體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)

、體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)的基本要素體育場(chǎng)照明的重要性對(duì)于一座現(xiàn)代化的體育場(chǎng)，不但要求建筑外形美觀大方、各種體育設(shè)備齊全完善，而且要求有良好的照明環(huán)境，即要求有合適、均勻的照度和亮度、理想的光色，有立體感及無(wú)眩光等。除保證滿(mǎn)足觀眾良好的視看效果外，還必須保證裁判員、運(yùn)動(dòng)員和比賽項(xiàng)目所需的照明要求以及應(yīng)保證有良好的電視轉(zhuǎn)播效果。照明是依靠光線(xiàn)的功能，保證燈光作用于運(yùn)動(dòng)員、裁判員、觀眾的眼睛、產(chǎn)生視覺(jué)，才能看見(jiàn)體育場(chǎng)地上的一切，如場(chǎng)地環(huán)境的明暗、物體移動(dòng)、建筑、器具及服裝等表面的顏色、觀看目標(biāo)的形狀和大小、深度、立體感及運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)和體育場(chǎng)的氣氛等等。所以，良好的照明在現(xiàn)代體育場(chǎng)中占有重要地位。一般，在一個(gè)體育場(chǎng)的照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下三方面的因素：1滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)要求，并且使燈光對(duì)比賽的客觀影響降到最低程度。2滿(mǎn)足觀眾的視覺(jué)要求，使燈光對(duì)觀看比賽時(shí)所引起的不適感覺(jué)降低到最低程度。3滿(mǎn)足彩電轉(zhuǎn)播的照明要求，盡可能提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。總之，照明與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽要求密切相關(guān)，與觀眾視看效果密切相關(guān)，沒(méi)有良好照明設(shè)施的體育場(chǎng)是不完整的體育場(chǎng)，必將嚴(yán)重影響它的使用功能。體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為了得到良好的照明設(shè)計(jì)方案，合理利用光線(xiàn)的分布來(lái)滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)員、觀眾、裁判員視覺(jué)以及良好的電視轉(zhuǎn)播效果的要求，必需先確定照明標(biāo)準(zhǔn)，包括照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中包括眩光、光源色溫有顯色性要求，光的方向性、節(jié)能要求2.1照度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)際體聯(lián)第83號(hào)推薦照度要求及《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133-90中第2.2.9條中的規(guī)定，提出以下照度標(biāo)準(zhǔn)推薦值：1根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133-90中第2.2.9-1條中規(guī)定：足球場(chǎng)比賽照度標(biāo)準(zhǔn)值：當(dāng)觀看距離為120m時(shí)，為150?200?300lx;觀看距離為160m時(shí)，為200?300?500lx;觀看距離為200m時(shí)，為300?500?750lx.觀看距離指觀眾席最后一排到場(chǎng)地邊線(xiàn)的距離。2根據(jù)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133-90中第2.2.9-2條中規(guī)定：電視轉(zhuǎn)播需要的垂直照度：最大拍攝距離分為三組，①對(duì)于足球項(xiàng)目而言，最在拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為750lx;最大拍攝距離為75m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為1000lx;最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1500lx;②對(duì)于田徑項(xiàng)目而言，最大拍攝距離為25m時(shí)平均垂直照度應(yīng)為500lx;最大拍攝距離為75m平均垂直照度應(yīng)為750lx;最大拍攝距離為150m時(shí)平均垂直照度為1000lx.