体育馆照明设计

2015-03-22兰州工业学院电气工程学院甘肃兰州730050

现代建筑电气 2015年4期

关键词：满天星体育馆照度

张文有(兰州工业学院电气工程学院, 甘肃兰州 730050)

体育馆照明设计

张文有
(兰州工业学院电气工程学院, 甘肃兰州 730050)

从亮度分布、光源选择、眩光和频闪控制、灯具布置方面对体育馆照明设计进行了探讨。指出未来LED光源是体育馆照明的首选,在满足照明要求的同时达到节能的目的;灯具布置多采用满天星向下的照明方式,以保证场地照度均匀度和立体感。

照明设计; 体育馆; 亮度分布; 眩光和频闪; 照度

0 引言

为了满足人们对文体娱乐生活的需要,综合性体育馆在各大中型城市越来越多。综合性体育馆一般可进行篮球、排球、乒乓球、羽毛球、室内足球、体操等体育项目的比赛训练或重大的文艺表演活动,一般设有比赛馆、运动员裁判员休息室、贵宾休息室、新闻发布中心、办公室等。体育馆内照明设计的主要目标是结合科学性、美学性、经济性等因素,为现场观众提供一个良好的视觉环境,特别是可以保证高质量的彩色电视转播。

照明的科学性设计是指照明设计必须达到设计规范的基本要求。运动场地的照明应考虑亮度、照度及光源的显色性、色温要求。眩光及频闪控制是衡量照明质量的重要指标。

1 照度标准指标要求

现行国家规范及国家体委相关标准对各种运动场地的照度指标均有相应的要求,同时要考虑使用者的比赛规格和技术难度等因素。现代体育馆还要充分考虑彩色电视转播的技术要求。按国家标准要求,正式比赛时不同运动项目的照度范围为350～1 000 lx。例如晋江体育馆馆设计时,为满足重大比赛的彩色电视转播要求,垂直照度为1 000 lx。一般垂直照度与水平照度的比为1∶1.5,因此水平照度(场地地面)为1 500 lx。国家标准确定的照度范围有利于灵活设定或调整不同运动项目模式的照明方式及照度水平,更好地体现综合馆多功能的特点。

2 照明亮度分布

在场馆照明设计中,舒适的光环境应有合理的亮度分布。如果室内亮度变化太大,易导致视觉疲劳,但如果缺乏亮度变化,则易产生单调感。因此,合适的亮度分布是必要的。CIE推荐,被视物体的亮度为相近环境亮度的3倍时视觉清晰度较好,即相近环境与被视物体本身的反射比之比最好控制在0.3～0.5。

3 光源选择

在体育馆照明设计中应设有多重光源,主光源宜为冷色调,使人感到庄重和正式,再以暖色调光源作为辅助光源,使冷静中又透出一种愉快、温馨的气氛。休息室多采用暖色偏暗的光源。比赛馆建议选择显色指数较高、使用寿命较长的金属卤化物灯。金属卤化物灯具光源色温范围为4 000～6 000 K,具有更好的光色性,接近自然光,是目前比较理想的体育馆电光源。应急照明可选择连接应急系统供电的卤钨灯。

与白炽灯、荧光灯、卤素灯和高压钠灯相比,LED光源具有以下优点:① 使用寿命长,可以达5～10万h;② 节能省电,相同的照明效果比传统光源节能约80%以上;③ 使用成本低;④ 坚固、环保无辐射;⑤ 废弃物可重新利用;⑥ 不含汞等有害元素。LED光源技术日趋成熟,高功率LED的光输出已达到100 lm/W,未来可达150 lm/W。

目前,在电视演播室、剧场、体育场馆等专业照明领域已经出现了以大功率LED模组为照明光源的天幕灯、地排灯、柔光灯等泛光照明系列,节能效果非常明显。这是因为LED属于冷光源系列,由发光面传导的热能极低,极大地降低了体育馆环境温度,使体育馆的空调机组负荷大幅减少,出现了连带的节能效应。大功率白光LED,既有较高的光效,又有较高的显色性,能满足体育馆环照明的要求。

目前,随着LED系统设计技术的飞速发展,LED电光源在体育馆的应用也成为一种必然方向。如国家体育场(鸟巢)夜景照明工程的灯光彩衣采用LED作为主要装饰照明,以LED的光电特性体现鸟巢灯光效果中跳跃、动感的部分,其鲜艳的色彩表达“中国红”的文化韵味;汕头大学室外运动场地在体育场提升改造后采用新LED照明系统,且根据不同场地、不同运动项目的特性,设置不同的光照亮度,从网球场、排球场到足球场,每盏LED的亮度都不一样,16个场地共1 000 m2每小时的照明电费仅需28元。

