体育场的照明设计

体育场的照明设计

冯明哲 上海同济规划建筑设计研究总院(200092)

摘　要　介绍了某大型体育场的照明设计。具体阐述了照明设计思路和安全可靠的供配电方式,包括:照度与均匀度、眩光控制、光源和灯具,灯光控制等。

叙　词:照明设计　体育场　灯光控制　照度

Design of Stadium Lighting

Abstract :The lighting design of a certain big stadium is presented.The designing idea and means of the power

supply and distribution are described ,which include illumination and homo geneity ,dazzle control ,light source and lamp and lighting control.

K ey w ords :lighting disign stadium lighting control illumination

作者冯明哲,男,1958年生,1988年同济大学毕业,工程师。

一、概述

现代化的体育场,不仅追求建筑体型美观大

方,各种体育设施齐备完善,而且要求有良好的照明。一个良好的照明应具有恰当的、均匀的照度和亮度分布,理想的光色指标以及无眩光和有立体感等技术指标,即除了能满足观众良好的视看效果外,还必须保证运动员、裁判员及比赛项目所需的照明要求。另外,对于有彩电转播要求的体育比赛,还要满足画面质量要求。衡量一个体育场照明的好坏,笔者认为主要从两个方面来考虑:首先是高性能与高质量的照明;再则就是安全可靠的供配电方式。按照这样的思路,笔者完成了某大型体育场的照明设计,通过国家建筑工程质量监督检验中心的现场测试检验,实际效果达到并优于当时的设计指标。 二、体育场照明设计1.照明设计思路

体育场照明设计要求主要包含数量和质量两个方面的内容:数量要求包括水平照度和垂直照度;质量要求则包括照度的均匀性、眩光控制以及色温和色表。

设计场馆为第八届全国运动会重要比赛馆之一,比赛主要以足球为主,场地按标准足球场地设计:105m ×69m 。

根据规划建筑用地的局限性和建筑造型的特

殊性,在力求做到良好的光分布,严格控制眩光及光对环境的污染的前提下,该场馆布灯方案选择两侧光带照明方式。东西两处看台各设一条126.6m 的光带(弦长118.4m ),两边光带共采用360只1.5kW 金属卤化物灯对场地进行照明(见图1(a ))。光带安装于看台雨棚挑檐下口网架上,距地垂直安装高度H =30.2m ,

光带中心距场

图1　

体育场的照明设计低压电器(1998№5)

地的中轴线之水平距离为60m,距场地边线之水平距离D=25.5m(见图1(b))。

由计算分析可知,α、β若过小,虽然能提高摄像机方向上的垂直照度,但眩光问题变得突出;α、β若过大,眩光固然能得到控制,但垂直照度值不甚理想。据国际照明委员会(CIE)在1986年发布的有关足球场照明的文献中阐述到,20°<α<30°,α最好控制在25°;而β则应控制在45°<β<75°。这样,依据这两个角度规定的泛光灯安装高度就会得到满意的眩光限制、较高的垂直照度,使得边线上的水平照度和垂直照度之间满足适当的比例。因此,上述计算证明,光带安装高度是合理的。另外,光带设计长度超过球门线10m以上,基本能使球门区得到满意的照度值。

2.照度与均匀度

设计照度值依据G BJ133290[2]标准,并参考了国际体联委员会第83号推荐照度要求,借鉴了国际和国内一些优秀体育场的经验总结,听取了有关方面专家的意见,在原有基础上作了适当的调整提高。场地照度计算的具体做法是采用先进的计算机辅助灯光设计软件《Calculux Software Package AREA2.30January1992Philips Light2 ing B.V.》,将360只金属卤灯按工程的实际情况分两侧进行模拟布置,并按《室外照明测量方法》(G B/T15240294)中的有关规定将足球场按矩型网格划分,即沿x轴(两侧球门区方向)11等分,沿y轴(两侧边线方向)7等分,然后将不同光束角的投光灯逐个进行瞄准点调整,宽光束主要用于近场、中场及球门区投射,而窄光束则主要用于本端角球区及远距离投射,各种不同光束角的光束经优化组合整理,按彩色电视转播体育比赛条件模拟,用逐点法计算得到。

(1)z=0m平面:

E h,av=1298lx≥750lx

E h,min/E h,max=0.62≥0.6

E h,min/E h,av=0.7≥0.7

(2)z=1m平面,主摄像机方向(模拟搁于x=0m,y=90m,z=15.0m位置):

E v,av=1557lx≥1200lx

E v,min/E v,max=0.71>0.4

E v,min/E v,av=0.81>0.6

(3)z=1m平面,副摄像机方向(模拟搁于x=90.0m,y=0m,z=15.0m位置):

E v,av=1323lx≥750lx

E v,min/E v,max=0.6>0.4

E v,min/E v,av=0.75>0.6

且E h,av/E v,av=0.83,在0.5～2(x,y轴的原点取比赛场地的几何中心,z=0平面则为比赛场地的地平面)。

以上计算考虑了由于日长月久灰尘沉积在泛光灯上引起的光输出衰减和灯泡在整个使用期间的光通维持情况,取维护系数k c=0.75。

经上述计算可知,照度值能满足良好的视觉效果,且均匀度保证了运动员、观众在运动比赛时的视觉适应,水平照度与垂直照度之间相对于主摄像机位置有良好的平衡,使得彩色电视转播时摄像画面层次丰富、饱和度好、有适宜的立体感。

3.眩光控制

眩光,即视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,从而引起不舒适或视觉降低的现象。

眩光是体育场照明设计中影响照明质量的重要因素,尤其是在采用两侧光带照明的体育场中这个问题尤为突出。换句话说,如果不能对眩光有效地限制,则会严重影响比赛的进行和造成观众眼睛的不舒适感。近年来,世界各国都非常重视对眩光的评价和限制,归纳起来主要有三种方法:①美国的视觉概率法(VCP);②英国的眩光指数法(GI);③德国的亮度曲线法(LC)。我国也制定了相关的室内体育场地直接眩光限制的等级标准。而对于室外场地的泛光灯照明,CIE专门发布了眩光评价方法,即眩光程度可以用灯具产生的光幕亮度L vi和观察点景物产生的光幕亮度L ve来决定。

眩光指数:GR=27+24lg(L vi/L ve)

眩光等级:GF=10-GR/10

对于大型体育比赛场地的眩光等级GF≥5,即GR≤50,这个等级是人眼刚好能接受或容许眩光的程度。

体育场照明产生眩光的原因是多方面的,如何才能有效地限制直接眩光呢?设计中主要从以下五个方面入手:

①控制α≥20°,也即灯具安装高度不能过低。

低压电器(1998№5)体育场的照明设计