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“鹦鹉螺”里做道场——上海自然博物馆照明工程设计

2021-02-14 12:38:50

“鹦鹉螺”里做道场——上海自然博物馆照明工程设计

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在上海市静安雕塑公园内,坐落着一只绿色的“鹦鹉螺”。它那奇特的造型,不断吸引着路人的眼球,这就是著名的上海自然博物馆新馆。它于2009年6月26日破土动工,2015年4月28日正式开馆。这座新落成的上海自然博物馆总投资高达13亿元,由美国帕金斯威尔设计师事务所(PERKINS+WILL)与同济大学建筑设计研究院共同参与设计。



图1:上海自然博物馆(来源:上海傲特盛照明电器有限公司)


上海自然博物馆的历史悠久,最早可追溯至1868年的徐家汇博物院(1933年更名震旦博物院)和亚洲文会上海博物院。几度辗转、合并、重建、更新,馆名不断更迭,直到解放后整合成上海自然博物馆,位于延安东路(近外滩),成为我国最大、最有影响力的自然博物馆之一。


自从2012年开始,它慢慢告别了日益狭小和简陋的老洋楼,逐步迁入了如今的“鹦鹉螺”内,成为具有世界一流水准的上海科普和建筑新地标。


PERKINS+WILL中国区总经理吕羽在谈到这座博物馆建筑时指出:“对于在上海长大的人们而言,旧馆在他们的记忆中有着特殊的地位。同样地,人们对新馆的开幕充满了热切的期待。新馆将会在市民和游客的心中拥有同样的地位。这座博物馆未来将会为这座城市带来更好的自然历史体验。作为这个项目的建筑设计方,我们感到十分荣幸。”




上海自然博物馆总建筑面积45086平方米。其中,地上三层,高18米;地下两层深15米。建筑师从自然界已经存在了几百万年、最纯粹的生物形态之一——鹦鹉螺壳中汲取了灵感:覆盖着绿色植被的屋面从公园的地面盘旋而上,围绕着博物馆中央的椭圆形水池形成了一只绿色的“鹦鹉螺”。



与旧馆相比,新馆展厅面积扩大了二十倍,展品的数量及规模都大大超过了以前,使游客通过展品身临其境地感受大自然的魅力。馆内总共设有10个常设展区以及临展厅、4D影院、探索中心等配套功能区域,通过标本陈列、模型展示、视觉媒体与网上博物馆系统的完美结合,使游客享受到科技、艺术、人文与自然的饕餮盛宴。



上海自然博物馆的照明设计由上海瑞逸环境设计有限公司(KGM)负责概念设计,上海傲特盛照明电器有限公司负责深化设计。整个照明设计团队的目标是,在把将馆中的标本、模型及其他展品以其最真实的原貌呈现在游客面前的同时,又能让游客的自然体验之旅是在自然、舒适而又柔和的照明环境中进行的。


照明设计师们结合博物馆的建筑空间结构、展陈主题、形式以及类型,从初始概念设计到配合业主与总包进行的深化设计,再到最后的现场安装、调试和整改,总共花费了3年多的时间。在此期间,伴随无数次的模拟演算、修改和调试,他们针对照明方式、出光角度以及灯光的照射位置以及和游览路线的互相影响进行了详细的分析和设计。


对于整个照明项目本身而言,设计师们面临着四大挑战:自然光的引入、标本等文物的保存、大型标本及模型的照明以及明暗展区空间照明的过渡。


自然光的引入


上海自然博物馆建筑中部的细胞墙几乎覆盖了整个博物馆内部三分之二的面积,其格子状结构的设计灵感来自于中国传统园林中的窗棂,它们组合在一起凸显出人体细胞的自然象征意义。


白天,阳光透过细胞墙为自然博物馆提供了充足的自然光照,大量节约了人工照明的能耗。由于细胞墙面向西北偏北的方向,如果不加以适当的遮蔽处理,阳光在夏季日落时分就会直射入博物馆的各大展区——大量标本、模型就会暴露在阳光之下。




这一点对于展品的保护非常不利,因为阳光中的大量紫外线和红外线会加速标本、化石等文物的氧化、褪色以及开裂。为了避免这种情况的发生,负责深化设计的傲特盛照明设计师决定在细胞墙表面贴一层遮光膜。


设计师们最初使用了50%遮光率的遮光膜,但结果发现作为背景光的自然光亮度太高,致使无法突出展品的层次感和生动性。


于是,经过反复的测试和调整,设计师最终决定使用10%遮光率的遮光膜。自然光透过遮光膜,便能够为展品提供舒适而柔和的背景照明。轨道安装的高显色性LED射灯提供了重点照明,结合背景照明,就把展品的层次感凸显出来,给游客带来了优质而舒适的参观体验。



图2:自然光与人工照明相结合的照明效果(来源:上海傲特盛照明电器有限公司)



图“生命长河”展厅自然光模拟计算图节选(来源:上海瑞逸环境设计有限公司)


标本等文物的保存


自然博物馆的某些展品,比如野兽的皮毛、鸟类的羽毛以及昆虫的标本,与普通博物馆中的展品一样,同样需要良好的保护措施。除了控制自然光的影响之外,对于这些展品的照明也同时需要严格控制表面照度和光照时长以及红外线辐射的危害。


综合考虑之下,照明设计师们在展示这些展品的区域使用了传统的卤素光源,其最佳显色性能为游客带来了最原汁原味的标本色彩感知,也能够十分方便地通过照明控制系统对其进行调光,控制每组灯具发出的光通量。


