Sposoby iluminacji obiektów zabytkowych

Transkrypt

1 RÓŻOWICZ Sebastian 1 SZCZEPANIAK Jarosław 2 Sposoby iluminacji obiektów zabytkowych WSTĘP W świetle dziennym architektoniczne elementy budynków, czy krajobrazu zlewają się z otoczeniem. Mogą one zostać wyeksponowane wieczorną porą, kiedy w sposób świadomy można kształtować sposób oświetlenia obiektów. Dzięki sztucznemu oświetleniu pokazuje się atrakcyjność parków, zabytków, podnosi się prestiż budowli. Odpowiednio dobrane naświetlacze, sprawiają, że oświetlone elementy przyciągają uwagę przechodnia i wywierają wpływ na zapamiętywanie obrazu. Coraz więcej obiektów zyskuje drugie życie, dzięki odpowiednio wykonanej iluminacji [1-3]. Przy tworzeniu projektu iluminacji obiektu architektonicznego i doborze oświetlenia, należy zwrócić uwagę na światło padające z innych źródeł. Trzeba uwzględnić oświetlenie drogowe, neony reklamowe jak również światło z wystaw sklepowych. Pominięcie tych wielkości może spowodować, że zatrze się granica światła płynącego od naświetlaczy i projekt iluminacji nie spełni swoich założeń. Kolejnym krokiem przy kształtowaniu oświetlenia jest wytypowanie miejsc, które należy wyeksponować. Trzeba uwzględnić aspekt historyczny, kulturowy, czy religijny iluminowanego obiektu. W projekcie oświetlenia obiektu zabytkowego należy dobrać sposób iluminacji do epoki historycznej, w jakiej został wykonany. Przy doborze naświetlaczy należy pamiętać o koncepcji iluminacji obiektów historycznych. Ponieważ iluminacja jest włączona na kilka godzin dziennie, ważne jest, aby zminimalizować pobór energii. Ponieważ oświetlenie powinno zamykać cały obiekt dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie naświetlaczy na poziomie dachu, czy wież. Zminimalizowane zostaną w ten sposób straty rozproszonego strumienia świetlnego. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się efekt doświetlenia wysoko usytuowanych elementów ozdobnych, przy znacznie zmniejszonej mocy naświetlaczy punktowych. Ten sposób oświetlenia zmniejsza nagrzewanie się naświetlaczy i nie ingeruje w środowisko. Oświetlone wieże, są również widoczne z większej odległości. 1 MODELOWANIE KOMPUTEROWE ILUMINOWANEJ BRYŁY Współczesne programy komputerowe pozwalają na stworzenie wizualizacji obiektu, przez utworzenie wirtualnej budowli i nakierowanie na nią strumienia świetlnego. Samo wykonanie obiektu w programie umożliwiającym wykorzystanie go do symulacji świetlnej jest procesem czasochłonnym, natomiast wyniki są bardzo realnym odzwierciedleniem planowanej iluminacji. Ten proces jest szczególnie przydatny, gdy należy umiejscowić naświetlacze w miejscach trudno dostępnych, takich jak wieże, dachy, gzymsy. W przypadku budynków historycznych wykonywanie prób w terenie jest trudne do zrealizowania. Jeśli nie ma pewności co do uzyskanego efektu, nie powinno się na stałe montować elementów konstrukcyjnych lampy do obiektów historycznych. Trudno też określić długość ramienia wysięgnika przytwierdzonego do wieży, czy kopuły. Jednym z programów umożliwiających wykonanie wizualizacji iluminacji jest 3D STUDIO MAX Program ten pozwala na rysowanie obiektów zgodnie z przyjętym systemem jednostek. Podczas tworzenia bryły przestrzennej można oglądać ją w trzech rzutach w przestrzeni 3d oraz w rzucie aksometrycznym. Ustawienie widoku okna na perspektywiczny, pozwala na symulowanie obrazu w trzech wymiarach. Jest to szczególnie przydatne przy wprowadzeniu oświetlenia. Usytuowanie źródła światła w ustalonych miejscach powoduje 1 Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki; Kielce; al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel: , , s.rozowicz@tu.kielce.pl 2 Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki; Kielce; al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel: jarosławszczepaniak@plusnet.pl 9162

