектурное освещение фасадов.
После анализа освещения улиц разрабатываются концепции архитектурно-художественного освещения, включающие приемы и режимы работы всей системы. 

Рис. 3. «Екатеринбург Арена», Екатеринбург. Пример общей заливающей подсветки фасада здания (led-e.ru)

Рис. 4. Von Kleinsmid Center, Университет Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Пример фоновой заливающей подсветки фасада здания (pinterest.com)

Архитектурно-художественное освещение структурировано и гармонично сочетается с элементами, формируя целостный образ сооружения и стилистику города. Различные подходы к подсветке акцентируют объекты и создают впечатления. При проектировании светового дизайна используют различные приемы, которые включают в себя:
•    Общее заливающее освещение.
•    Фоновое освещение.
•    Локальное или акцентное освещение.
•    Контурное освещение.
•    Динамическое освещение.
•    Световое оформление.
•    3D-mapping [7].
Общее заливающее освещение. Заливающее освещение сохраняет целостность восприятия объекта, устанавливая прожекторы на расстоянии от него (рис. 3). Используется направленный свет, но вблизи жилых домов и гостиниц его не рекомендуют из-за дискомфорта от яркого света [5].
Фоновое освещение выделяет контур (рис. 4), делая его более четким и выразительным. Оно достигается за счет более темного переднего плана, что подчеркивает форму здания [1]. Эффективно для подсветки зданий с колоннами.

Рис. 5. Каменица, Польша. Пример локального освещения (Tomasz Mikołajczyk / pixabay.com)

Локальное или акцентное освещение, привлекает внимание к определённым элементам здания, таким как фасадные украшения, колонны, окна и балконы (рис. 5). Основные характеристики, отличающие локальную подсветку от других типов освещения, являются:
•    Подчеркивание ключевых элементов сооружения.
•    Акцентирование ритма повторяющихся деталей и текстуры.
•    Выделение пластических и конструктивных особенностей.
•    Организация направляющих на прилегающих территориях.
•    Размещение осветительных приборов на фасадах зданий и сооружений [1]. 
Используются прожекторы с узкими светодиодами, что снижает энергопотребление [6].

Рис. 6. Cruise Apart, Санкт-Петербург. Пример контурного освещения (fossa-electric.com)

Рис. 7. Monument-National – исторический театр в Монреале, Канада (teesriduniyatheatre.com)

Контурное освещение – один из самых креативных способов подсветки зданий. Оно выделяет только контуры здания, подчёркивая основные элементы: балконы, окна и линию крыши. Для этого часто используются светодиодные ленты, гирлянды, линейки и LED-трубки (рис. 6) [6].
Динамическое освещение фасадов представляет собой метод, основанный на использовании различных цветовых оттенков и регулировке яркости света (рис. 7). В основе этой технологии лежат принципы цветодинамики, включающие заливающее, акцентное и силуэтное освещение. Данный подход осуществляется светодиодными линейками, прожекторами и точечными светильниками [6].
Световое оформление зданий – это архитектурное решение, применяемое для подсветки сооружений с большими стеклянными фасадами (рис. 8). Светильники устанавливаются внутри помещений и направляются на стеклянные поверхности, формируя разнообразные световые эффекты, включая статичные и динамические [4].

Рис. 8. Городской театр и центр искусств DE KOM, Ньювейген, Нидерланды (regionaal-uitgelicht.nl)

3D-mapping. Современные технологии дают возможность проецирования разнообразных визуальных образов на фасады зданий (рис. 9). Видеоконтент активно применяется маркетологами для реализации рекламных стратегий.  Часто такие трансляции сопровождаются звуковым сопровождением. Технология 3D-маппинга является эффективным инструментом для оформления зданий предназначенных для любых назначений. В зависимости от метода установки, подсветка стен и фасадов может быть открытой или закрытой [4]. 
Проектирование архитектурной подсветки фасадов включает светотехнические расчеты, разработку конструкций и чертежей для установки светильников. После обследования здания определяются оптимальные места для щита освещения, шкафа управления и прокладки кабелей. Особое внимание уделяется выбору мест для автоподъемников и учету влияния наружного освещения и рекламных конструкций.

Рис. 9. 3D-mapping – Исаакиевский собор, фестиваль света в Санкт-Петербурге, ноябрь 2016 (pikabu.ru)