上述每個(gè)垂直照度用于一個(gè)給定的運(yùn)動(dòng)等級(jí)和給定的最在拍攝距離相對(duì)于1.0m垂直面的值，各照度值的中間值用于其它拍攝距離。3上述照度指體育場(chǎng)的最終平均照度，設(shè)計(jì)時(shí)選取的初始照度必須計(jì)入維護(hù)系數(shù)，一般可采用0.7?0.8的數(shù)值。4水平照度的均勻度：照度均勻度一般用最小照度與最大照度之比表示，也可用最小照度與平均照度之比表示，最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于0.5.5垂直照度的均勻度：最小照度與最大照度的比值應(yīng)大于0.4,才能滿(mǎn)足主電視攝像的要求。2.2照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1眩光體育照明的關(guān)鍵除提供足夠的水平和垂直照度以外，還需要減少眩光，從而達(dá)到亮而無(wú)眩光的效果。眩光是影響照明質(zhì)量的最重要因素之一。根據(jù)CIENO.83出版物''彩電系統(tǒng)的體育場(chǎng)地照明”，場(chǎng)內(nèi)最大眩光指數(shù)GRmax應(yīng)小于50.眩光額定值愈小，眩光限制愈好。眩光額定值GR由下列公式算出：GR=27+24Lg*Lvl/Lve0.9上式中，Lvl是燈具產(chǎn)生的光幕亮度，Lve是環(huán)境產(chǎn)生的光幕亮度。一般在計(jì)算照度時(shí)，應(yīng)計(jì)算不同方向的眩光額定值GR，在GR<50時(shí)，即可行。眩光的限制除了合理確定燈具的選型，安裝高度和排列方式外，還可以采取提高賽場(chǎng)背景照度的方法。2光源色溫及顯色性要求為達(dá)到良好的彩電轉(zhuǎn)播效果，體育場(chǎng)的照明質(zhì)量不但與照度有關(guān)，而且與照明光源的色溫及顯色性有緊密關(guān)系。我國(guó)《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ133-90中第3.3.2條中規(guī)定：彩電轉(zhuǎn)播用一般光源顯色指數(shù)Ra不應(yīng)小于65.依據(jù)CIENO.83號(hào)出版物及國(guó)際足聯(lián)的要求，光源相關(guān)色溫Tc大于5000K和光源顯色指數(shù)Ra大于等于80，以達(dá)到最佳的現(xiàn)場(chǎng)照明效果及彩電轉(zhuǎn)播效果。3光的方向性燈具的俯角不僅影響垂直照度，同時(shí)也對(duì)運(yùn)動(dòng)員、觀眾和裁判有可能產(chǎn)生較大眩光影響。對(duì)地體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)，應(yīng)選擇好燈具的瞄準(zhǔn)方向。另外，主攝像機(jī)與另一側(cè)過(guò)來(lái)的光線(xiàn)之比例應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，而照明的最重點(diǎn)是在足球場(chǎng)的中央及禁區(qū)設(shè)置。4節(jié)能要求照明節(jié)能重在采用合理的照明方案和高效的照明裝置，降低線(xiàn)路損耗及良好的照明控制。體育建筑屬照明用電較大的建筑項(xiàng)目，從節(jié)能意義上講，僅比較初始投資費(fèi)用，而不以最低運(yùn)行成本為基礎(chǔ)選擇得出的照明設(shè)計(jì)不是合理的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)具體情況，將初始投資及運(yùn)行成本綜合加以考慮。應(yīng)選擇高效率的光源和燈具，采用能耗較低的鎮(zhèn)流器等附件，并加補(bǔ)償電容，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。照明設(shè)計(jì)應(yīng)有多種開(kāi)燈模式及對(duì)應(yīng)的控制方案。可以通過(guò)調(diào)節(jié)燈具數(shù)量，為不同需要的比賽和活動(dòng)提供合適的照明，控制方案要簡(jiǎn)單、實(shí)用，并具有較強(qiáng)的靈活性。體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)的計(jì)算體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)的照度計(jì)算通常有三種方法：一是單位面積容量估算法;二是平均照度計(jì)算法，用以計(jì)算被照面上的平均照度;三是逐點(diǎn)計(jì)算法，可以精確的計(jì)算出某一點(diǎn)的照度。1單位面積容量估算法基本公式：N=PxA/PL式中：N—泛光燈燈數(shù);PL—每臺(tái)泛光燈功率W；P一單位面積功率W/tf；A—被照面積皿。