除此之外,设计师还选用了红外滤镜,将卤素灯光源所产生的红外线进一步滤除,使展品暴露在红外线照射下的可能性降到最低。


大型标本及模型的照明


上海自然博物馆的最吸引人的地方在于展馆内展示了数量众多的大型标本模型,例如:位于“生命长河”展厅长达10米的蓝鲸标本和长20米、高10米的阿根廷龙模型,它们都位于层高16米多的大型展厅内。


针对这些展品的照明设计是一个不小的挑战:不但要将这些大型标本模型的整体展现在游客面前,而且也要突出模型与模型之间的层次感和局部细节。


根据自然博物馆的天花结构,设计师们想到了一个解决方案:将所有灯具进行分组安装,通过节点照明的方式,分层次地将展品的整体和局部照亮。


首先,通过选用中宽光配光的射灯对模型的局部进行面光照明;


然后,选用窄光配光的射灯对模型的一到两处局部细节,如头部、尾部等进行重点照明;


最后,对部分具有特色的皮毛、脉络进行均匀地照明,突出其纹理细节。灯具的安装也非常有讲究,为了便于灯具的维护、调整以及布置展品的更换,灯具都安装在展台的外侧四周,从游客的观赏方向向展品投射,并巧妙避开游客的视线位置。


这样,在确保照明效果的同时,灯具不会对游客造成不舒适的眩光,从而保证了令人愉悦的视觉体验。


图3、图4:蓝鲸照度计算模拟图(来源:上海傲特盛照明电器有限公司)



图5:“生命长河”展厅效果图(来源:上海傲特盛照明电器有限公司)



图6:“生命长河”展厅实际照片(来源:上海瑞逸环境设计有限公司)


值得一提的是,在设计“生命长河”展厅的整体照明方式时,设计师特别考虑到游客们的参观路线参观,针对性地调整了射灯的瞄准角度以控制各种眩光。若参观路线是平直的,那么照明设计中的眩光控制非常简单,只需将灯具沿着游客参观的路线方向进行照射,就可以避免直接眩光的干扰。


然而问题来了:“生命长河”展厅的参观路线是曲线形的——当观众转弯后,就无可避免地会感受到眩光的存在。为了解决这一问题,傲特盛的设计师们便选用了一系列的遮光罩、定向片等专业防眩光配件,同时避免灯光直接与观众的视线相交,将观众在各个参观角度感觉到的眩光的可能性降到最低。



图7:“演化之道展厅”照明示意图(来源:上海傲特盛照明电器有限公司)


明暗展区空间照明的过渡


上海自然博物馆的展区分布极具特色。在同一展区内,高低展陈空间、高低照度空间均相互结合。具体展示方式类型从大型的标本模型到展示小型展品(如化石、骨架等)的通柜、独立柜、矮柜,以及图文并茂的展示墙,不一而足。这样的布展方式对于照明设计师来说又是一个难题。


从传统的博物馆照明手法来讲,在对通柜、独立柜、矮柜中的展品进行照明时,展柜周围的环境光需要尽可能的暗,才能突显出展柜中的展品。


因此,如何使游客在从明视觉空间进入暗视觉空间时不会产生明显的不舒适感,是照明设计师在明暗交替的空间内所必须考虑的问题。通过与展陈设计的密切沟通与配合,照明设计师们在明暗展区空间的交界区域设立了一些展柜和展品,然后通过相对于明视觉空间较低的照度对展品进行照明,使整个展区从亮到暗的过渡显得自然而柔和。


这样,游客便能够沉浸在自然之旅的同时,眼睛能够逐渐地适应明暗的光线变化,不会因为明暗展区照度的变化影响参观体验。



图8:“起源之谜”展厅与明亮空间区域过度的实景照片(来源:上海瑞逸环境设计有限公司)


为了将各种各样的展品呈现在游客面前,上海自然博物馆采用了各种展陈方式。对于设计师而言,为了配合展陈方式,也采用了几乎所有在博物馆中所能遇到的照明方式,无论是平面、立体展品,还是展柜展陈,或是多媒体式的光影演绎,都体现了照明设计师对于博物馆照明、展陈照明以及现代化媒体技术的深刻理解和灵活应用。


根据馆方的要求,设计师选用了大量的高显色性LED灯具,在表现展品原貌的同时,也体现了节能环保的理念。在该项目中,照明设计师最终成功地实现了设计目标,通过合理的照明方式使游客在参观各个展厅的过程中得到了理想的游览和视觉体验。



图9:一层“生命长河”展厅灯位图(来源:上海瑞逸环境设计有限公司)



图10:B1层“演化之道”展厅灯位图(来源:上海瑞逸环境设计有限公司)


(本文署名作者为iGuzzini员工。特别感谢上海瑞逸环境设计有限公司和上海傲特盛照明电器有限公司提供照明概念及照明设计方案的指导和帮助。)


项目信息


项目名称:上海自然博物馆(上海科技馆分馆)


项目位置:上海市静安区山海关路399号


建筑面积:45086平方米


完工时间:2015年


业主单位:上海自然博物馆(上海科技馆分馆)


建筑设计单位:美国帕金斯威尔设计师事务所(PERKINS+WILL)、同济大学建筑设计研究院


展陈设计及承建商:上海美术设计有限公司


照明设计团队:


胡国剑,上海瑞逸环境设计有限公司


李健、刘志腾,上海傲特盛照明电器有限公司


展陈区主要照明品牌及技术支持:iGuzzini





来源:《阿拉丁.设计》杂志,作者:李翊俊,宣琦,尊重原创,转载请注明出处。


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文章转载自微信公众号阿拉丁照明网

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