室外游泳池場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)

徐曉鋒

【摘要】本文主要針對(duì)室外一般游泳池這類燈具布置簡(jiǎn)單，照度要求不嚴(yán)格的場(chǎng)地，在不具備使用照明軟件設(shè)計(jì)的條件下，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行照度粗略計(jì)算。

【關(guān)鍵詞】照度值，眩光值，利用系數(shù)法，逐點(diǎn)法

Lighting Design of the Open-air Swimming Pool

Xu Xiaofeng

CMCU ENGINEERING CO.，LTD CHONGQING 400039

Abstract： The briefly lighting design of the open-air swimming pool without design software

Keywords： illuminance，glare，utilization factor method，point-to-point method

1、前言

重慶醫(yī)科大學(xué)縉云校區(qū)室外游泳池，長(zhǎng)寬為50m×21m，水深1.3m～1.8m，池邊設(shè)有一約300座露天看臺(tái)，無(wú)看臺(tái)側(cè)池岸寬度15m，看臺(tái)側(cè)池岸寬度10m，看臺(tái)長(zhǎng)寬分別為52m×8m，池岸兼做活動(dòng)場(chǎng)地。校方提出照明設(shè)計(jì)需求為能滿足體育課程教學(xué)訓(xùn)練及課余師生消夏避暑使用，同時(shí)具備利用旁晚或夜間開(kāi)展一般訓(xùn)練的功能。

鑒于校方有結(jié)合環(huán)境布局、限高、成本控制等方面的諸多要求，因而在設(shè)計(jì)上采用參考國(guó)家規(guī)范最低標(biāo)準(zhǔn)或降低標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)思路。本文主要針對(duì)室外一般游泳池這類燈具布置簡(jiǎn)單，照度要求不嚴(yán)格的場(chǎng)地，在不具備使用照明軟件設(shè)計(jì)的條件下，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行照度粗略計(jì)算，并對(duì)場(chǎng)地的眩光控制、燈具的顯色指數(shù)、色溫等方面作適宜于該項(xiàng)目的簡(jiǎn)單考量。而對(duì)于照明均勻度、垂直照度、水平照度等方面不做要求。

2、照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，眩光控制方式，燈具選型

游泳池的照度設(shè)計(jì)參考相關(guān)規(guī)范訓(xùn)練和娛樂(lè)活動(dòng)泳池照度標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)參考平均照度值為200Lx，參考平面為泳池水面50m×21m范圍。對(duì)于池岸活動(dòng)場(chǎng)地按參考平面周邊區(qū)域考慮，照度可低于200Lx不作要求。

由于水介質(zhì)特有的光學(xué)特性，光線入射角越大，水面反射光越多，結(jié)合本工程實(shí)際情況，對(duì)眩光的控制主要采取以下兩點(diǎn)措施：1、燈具沿泳池長(zhǎng)邊縱向布置，2、按工程實(shí)際的限高要求及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)防眩光要求，室外游泳池?zé)艟呙闇?zhǔn)角取推薦下限值60°。

燈具選型上結(jié)合學(xué)校后勤備件考慮，采用廣泛應(yīng)用于室外場(chǎng)地的泛光燈燈具，光源選擇某400W金鹵燈，顯色指數(shù)要求Ra≥65，色溫采用冷色溫≥4000K，以便和室外旁晚的日光搭配。

3、燈桿位布置及燈桿高度

燈桿位縱向定位考慮到泳池池岸作為體育課活動(dòng)場(chǎng)地的需求，靠泳池面應(yīng)盡可能留出足夠的活動(dòng)空間。無(wú)看臺(tái)側(cè)池岸寬度15m，燈桿縱向位置安裝于距池邊14m處；看臺(tái)側(cè)池岸寬度10m，看臺(tái)寬度8m，燈桿縱向位置安裝于看臺(tái)后1m處，兩排燈桿縱向距池長(zhǎng)邊分別為14m和19m，距泳池縱向中心線則分別為24.5m和29.5m。圖1

圖1 泳池場(chǎng)地平面布置圖

燈桿的高度按燈具瞄準(zhǔn)角a=60°計(jì)算，看臺(tái)側(cè)燈桿距離泳池中心L1=29.5m，則燈桿高度H1=L1/acrtan60°≈17m；無(wú)看臺(tái)側(cè)燈桿距離泳池中心L2=24.5m，則燈桿高度H2=L2/acrtan60°≈14m。圖2

圖2 燈具瞄準(zhǔn)角示意圖

燈桿位橫向定位主要結(jié)合階梯看臺(tái)結(jié)構(gòu)柱位置及看臺(tái)下部器材室開(kāi)門位置布置，看臺(tái)長(zhǎng)52m，其結(jié)構(gòu)柱間距為6.5m，下方作為器材室，背向泳池面設(shè)有器材室開(kāi)門，為了不影響開(kāi)門，且在保證泳池照明的同時(shí)，兼顧兩側(cè)活動(dòng)場(chǎng)地的照明需求。選取了在看臺(tái)兩端頭結(jié)構(gòu)柱的位置設(shè)置燈桿位，中間間隔一柱（13m）再布置3處燈桿位，泳池兩側(cè)共計(jì)10處燈桿位，后續(xù)將在這10處燈桿點(diǎn)位上來(lái)布置燈桿和選擇燈頭數(shù)量。