二、體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)的實(shí)例探討下面將根據(jù)延安大學(xué)體育場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)際的例子對(duì)體育場(chǎng)的設(shè)計(jì)做更深一步的探討。1工程概況延安大學(xué)楊家?guī)X新校區(qū)體育場(chǎng)配套設(shè)施建筑面積4300m2,體育場(chǎng)地近20000m2,可同時(shí)容納15000人觀賞比賽，是一座功能完備，具有現(xiàn)代化設(shè)施的體育活動(dòng)場(chǎng)所。體育場(chǎng)平面為橢圓型，設(shè)有105mx68m的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)地、8道400m標(biāo)準(zhǔn)田徑環(huán)行跑道和100m直跑道，是延安市及延安大學(xué)的主要運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。2照明要求該體育場(chǎng)對(duì)照明的要求如下：（1）.場(chǎng)地照明要有足夠的照度，以保證場(chǎng)地的能見(jiàn)度。燈光高度應(yīng)能按需要進(jìn)行調(diào)整。（2）.場(chǎng)地內(nèi)照明均勻。（3）.場(chǎng)地照明不應(yīng)產(chǎn)生眩目。眩光要控制在一定標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)。（4）.滿(mǎn)足彩電轉(zhuǎn)播的要求。（5）.配置應(yīng)急事故照明,安全疏散照明，以保證人員的安全。（6）.控制方式靈活，滿(mǎn)足練習(xí)、比賽、電視轉(zhuǎn)播的不同要求。3體育場(chǎng)照明主要指標(biāo)3.1照度標(biāo)準(zhǔn)具體規(guī)定見(jiàn)上文。3.2照度均勻度由于體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的面積比較大，距離比較遠(yuǎn)，而且足球的運(yùn)動(dòng)距離范圍比較大，因此要求其照明具有地面上光分布均勻。國(guó)標(biāo)規(guī)定最小與最大水平照度之比為0.5,最小與最大垂直度之比為0.4。垂直照度與水平照度之比不宜小于0.25,體育場(chǎng)觀眾席的垂直照度不宜小于場(chǎng)地垂直照度的0.25。3.3眩光限制體育照明的關(guān)鍵，除提供足夠的水平和垂直照度外，還需要減少眩光，從而達(dá)到亮而舒適的效果，眩光是影響照明質(zhì)量的最重要的因素之一，解決眩光主要是解決照明器的安裝高度、照明器的投射方向及運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)方向和觀眾觀看角度等問(wèn)題，因此在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地中央所能看到燈具的最低部分的仰角應(yīng)在30度以上。國(guó)內(nèi)外對(duì)眩光的控制也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般對(duì)于大型比賽場(chǎng)地的眩光指數(shù)(CF)應(yīng)不大于50;練習(xí)場(chǎng)地眩光指數(shù)(GF)應(yīng)不大于60。3.4光源色溫和顯色性運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的照明設(shè)計(jì)的光源色溫和顯色指數(shù)與應(yīng)用范圍有非常直接關(guān)系。國(guó)際照明委員會(huì)要求光源色溫介于3000?6000K之間，一般比賽是由下午直至黃昏，此時(shí)天空的色溫在4000?6000K,因此一般要求色溫大于4000K。光源的顯色指數(shù)越高，其顯色就越好，而電視轉(zhuǎn)播具有好的彩色還原性，因此對(duì)光源的顯色指數(shù)也有一定的要求。國(guó)際比賽、需要電視(彩色)轉(zhuǎn)播場(chǎng)所90>Ra>80國(guó)內(nèi)外比賽、訓(xùn)練等場(chǎng)所80>Ra>60訓(xùn)練等場(chǎng)所60>Ra>40。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體育場(chǎng)的顯色指數(shù)定為Ra>80。4光源燈具體育建筑人工采光照明所采用的光源，通常有白熾燈、鹵鎢燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、高壓汞燈、鈉燈等。幾種光源主要性能綜合指標(biāo)見(jiàn)表1。本］幾種光位主靈性能綜:合指標(biāo)花源腫主迎牢?j?相取hi修J典皿昇.