近年來，隨著人民生活水平的提高和國家對(duì)體育產(chǎn)業(yè)的大力扶持，各地都新建、改建了一批具有現(xiàn)代化水平的體育設(shè)施。

　　通常，體育館是泛指進(jìn)行室內(nèi)體育比賽的綜合性場(chǎng)館。對(duì)于一座現(xiàn)代化的體育館的場(chǎng)地，不但要求各種體育設(shè)備齊全完善，還要求有合適、均勻的照度，理想的光色，有立體感，且無眩光。除了保證滿足觀眾良好的視覺效果，還必須保證裁判員、運(yùn)動(dòng)員和具體比賽項(xiàng)目所需的照明要求。這就為體育場(chǎng)館照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了具體的要求。

　　一、主要照明技術(shù)指標(biāo)：

　　1.1 照度標(biāo)準(zhǔn)：

　　我國體育體育場(chǎng)地照明照度對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)比賽項(xiàng)目分別規(guī)定了不同的練習(xí)及比賽標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)注意的是，省、市一級(jí)以上的體育館，應(yīng)考慮彩色電視轉(zhuǎn)播的要求，其場(chǎng)地照度也應(yīng)按照運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地彩電轉(zhuǎn)播照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。除了照度值具體要求外，還應(yīng)考慮照度的均勻性指標(biāo)，如場(chǎng)地水平照度的最小值與最大值之比不宜小于0.5等。關(guān)于這類標(biāo)準(zhǔn)的介紹有關(guān)資料很多，如《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16-92)等。這里不再贅述。

　　另外，體育比賽場(chǎng)地及觀眾席是人員密集的場(chǎng)所，按照《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16-87)等規(guī)范要求，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)事故照明，其照度值通常不低于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地照明照度標(biāo)準(zhǔn)值的10%。

　　1.2 光源的相關(guān)色溫及一般顯色指數(shù)：

　　運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的照明設(shè)計(jì)不但與照度有關(guān)，而且與照明光源的色溫、顯色性有關(guān)，處理好光源的色溫及顯色指數(shù)的關(guān)系，可以避免產(chǎn)生心理上的不平衡、不和諧感。根據(jù)我國的有關(guān)規(guī)定資料，不同的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地對(duì)照明光源的色溫、顯色性有不同的要求，歸納成表一：

　　表一：光源的色表類別

　　光源的色溫及顯色指數(shù)是選擇燈具的重要參數(shù)，對(duì)于新建的體育場(chǎng)館，大多要求滿足彩電轉(zhuǎn)播的要求，因此光源的相關(guān)色溫通常取3300~5300K;一般顯色指數(shù)取80~90進(jìn)行設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)，在已建成的福建省體育館;福建省游泳、跳水館及武夷山市體育館的實(shí)際使用效果來看，能很好的滿足比賽及彩電轉(zhuǎn)播的要求。

　　設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮這幾個(gè)指標(biāo)外，還需按照體育比賽項(xiàng)目、工程投資及燈具使用環(huán)境等的要求進(jìn)行燈具選型，做到經(jīng)濟(jì)、合理、又能滿足使用要求。

　　二、照度計(jì)算：

　　體育運(yùn)動(dòng)對(duì)照度要求較嚴(yán)格，因此場(chǎng)地照度必須進(jìn)行較為精確的計(jì)算。但是由于體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目繁多，要求各異，采用的照明裝置數(shù)量也大，這就給照明設(shè)計(jì)帶來很多復(fù)雜的因素。因此在不同的設(shè)計(jì)階段，采取不同的計(jì)算方法顯得尤為重要。

　　2.1　　利用系數(shù)法：

　　通常在方案及初步設(shè)計(jì)階段采用利用系數(shù)法，利用系數(shù)法適用于對(duì)照度要求不太嚴(yán)格的照度計(jì)算。應(yīng)用利用系數(shù)法計(jì)算被照?qǐng)龅仄矫嫔掀骄斩鹊幕竟饺缦拢?/p>

　　式中：

　　Eav─被照?qǐng)龅仄矫嫔掀骄斩?span>(lx);

　　φ─燈具內(nèi)光源的光通量(lm);

　　N─所需燈具數(shù)量;

　　A─被照?qǐng)龅孛娣e;

　　K─維護(hù)系數(shù);

　　U─利用系數(shù)

　　利用上述公式按場(chǎng)地要求的平均照度可估算出所需的燈具數(shù)量，但燈具的布置只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，所以不能保證場(chǎng)地照度的均勻性。