2 odpowiedni rozkład światła i cieni. W programie można zastosować cienie rozproszone i skupione w zależności od miejsca usytuowania elementu oświetlanego. Budowa modelu opiera się na rysowaniu ścian z uwzględnieniem ich wysokości, grubości oraz składaniu z pojedynczych elementów (gzymsów, szkarp, dachów) w cały obiekt. Jeśli podzieli się etap pracy, to niczym w rzeczywistej budowie, należy rozpocząć od wznoszenia ścian, wycinania otworów okiennych i kolejnych elementów konstrukcyjnych. Posiadając rzut przyziemia i dokonując pomiarów wysokości, można wyskalować obiekt w taki sposób, aby jego wymiary odczytane z rysunku odzwierciedlały rzeczywiste wielkości. Po wykonaniu tych czynności przystępuje się uzupełniania obiektu o elementy dekoracyjne. Jeśli wizualizacja obiektu jest tożsama z obiektem przeznaczonym do iluminacji, ustawiamy lampy zgodnie z charakterystyką bryły fotometrycznej, pamiętając o zasadach i sposobach iluminacji. Jest to konieczne przy doborze mocy lamp, użytych do symulacji, a następnie do realizacji projektu. Należy postarać się o oddanie największej liczby szczegółów, mających wpływ na wizualizację całego obiektu. Poza opisaniem figury geometrycznej obiektu, odwzorowaniu kształtów budynku i detali należy przypisać do każdego elementu materiały, które będą odzwierciedlały naturalny wygląd. W celu uzyskania odpowiedniej kolorystyki należy ustawić własności refleksyjno-transmisyjne, aby w naturalny sposób odbijały światło. Edytor posiada bogatą bazę materiałów z grupy Architectural, można również korzystać z magazynu Standard. Program 3DS MAX umożliwia użycie materiałów uzyskanych ze zdjęć. 2 ILUMINACJA OBIEKTU ZABYTKOWEGO Obiekt zabytkowy w swojej formie, kompozycji, ukazaniu elementów ozdobnych, jest oglądany w ciągu dnia, przy oświetleniu naturalnym. Przy takim spojrzeniu na architekturę, najczęściej zauważane są duże elementy dekoracyjne. W ciągłym pośpiechu, często takie obiekty są mijane mimowolnie, bez zatrzymania wzroku na historii przeszłych pokoleń. Zdobienia wykonane z precyzją przez mistrzów, rozmywają się w codzienności dnia. Inaczej wyglądają oświetlane nocną iluminacją. Nie tylko zatrzymują wzrok, ale częstokroć na zawsze są zapamiętywane. Są powodem do dumy, a mijane codziennie wzbudzają zachwyt nad kunsztem projektantów minionych czasów[4-7]. Do wykonania iluminacji nie wystarczy oświetlić obiekt, należy tak uformować padające światło, aby wskazywało na historyczność architektury, oraz by iluminowana budowla przyciągała wzrok. W projekcie iluminacji obiektu zabytkowego dobrze jest zastosować różne rodzaje lamp. Dzięki lampom kierunkowym można wskazać punkty przyciągania, szczególnie warte uwagi z punktu widzenia architekta, uzyskujemy efekt cienia, wydobywający ze ściany zagłębienia, otwory, nadając pewnej tajemniczości zabytkowemu obiektowi. Lampy zalewowe, o niedużym kącie rozsyłu światła zainstalowane pomiędzy szkarpami na ścianach bocznych, dają efekt głębi, zgodnie z mechanizmem, iż jaśniejsza ściana będzie odebrana, jako dalsza. Takie oświetlenie wzmacnia efekt głębi. Przy projekcie iluminacji konieczne jest oświetlenie całego budynku, unikając pustych miejsc, co mogłoby spowodować wrażenie urwania budynku. Przykładem wykonanej wizualizacji jest iluminacja kościoła Świętego Krzyża w Kielcach. Jest to budowla wzniesienia na początku XX wieku, natomiast stylem architektonicznym nawiązuje do budowli gotyckich. W projekcie iluminacji obiektu zostały zaproponowane i ustawione lampy zalewowe ledowe, do oświetlenia wysokich elementów wież. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskano efekt doświetlenia wysoko usytuowanych elementów ozdobnych, przez znaczne zmniejszenie mocy naświetlaczy punktowych. Kolejnym elementem, który został zastosowany w projekcie iluminacji wspomnianego kościoła jest oświetlenie dachu lampami zainstalowanymi w otworach okiennych wież. Taki sposób oświetlenia zamyka iluminowany obiekt zgodnie z zasadami iluminacji. Urządzenia oświetleniowe winny zapewniać zróżnicowanie intensywności oświetlenia, w zależności od charakteru iluminowanego obiektu. Dobre oświetlenie obiektów sakralnych powinno uwzględniać aspekty dotyczące symboliki liturgii i architektury. Realizacja tych zasad jest związana z uwarunkowaniem dotyczącym możliwościami technicznymi takimi jak: parametry zastosowanych źródeł światła i opraw oraz detalami architektury oświetlanego budynku. Na rysunku 1 przedstawiono wizualizację ściany zachodniej kościoła Świętego Krzyża w Kielcach. 9163

3 Rys.1. Symulacja oświetlenia, wizualizacja ściany zachodniej kościoła. 3 WERYFIKACJA OPRACOWANEGO MODELU Wykorzystanie programów komputerowych przy projektowaniu iluminacji, daje możliwość takiego doboru i ustawienia naświetlaczy, aby jak najlepiej wyeksponować wskazany obiekt. Istotne jest, aby model wygenerowany w programie był dokładnym odzwierciedleniem iluminowanego obiektu. Na tym etapie dokonuje się korekty w eksponowaniu lub ukrywaniu elementów budowli. Wskazane jest porównanie obrazu uzyskanego z programu komputerowego ze zdjęciem[5-9]. Po poprawnej analizie porównawczej można potwierdzić zgodność założeń z wykonanym zadaniem. Ostatnim elementem przy projekcie jest sprawdzenie zgodności wykonania iluminacji z poniższymi zasadami: a) ogólna koncepcja iluminacji, b) rozkład plam świetlnych c) rozkład luminacji na elementach, które są punktami ogniskowymi i punktami przyciągania. Należy sprawdzić, czy koncepcja iluminacji zawiera aspekty historyczne, z uwzględnieniem ustawienia w programie lamp oddających naturalną barwę. Poniżej na rysunkach 2 i 3 w punktach a i b przedstawiono porównanie obrazów wygenerowanych w programie ze zdjęciami. a) b) Rys.2. a) Zdjęcie ściany budynku b) Wizualizacja iluminacji ściany budynku widok od strony południowowschodniej. 9164

4 a) b) Rys.3. a) Zdjęcie ściany transeptu, b) Wizualizacja ściany transeptu - widok od strony wschodniej. WNIOSKI Oświetlenie nocne jest jedną z form podniesienia atrakcyjności i prestiżu obiektu, podkreśla jego rangę. Może eksponować piękno, charakterystyczną architekturę pojedynczego obiektu na tle pozostałych, inaczej oświetlonych budowli [9-10]. Projekt iluminacji obiektu architektonicznego powinien przede wszystkim uwzględniać jego formę, układ bryły, kolor elewacji, ale również funkcję budynku i wzorce kulturowe. Przy tworzeniu koncepcji iluminacji kościoła Świętego Krzyża zostały zrealizowane założenia dotyczące zasad iluminacji budynków zabytkowych. Model 3 D tego budynku został stworzony na podstawie zapisu cyfrowego. Stworzenie obiektu odzwierciedlającego rzeczywisty wygląd, wraz ze wszystkimi zdobieniami architektonicznymi został opracowany w programie 3 DS MAX Koncepcja oświetlenia iluminowanego obiektu wiąże się z konicznością odsunięcia oprawy, służącej do wydobycia danej płaszczyzny oświetlanego budynku. W programie 3 