色指敬鼠a督蜩熾燈IS-WDO12-IS270U-3DDQ150-就游20-343060too尚對(duì)n井英無(wú)町】&旦但mM4伉65.E<h12580290th-650053-tS7高壓不打5供8<X125-175,250.400^](M04Cr-的A430D25UQ--50商小訥加3隊(duì)知-7D.|OCh|弓。.|DQ012019泠?7300W&X曜柚1打物燈M町150.17!H254X4OM001X150(1Sff.1000^拓叩60-704DCh】CJgiDUUh35GD84420(J-6DDCJfiD-70IM.-%&■?1。4]gX2UdU-iJDD75SDOO-7D00登S40060-8，4睫ASiflO85-9S通過(guò)比較白熾燈有較高的顯色性，但色溫偏低，光效低；高壓汞燈顯色性差、光效低；鈉燈光效高，單顯色性差；金屬鹵化物燈體積小、易于精確的控制光束、光效高、顯色性好，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用低。因此金屬鹵化物燈是體育場(chǎng)的首選燈具。照明節(jié)能也是現(xiàn)在設(shè)計(jì)中必須考慮的因素，因此應(yīng)選擇高光效、高顯色、長(zhǎng)壽命的光源，配用高效照明器。延安大學(xué)體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)，在遵循國(guó)內(nèi)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足使用功能的前提下，通過(guò)考察比較各種適合體育場(chǎng)使用的光源及燈具，最后選用：光源MHD1800?400燈具M(jìn)VF406?1.8KWCATA1光源光通率1600001m光輸出效率0.77光源色溫5600K光源顯色指數(shù)905照明方式綜合體育場(chǎng)的照明方式一般有四種方式，四塔式、多塔式、光帶式、混合式。由于延安大學(xué)體育場(chǎng)的建筑布局為單面有主席臺(tái)，其余三面均為看臺(tái)，如采用光帶式和混合式，在體育場(chǎng)面積比較大，距離比較遠(yuǎn)的情況下很難滿(mǎn)足照度要求，因此不適合采用光帶式及混合式的照明方式。在四塔式和多塔式方案中，四塔式適合看臺(tái)沒(méi)有挑檐的體育場(chǎng)，基本能滿(mǎn)足照度要求，但照度不夠均勻；多塔式照度比較均勻，但運(yùn)動(dòng)員及觀眾看到的亮光源數(shù)目多，眩光大。從造價(jià)比較，四塔式比多塔式經(jīng)濟(jì)，經(jīng)過(guò)多方權(quán)衡，最后采用四塔式。5.1燈塔位置塔的位置以球門(mén)邊線(xiàn)中心點(diǎn)與邊線(xiàn)15o,和以場(chǎng)地縱向中心點(diǎn)與縱向邊線(xiàn)成5o的兩條線(xiàn)相交區(qū)，見(jiàn)圖1。5.2燈塔高度因?yàn)闊羲母叨戎苯佑绊戵w育場(chǎng)的照度及形成眩光的大小，為了限制眩光，燈塔高度按投射角（對(duì)場(chǎng)地中心）來(lái)設(shè)置在22o?25o之間，從經(jīng)驗(yàn)上看這種布置方式比較優(yōu)越，運(yùn)動(dòng)員及觀眾看到的光源數(shù)量較少，因而可以降低眩光。其中：h一光源的高度;a一從球場(chǎng)中心點(diǎn)到燈塔的水平距離;延安大學(xué)體育場(chǎng)，從球場(chǎng)中心到燈塔的水平距離為87米，光源高度h^0.4x87=34.8.燈塔的高度大于光源高度，定為35米。6計(jì)算結(jié)果在明確了照度、眩光指數(shù)、燈塔位置、燈塔高度以后，通過(guò)逐點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算，確定了燈具的數(shù)量及各種要求下的水平照度、垂直照度。逐點(diǎn)計(jì)算法：逐點(diǎn)計(jì)算法：EH=如(X、Y2)，/2H——投光器安裝高度(m):D——投光器發(fā)光中心至計(jì)算點(diǎn)P|的距離血)：X——P點(diǎn)的縱坐標(biāo)；Y一P點(diǎn)的橫坐標(biāo)：如——投光器指向P點(diǎn)的光強(qiáng)度(cd)；EhP點(diǎn)的水平照度(R)：EvP點(diǎn)的垂直照度(R).圖3照度計(jì)算彩電轉(zhuǎn)播時(shí)選用220套燈具，各燈塔安裝55套燈具，水平照度平均值1255IX,垂直照度1298IX,眩光值35.9;一般比賽時(shí)，平均照度571IX;一般訓(xùn)練時(shí)，平均照度272IX。應(yīng)急照明選用24套鹵鎢投光燈，分別安裝在4根燈塔上，平均照度為16.2IX。7控制方式延安大學(xué)體育場(chǎng)的燈光控制室設(shè)在主席臺(tái)側(cè)的后面，位置比較高，視野比較開(kāi)闊，能看到大半個(gè)賽場(chǎng)。室內(nèi)設(shè)燈光控制臺(tái)，具有全場(chǎng)照明布燈的模擬盤(pán)，可以進(jìn)行場(chǎng)燈的單控、總控及計(jì)算機(jī)控制。LIG