　　2.2　　逐點(diǎn)法：

　　逐點(diǎn)法就是將每個(gè)燈具對(duì)計(jì)算點(diǎn)所產(chǎn)生的照度相加，即為該點(diǎn)的總照度。該方法不受燈具是否均勻布置、燈具裝高是否相等的限制，計(jì)算精度比較精確，故在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)常采用。逐點(diǎn)法計(jì)算被照?qǐng)龅仄矫嫔险斩鹊幕竟饺缦拢?/p>

　　式中：

　　Eh　─為某點(diǎn)的水平照度(lx);

　　Iθ─為光源照射方向的發(fā)光強(qiáng)度(cd);

　　H　─為光源離被照平面的高度(m);

　　θ─為光源與被照點(diǎn)連線和鉛垂線間的夾角。

　　Ex　─為某點(diǎn)x方向上的垂直照度(lx);

　　Ey　─為某點(diǎn)y方向上的垂直照度(lx);

　　H─　為光源離被照平面的高度(m);

　　Φ─　為光源與被照點(diǎn)連線在水平面上的投影與x軸的夾角。

　　雖然逐點(diǎn)法計(jì)算精確，但計(jì)算煩瑣，通常是采用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。利用微機(jī)計(jì)算速度快的特點(diǎn)，可以把所有燈具在每個(gè)計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的照度進(jìn)行一次次計(jì)算并累加起來，即得該點(diǎn)的各照度值。按此原理，通過調(diào)整各燈具的安裝位置及其入射角，可以很方便地得到最終滿足比賽要求的各坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算照度，再繪制成比賽場(chǎng)地的照度分布圖及等照度曲線圖。

　　在沒有計(jì)算機(jī)計(jì)算軟件時(shí)，若燈具數(shù)量較多，且燈具的配光對(duì)燈具的豎軸是對(duì)稱的，整個(gè)場(chǎng)地使用的燈具型式及光源完全相同，則可以用簡(jiǎn)化表格計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。此法是以逐點(diǎn)計(jì)算法為基礎(chǔ)，用表格形式進(jìn)行簡(jiǎn)化，所以計(jì)算比較精確，且適合于手工計(jì)算(計(jì)算公式及簡(jiǎn)化表格略)。

　　三、照明設(shè)計(jì)方案：

　　3.1　　照明方式：

　　室內(nèi)比賽場(chǎng)地的照明方式主要有直接照明和間接照明，按有關(guān)資料將其特點(diǎn)歸納見表三。

表三：照明方式比較表

　　對(duì)于綜合性體育館，我們通常采用直接照明的燈橋或混合照明燈具布置方式。因?yàn)榫C合性體育館為了文藝演出等多功能的需要，常在屋面鋼網(wǎng)架內(nèi)設(shè)置馬道，這就為燈橋或混合的照明方式的燈具的安裝、調(diào)試及檢修提供了方便，同時(shí)采用直接照明不僅一次投資少，而且平時(shí)運(yùn)行費(fèi)用也低，但此布燈方案應(yīng)注意眩光的抑制。

　　3.2　　眩光的抑制：

　　眩光的抑制對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)、裁判員的評(píng)定及觀眾對(duì)比賽的欣賞起到重要的作用，如何降低眩光是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。眩光抑制的措施除了提高照度的均勻性外(包括場(chǎng)地與觀眾席照度的均勻性)，主要在燈具的安裝、選型上應(yīng)采取以下措施：

　　a.選用的燈具內(nèi)置防眩光擋板或增加隔珊，以增加燈具的遮光角，減少眩光的產(chǎn)生。

　　b.控制燈具的投射方向，使燈具的投射方向與場(chǎng)地的主要運(yùn)動(dòng)方向的投影大致成45°角(稱為45°投射光束法)。這種方法不僅光通量利用率高，并且能有效地控制眩光，且能容易地滿足彩色電視裝播的要求。

　　c.控制燈具的投射角，使燈具的安裝在其對(duì)面場(chǎng)地邊緣處向此方向的仰角為30°角以上，以減少直接眩光的產(chǎn)生。

　　3.3　　燈具的選擇：

　　燈具的選擇主要考慮燈具的光效高、顯色性滿足要求、色溫適宜、使用壽命長(zhǎng)等因素。體育館常用燈具照明技術(shù)指標(biāo)比較如下表：

表四：常用燈具照明技術(shù)指標(biāo)比較表

　　比較高壓鈉燈、鹵鎢燈、高壓水銀燈、金屬鹵化燈等的照明技術(shù)指標(biāo)，通常我們選用金屬鹵化燈做為體育館場(chǎng)地照明的光源，其特點(diǎn)是：顯色性好、色溫適中、光效高、壽命長(zhǎng)。