4 眩光和频闪控制

眩光和频闪直接影响到照明的舒适度。

眩光分为直接眩光和反射眩光。直射眩光是由发光体直接引起的;反射眩光是由灯具或其他反射面反射发光所形成的。控制直接眩光的方法有选择透光材料、控制保护角(遮光角)、合理布置光源位置三种。控制反射眩光的主要方法是使作业面上的大部分光来自合适的投射方向,即产生的定向反射不直接射向观察者的眼睛,而是射向远处或侧方。一般只要在观察者上方不安装灯具,就可以较好地消除反射眩光。

体育馆控制眩光的设计上,灯具可采用配有防眩光隔板的高效反光系统,光源位置可根据技术要求加以调整,使眩光和散光得到有效的限制。在灯具瞄准点的设置上控制投射方向和投射角来限制眩光的产生,使眩光指数<50。

频闪的产生主要是由于气体放电灯随电压周期性的变化,使光通周期性强弱变化引起的。通常采取的方法是将气体放电光源采用多管移相接法,或将三组荧光灯分别接入三相电源,后者能将波动深度降低到5%。因此,在一些由多只荧光灯组成的发光装置中(光带、发光顶棚等),应将其灯管平均分配并按一定的相序接入三相电源。使用两管或三管荧光灯灯具时,宜将灯管分别接入两相或三相电源线路。

5 灯具布置

灯具的布置就是确定灯在房间内的空间位置。光投方向、工作面上照度及照度的均匀性、眩光、阴影等,都直接与照明灯具的布置有关。灯具的布置还影响光效以及照明装置的维修和安全。照明灯具的平面布置有均匀布置和选择布置两种。均匀布置通常将同类型灯具按等分面积的形式布置成单一的几何图形,如直线、矩形、菱形、角形、满天星等,适用于要求整个工作面有均匀照度的场所。多数场馆为保证场地照度的均匀度和立体感,灯具采用满天星向下(广罩形、配罩形)的照明方式。晋江体育馆主场馆设计中采用了灯桥与满天星相混合的均匀照明方式,两侧灯桥以沿弧线布置,满天星灯具采用小型泛光灯具,按计算的瞄准点布置。满天星的灯具布置方式垂直照度较低、眩光小、照度均匀、设备费用低,特别适用于综合体育馆、拳击、体操、技巧、摔跤、训练馆等运动场地。灯桥的灯具布置方式用于方向一定的球技运动,特别是球类、技巧、体操、游泳、水球等运动场地。

灯具除了考虑材料、样式以外,还应配置电容补偿装置,功率因数≥0.9。比赛馆灯具防护等级较高,以有效防止灰尘、污染物。对于气体放电灯的启动器、触发器等电气附件的选择,应在与光源匹配的前提下达到高效、节能。

6 结语

体育馆照明设计的目标往往是达到更高的照明标准,尤其是照度标准值。金属卤化物灯目前是体育馆场地照明比较理想的光源。但随着LED技术的成熟及成本的降低,LED光源在体育馆照明中将得到广泛的应用。

[1] 丁文华,苏娟.建筑供配电与照明[M].武汉:武汉理工大学出版社,2008.

[2] 魏明.建筑供配电与照明[M].2版.重庆:重庆大学出版社,2005.

[3] 赵德申.电气照明技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[4] 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].2版.北京:中国电力出版社,2006.

[5] GB 50034—2013 建筑照明设计标准[S].

[6] 卓银杰,程澍.游泳池水下照明设计探讨[J].现代建筑电气,2013,4(11):70-73.

2015《现代建筑电气》杂志征订单

邮局汇款银行汇款

邮编：200063 收款单位：上海电器科学研究院

地址：上海武宁路505号3号楼4楼开户银行：招商银行上海分行曹家渡支行

单位：《现代建筑电气》编辑部账号：1219 0973 3310 301

联系电话：021-62574990-272(俞小姐) 传真：021-62576377

Lighting Design of Stadium

ZHANG Wenyou

(College of Electrical Engineering, Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou 730050, China)

This paper discussed the lighting design of a stadium at aspects of brightness distribution,source selecting,glare and strobe controlling,and arrangement of illumination lamps.It is pointed out that LED source is a preferred choice,which not only meets the lighting requirements but also achieves the energy saving.The arrangement of illumination lamps should use the sky star lighting way to protect the illumination uniformity and stereoscopic impression of stadium.

lighting design; stadium; brightness distribution; glare and strobe; illumination