4、利用系數(shù)法進(jìn)行照度估算

照度的計(jì)算受所選燈具和光源產(chǎn)品參數(shù)的影響，筆者首先選定室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地常用的某產(chǎn)品400w金鹵燈作為設(shè)計(jì)參考?？紤]到該游泳池對(duì)照度要求并不嚴(yán)格，在此先采用利用系數(shù)法對(duì)場(chǎng)地照度進(jìn)行估算，利用系數(shù)法計(jì)算被照?qǐng)龅貐⒖计矫嫔掀骄斩鹊幕竟饺缦拢?/p>

式中：

Eav─被照?qǐng)龅仄矫嫔掀骄斩龋↙x）；

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)

此處，按400W金鹵燈單燈光通量Φ=36000Lm考慮，被照?qǐng)龅孛娣eA=50m×21m=1050㎡，設(shè)計(jì)照度Eav=200Lx，室外場(chǎng)地維護(hù)系數(shù)取值K=0.7，利用系數(shù)查表近似取值U=0.5，計(jì)算得出燈具數(shù)量N=16.7盞。參考燈具效率取90%計(jì)算，實(shí)際燈具數(shù)量為N=16.7/0.9=18.5盞。

這個(gè)估計(jì)算過(guò)程中，很顯然被照?qǐng)龅孛娣e值A(chǔ)和利用系數(shù)值U實(shí)際上是不準(zhǔn)確的，計(jì)算結(jié)果只能作為參考?？紤]到燈具的布置要兼顧池岸活動(dòng)場(chǎng)地照明，燈具的照射范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了泳池水面范圍線，筆者估計(jì)實(shí)際所需燈具數(shù)會(huì)比計(jì)算結(jié)果多。因此，打算在前述10個(gè)燈桿位上，采用10燈桿、每桿3盞燈共30盞400W金鹵燈的布燈方案1和6燈桿、每桿4盞燈共24盞400W金鹵燈的布燈方案2分別進(jìn)行照度核算。通過(guò)采用逐點(diǎn)計(jì)算法反復(fù)核算后，最終認(rèn)為布燈方案1較為合理，接下來(lái)將用逐點(diǎn)法對(duì)30盞燈具布燈方案進(jìn)行照度核算。

5、逐點(diǎn)法進(jìn)行照度核算

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，在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)常采用。此處，筆者采用點(diǎn)光源點(diǎn)照度的計(jì)算方法，來(lái)粗略核算場(chǎng)地所選參考點(diǎn)的照度值，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：

E─為某點(diǎn)的照度值（Lx）；

I─為光源照射方向的發(fā)光強(qiáng)度（cd）；

R─為光源離被照點(diǎn)的距離（m）；

將泳池對(duì)齊燈桿劃分為a，b，c，d，e，f六個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的中心點(diǎn)a，b，c，d，e，f點(diǎn)即為照度計(jì)算點(diǎn)，倘若上述6點(diǎn)的照度值達(dá)到設(shè)計(jì)照度值，則可近似的認(rèn)為整個(gè)泳池的照度值達(dá)到設(shè)計(jì)照度值。計(jì)算燈具1～燈具10對(duì)b點(diǎn)的照度值，如圖3

首選計(jì)算燈具3對(duì)b點(diǎn)的照度，設(shè)燈具3與點(diǎn)b距離為R，已燈桿高度H=14m，燈桿距離b點(diǎn)的水平距離L=燈桿距池邊距+1/4池寬=14m+5.25m=19.25m，則R=23.8m；

已知H=14m，L=19.25m，R=23.8m，由余弦定律，則∠m3b≈54°；燈具3的瞄準(zhǔn)角零點(diǎn)為o點(diǎn)，則燈具3對(duì)b點(diǎn)的照射角為-6°。

查詢所選400w金鹵燈燈具的配光曲線（圖5），在-6°時(shí)的光強(qiáng)為375cd/1000lm，所選金鹵燈的光通量為36000Lm，則在-6°時(shí)的實(shí)際光強(qiáng)為I=375（36000Lm/1000Lm）=13500cd

根據(jù)公式 可得燈具3在b點(diǎn)的照度E=13500×3/（23.8）2=71.6Lx。

由此，可以逐點(diǎn)計(jì)算燈具1～10對(duì)b點(diǎn)的照度，計(jì)算結(jié)果如表1所示，過(guò)程略。

將燈具1～10對(duì)b點(diǎn)的照度逐點(diǎn)疊加，即可得到b點(diǎn)照度的近似值E=283.3Lx，考慮到逐點(diǎn)法未考慮維護(hù)系數(shù)，若將維護(hù)系數(shù)K=0.7帶入計(jì)算結(jié)果，則b點(diǎn)的設(shè)計(jì)照度值E=283.2×0.7=198.3Lx，與設(shè)計(jì)照度參考值相近。

由上述方法可以計(jì)算出燈具1～10分別對(duì)a，b，c，d，e，f點(diǎn)的照度值，計(jì)算結(jié)果如表2：

6、結(jié)論及存在問(wèn)題

1、計(jì)算結(jié)果可以近似的認(rèn)為采用30盞400w金鹵燈的照明布燈方案能使泳池水面平均照度值達(dá)到約195Lx左右，池岸及周邊低于此照度值，滿足設(shè)計(jì)照度參考取值。

2、本工程由于某些因素不具備使用照明設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行照明設(shè)計(jì)的條件，因此采用逐點(diǎn)法進(jìn)行簡(jiǎn)單估算，但逐點(diǎn)計(jì)算法計(jì)算過(guò)程過(guò)于繁瑣，每點(diǎn)的照度都要經(jīng)過(guò)大量三角形計(jì)算，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，只適用于燈具不多，照度要求不嚴(yán)格的場(chǎng)所。

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