　　場(chǎng)地及觀眾席的火災(zāi)事故照明燈應(yīng)選用可瞬時(shí)啟動(dòng)的燈具，通常選鹵鎢燈。

　　另外，燈具的選型還應(yīng)考慮燈具的使用環(huán)境，如室內(nèi)游泳館燈具的選型還

　　應(yīng)考慮以下因素：

　　a、燈具要求耐腐蝕、密閉性好、防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP55及以上。

　　b、采用強(qiáng)化安全玻璃及玻璃防護(hù)網(wǎng)，避免玻璃碎片掉入池底難于清除。

　　四、照明控制系統(tǒng)及供電

　　4.1　　照明控制系統(tǒng)：

　　以往，照明控制系統(tǒng)常用繼電器、接觸器的控制方式，這種方式接線復(fù)雜，開燈方案單一且操作不便，無法滿足多功能體育館燈控靈活多變的要求。由于場(chǎng)館照明燈具多采用氣體放電燈，啟動(dòng)沖擊電流大，而該控制系統(tǒng)無法自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光組的先后開閉順序，所以難以避免大電流的沖擊，容易造成燈具的損壞。

　　隨著科技的發(fā)展，照明控制系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，出現(xiàn)了智能化照明控制系統(tǒng)，它主要由：主控模塊、調(diào)光模塊(可選)、智能管理模塊、可編程控制器和系統(tǒng)監(jiān)控組成。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以集散控制方式為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用綜合協(xié)調(diào)的控制方式，在確保場(chǎng)地照明質(zhì)量的前提下，對(duì)照明燈具及其饋電線路實(shí)施全面動(dòng)態(tài)監(jiān)控，使場(chǎng)館燈光控制操作變得更加安全、簡(jiǎn)便、可靠，以滿足不同類型體育競(jìng)賽對(duì)燈光的要求，同時(shí)還考慮與BAS系統(tǒng)的連接接口。如LCS-9600/PLUS智能化照明控制系統(tǒng)(原理框圖詳圖一)，系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)：

　　a.在計(jì)算機(jī)彩色顯示器上仿真顯示整個(gè)場(chǎng)地照明燈具的開關(guān)狀態(tài)。

　　b.燈控室的操作員可通過顯示器上的“控制按鈕”來命令(遙控)系統(tǒng)安選定方案開啟或關(guān)閉場(chǎng)地各相應(yīng)的照明燈組。

　　b.系統(tǒng)備有多種開燈方案，操作員也可根據(jù)不同的體育比賽要求，自行編輯、修改和儲(chǔ)存開燈方案，使開燈方案靈活多變。

　　d.系統(tǒng)具有燈具啟用時(shí)間記錄和壽命自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能。

　　e.系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)二種控制方式，在應(yīng)急情況下，操作員可通過操作控制柜內(nèi)的手動(dòng)控制按鈕來開啟或關(guān)閉場(chǎng)地照明燈具。

圖一：LCS-9600/PLUS智能化照明控制系統(tǒng)原理框圖

　　4.2　　照明控制系統(tǒng)的供電：

　　按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，省、自治區(qū)、直轄市及以上體育館的場(chǎng)地照明供電按照一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。因此，通常是由低壓配電室引兩路電源至燈控室，兩路電源互為備用，平時(shí)各帶一半左右的負(fù)荷，且均勻分布配電，以便任何一路斷電，在氣體放電燈10~15分鐘再啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，仍能滿足一般比賽的進(jìn)行。對(duì)于小型的體育館、訓(xùn)練館也可采用一用一備的供電方案，此方案接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。