В ГОСТ Р 54350-2015 указанно, что угол рассеивания прожектора ограничивается меридианными углами, где сила света превышает 10% от максимума [8]. Для асимметричного светораспределения углы определяют для двух плоскостей симметрии. Согласно ГОСТ Р 54814-2018 «Для светодиодных светильников используется параметр «угол излучения, определяемый по падению силы света на 50%» [9]. Для архитектурного освещения требуются определенные критерии: приборы должны быть герметичны, с бесшовным корпусом для защиты от влаги и обеспечения электробезопасности. Корпус должен выдерживать механические воздействия и внешние факторы.
Для применения архитектурного освещения необходимо использовать соответствующие типы осветительных приборов:
1.    Прожекторы освещают фасады зданий, обеспечивая рассеянное и направленное освещение
2.    Люминесцентные светильники популярны для архитектурной подсветки зданий благодаря доступной стоимости.
3.    Неоновая подсветка используется в наружной рекламе и освещении сложных деталей благодаря способности к трансформации формы и долговечности при правильной эксплуатации
4.    Светодиоды широко используются в архитектурной подсветке благодаря их универсальности, широкому спектру цветов, отсутствию мерцания, надежности и экономичности [10].
В архитектурной подсветке могут применяться различные типы осветительных приборов: линейные, точечные, акцентные, прожекторы и даже грунтовые. Однако в последние годы наиболее популярными стали светодиодные светильники. Они обладают рядом преимуществ, включая многофункциональность, безопасность и экономичность, что обусловлено их техническими характеристиками, такими как защищенный корпус и высокая энергоэффективность [11].
Колонны и пилястры освещаются прожекторами с узким лучом на определенном расстоянии для равномерного освещения. Карнизы и аттики освещаются линейными светильниками, создавая однородную световую линию. Межоконные простенки могут освещаться прожекторами или линейными светильниками. Архитектурные ансамбли и скульптуры, с акцентом на цвет, освещаются прожекторами с индексом цветопередачи не менее 80, чаще всего с металло-галогенными лампами [7].
Согласно СП 52.13330.2016, «средняя яркость фасадов при использовании заливающего освещения может варьироваться в диапазоне от 3 до 10 кд/м²» [12]. При акцентирующем освещении яркость отдельных элементов фасада может значительно превышать эти значения. Для оптимального размещения светильников относительно фасада здания необходимо провести светотехнические расчеты. Согласно СП 52.13330.2016 «Расстояния от светильников до фасада и углы между их оптическими осями и плоскостью фасада определяют с учетом коэффициентов отражения поверхностей фасадов», по таблице №29 [12].
При расстановке светильников важно учитывать влияние рекламных вывесок и других источников света. Если вывески отсутствуют на освещаемом фасаде, но есть на соседних зданиях, рекомендуется усилить освещение нижней части фасада для создания однородной световой среды улицы. Также можно увеличить яркость отдельных участков, если другие части фасада освещены вывесками. В процессе расчетов параллельно выбираются светильники и выполняются светотехнические расчеты. После завершения расчетов проводится визуализация проекта для оценки освещения фасадов. На основе полученных данных, разрабатываются конструкции для установки светильников, обеспечивая их надежное крепление без повреждения архитектуры здания.

Рис. 10. Интенсивность и цветовая температура. Акцентная подсветка

Архитектурные формы требуют сохранения композиции и стилистических особенностей, что предполагает аккуратное использование различных оттенков, цветов и интенсивности освещения. Существуют требования к использованию цветовой температуры [15]. Белый свет оказывает минимальное воздействие на цветовую гамму архитектурных объектов, что делает его оптимальным решением для освещения исторических городских территорий [16]. Современные светодиодные технологии предоставляют широкие возможности для реализации различных решений в архитектуре, используя исключительно белый свет, варьируя его параметры, такие как интенсивность и цветовая температура [17]. (рис. 10) 
Применение различных температурных оттенков освещения позволяет выделить архитектурные особенности фасада, создавая эффект многослойности [15]. Регулируя интенсивность света, можно сосредоточить внимание на ключевых деталях. А добавление цветных акцентов к белым тонам усиливает визуальное восприятие и придает фасаду особую выразительность.
В Москве для здания МГУ в 2014 г. утвердили новую концепцию архитектурной подсветки от ООО «Светопроект» под руководством Карстена Винкельса. Концепция включает объемное освещение и подсветку деталей. Используются светодиодные технологии для управления цветом и светом. Для «сталинских высоток» разработали дневное, вечернее и праздничное освещение. Ночью предлагают синие тона для шпилей, утром – нежно-розовые [18]. Из мировой практики можно привести пример модернизации Тауэрского моста в Лондоне к 60-летию правления Елизаветы II и Олимпийским играм 2012 г. Система архитектурной подсветки, с программным управлением, изменяет цвет, интенсивность и сценарии освещения. Более 2 км светодиодных лент подчеркивают контуры моста, сохраняя историческую атмосферу. Прожекторы выделяют готические резные элементы, обеспечивая разнообразие оттенков [19] (рис. 11).

Рис. 11. Подсветка сталинской высотки, г. Москва (vedomosti.ru) и Тауэрского моста, г. Лондон (imlight.ru)

Архитектурно-художественная подсветка является важным элементом в формировании ночного облика городов. Использование светодиодных технологий позволяет подчеркнуть и раскрыть индивидуальность архитектурных памятников, привлекая к ним внимание. Этот подход не только выделяет уникальные внешние особенности сооружения, но и способствует его интеграции в городскую среду, снижая визуальные контрасты.

About the authors

Svetlana Malysheva

Author for correspondence.
Email: filippov.vd@samgtu.ru
Russian Federation

Sofia Pivovarova

Email: filippov.vd@samgtu.ru
Russian Federation

References

Supplementary files