DS MAX 2014, lampy mogą być zmieniane w zależności od położenia od obiektu iluminowanego. Dzięki takim przesunięciom można zmienić wrażenie widoku przestrzennego, inaczej rozłożyć akcenty ekspozycji, całkowicie zmienić wygląd budowli. Komputerowa wizualizacja, czyli realistyczne odtworzenie efektu iluminacji obiektu, dokonuje się na podstawie modelu geometrycznego obiektu. Dzięki programowi komputerowemu mamy możliwość, przeprowadzenia symulacji emisji światła z opraw oświetleniowych i jego oddziaływania z powierzchniami rzeczywistymi, po uprzednim nastawieniu parametrów renderingu. Uzyskane efekty są niemal identyczne z rzeczywistymi. Wizualizacja komputerowa wymaga od projektanta wiedzy nie tylko w zakresie techniki świetlnej, lecz także z zakresu modelowania i podstaw architektury. Iluminacja potrafi wykreować niecodzienny wygląd danej okolicy. Sprzyja także orientacji przestrzennej w dużych aglomeracjach, ułatwiając znalezienie się w nowym miejscu, poprzez rozświetlenie charakterystycznych i łatwo rozpoznawalnych w porze nocnej punktów odniesienia widocznych z daleka. Światło wydobywające się z obiektu iluminowanego zwiększa poczucie bezpieczeństwa obiektów i przestrzeni otaczającej. Wszystko jest to możliwe, dzięki współczesnemu rozwojowi techniki, której zawdzięczamy znaczną liczbę środków realizacji oświetlenia zewnętrznego. 9165

5 Streszczenie Praca przedstawia główne zagadnienia dotyczące iluminacji obiektów. Wskazano elementy, które powinno się wyeksponować podczas ustawiania naświetlaczy. Część pierwsza opracowania dotyczy podstaw teoretycznych na temat sposobu ustawienia naświetlaczy. W drugiej części przedstawiono sposób iluminacji kościoła. Został utworzony model kościoła Świętego Krzyża i jego iluminacja. Wyniki zostały ukazane za pomocą zapisu graficznego, zaś uzyskane efekty nocnej iluminacji zaprezentowano za pomocą wizualizacji komputerowej. Illumination methods of historical buildings Abstract Key issues of illumination of buildings objects has been presented in the paper. Areas that should be exposed while setting the floodlights has been identified and described. Theoretical basis has been in the first part described. Illumination method of the church has been in the second part showed. Computer model of the church and its illumination has been created and presented in the paper. BIBLIOGRAFIA 1. Ratajczak J., Oświetlenie iluminacyjne obiektów architektonicznych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2009, 2. Mirowski R., Świętokrzyski Album. Krajowy Ośrodek Badań i Dokumentacji Zabytków w Warszawie Regionalny Ośrodek w Kielcach / Mediateka Żagań W., Iluminacja Obiektów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003, 4. Blasse G., Grabmaier B.C.: Luminescent materials, Springer-Varlag Berlin Burakowski T., Wierzchoń T.: Surface enginering of metals-prlinciples equipment, Technologie, SRS Press Boca Roton, London-New York, Washington D.C Godlewski J.: Generacja i detekcja promieniowania optycznego. PWN W-wa 1997 r. 7. Haken H., Wolf H.: Atomic and Quantum Physics Berlin. Spinger 1987 r. 8. Ozimina D.: Resarch of mechanism acivity of antimony thioantimonate tribological system, Tribology Letters, Vol. 13, Różowicz A.: Materiały fluorescencyjne stosowane w niskoprężnych lampach wyładowczych i ich wpływ na tętnienie światła. Przegląd elektrotechniczny, nr 5/ Różowicz A.: Quantities influencing the light ripple depth of fluorescent lamps supplied with A/C voltage of various frequencies, Archives of Electrical Engineering, VOL. LIV, No.212, 2005, 9166