　　由燈控柜引至燈具的配電回路通常3~6盞一個(gè)回路，考慮到氣體放電燈的頻閃效應(yīng)，采用相鄰燈具由不同相供電，即將燈具均勻接入三相交流電中供電。

　　火災(zāi)事故照明燈具由于功率較大，一般不采用自帶蓄電池作為其備用電源，通常是由采用消防雙電源在燈控室內(nèi)互投的供電形式。

　　五、工程實(shí)例：

　　5.1　　工程概況

　　福建省游泳、跳水館位于體育中心的西北角，是一幢由二個(gè)平面直徑為76米球面半徑不等的半圓殼體構(gòu)成的建筑，建筑層數(shù)為地上二層，地下一層。底層設(shè)符合國際比賽要求的10泳道游泳比賽池(50X25米)、跳水池(20X25米)各一個(gè)，以及門廳、運(yùn)動(dòng)員休息室、淋浴更衣等輔助用房等;二層為看臺(tái)、休息廳、技術(shù)用房等;地下室為設(shè)備機(jī)房及健身用房等?？偨ㄖ娣e約1.4萬平方米，建筑高度26.8米，觀眾規(guī)模1560人。

　　5.1　　設(shè)計(jì)方案

　　游泳池、跳水池的設(shè)計(jì)照度按滿足國內(nèi)彩電轉(zhuǎn)播照度要求設(shè)計(jì)，即距水面1.0米處的平均垂直照度大于1000Lx，燈具的色溫取4500K，顯色指數(shù)取85;燈具要求防腐、防潮且防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP55以上;應(yīng)急照明燈具采用瞬間啟動(dòng)的觸發(fā)器(熱啟動(dòng))，平時(shí)用于場(chǎng)地照明(與消防部門協(xié)商同意);場(chǎng)館內(nèi)共裝設(shè)金屬鹵化燈115套，其中1KW燈具97套，0.4KW燈具18套(不含觀眾席部分照明燈具);照明控制系統(tǒng)選用LCS-9600/PLUS(32路)智能化照明控制系，其中游泳池?zé)艟叻?span>16路控制，跳水池?zé)艟叻?span>10路控制，觀眾席燈具分4路控制，水下照明燈具分2路控制。2000年2月，該場(chǎng)地?zé)艄庹彰飨到y(tǒng)安裝調(diào)試完后，經(jīng)測(cè)試場(chǎng)地照度及均勻度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。該館在2000年3月舉辦過全國花樣游泳比賽。

　　六、幾個(gè)問題的探討：

　　6.1　　體育館內(nèi)部的網(wǎng)架的照明

　　時(shí)下新建的體育館大多采用裸露室內(nèi)網(wǎng)架的形式，我們?cè)谘芯吭O(shè)計(jì)場(chǎng)地照明時(shí)，往往只注重比賽場(chǎng)地的照明效果，而忽略了內(nèi)部網(wǎng)架的照明，其實(shí)在馬道上設(shè)置部分燈具加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)架的照明，能減弱燈具與馬道上屋面的亮度對(duì)比和減少眩光，同時(shí)也能展示建筑的美感。因此筆者認(rèn)為，應(yīng)設(shè)置網(wǎng)架的照明燈。

　　6.2　　關(guān)注燈具電氣附件箱

　　氣體放電燈的附件箱是指燈具的控制回路及附屬裝置，通常裝在燈具附近。體育照明采用的氣體放電燈往往功率因素很低，而配電線路又由燈控室引來，為了降低損耗，筆者認(rèn)為宜采用單燈補(bǔ)償措施，使單燈功率因素達(dá)0.85以上。

　　另一方面，由于燈具的配電回路為多盞一回路，所以，為了便于調(diào)試及維修，在附件箱加裝單燈的保護(hù)、隔離用斷路器也顯得重要。

　　6.3　　關(guān)于火災(zāi)事故照明燈

　　在場(chǎng)館內(nèi)設(shè)置火災(zāi)事故照明燈是關(guān)系到人們生命財(cái)產(chǎn)安全，但燈具的使用率畢竟很低，因此筆者認(rèn)為可將其與場(chǎng)地照明相結(jié)合考慮，在緊急狀態(tài)下采用“熱觸發(fā)”裝置點(diǎn)燃火災(zāi)事故照明燈，這樣既可降低造價(jià)，又可在平時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)事故照明燈的故障狀態(tài)，及時(shí)檢修。(在游泳跳水館的使用情況有待進(jìn)一步的驗(yàn)證)

　　隨著科技的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，新科技、新設(shè)備、新工藝將不斷涌現(xiàn)，如何結(jié)合綜合性體育館的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出好的場(chǎng)地照明系統(tǒng)，使其不僅具有鮮明的時(shí)代特點(diǎn)，又能做到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、節(jié)能，是我們每個(gè)電氣設(shè)計(jì)人員的追求目標(biāo)。為此必須不斷學(xué)習(xí)，并聽取各方面的意見和建議，使我們的工程設(shè)計(jì)不斷完善和提高