探析體育館照明設(shè)計(jì)與照度計(jì)算

丁明健

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，教育水平的不斷提高，人們已經(jīng)越來越重視學(xué)校體育這一學(xué)科的發(fā)展，希望每一個(gè)學(xué)生都可以全面的發(fā)展，培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才。因此學(xué)校的體育館建筑就變得越來越重要。但是體育館這一類的建筑在照明設(shè)計(jì)和照度的計(jì)算上還存在著問題，尤其是大空間上的照明設(shè)計(jì)和照度計(jì)算比較陌生。本文就是對(duì)以某校的體育館建設(shè)為實(shí)例進(jìn)行分析，為相關(guān)的研究做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：體育館；照明設(shè)計(jì)；照度計(jì)算

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，建筑水平也在逐漸的提高，對(duì)于體育館建筑也越來越重視，因?yàn)閷W(xué)校需要培養(yǎng)全方位的人才，希望學(xué)生能夠德智體美勞全面發(fā)展，在這樣的情況下，就需要對(duì)體育館進(jìn)行照明設(shè)計(jì)和照度的計(jì)算，但是由于我國(guó)的體育館建筑在照明設(shè)計(jì)和照度的計(jì)算上并不完善，因此一定要進(jìn)行研究，對(duì)照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行充分的分析，闡述具體的照度計(jì)算的方法。

一、體育館照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

本文在研究體育館照明設(shè)計(jì)與照度計(jì)算的過程中，是以某中學(xué)的體育館為例，在體育館的內(nèi)部主要是一個(gè)羽毛球與籃球比賽時(shí)共用的場(chǎng)地，這一球場(chǎng)的高度是12.8m，寬度是35m，長(zhǎng)度是58m，而且球場(chǎng)的周圍也有各種體育活動(dòng)的用房，整個(gè)球場(chǎng)的屋面使用的是鋼網(wǎng)架金屬建設(shè)的屋面。以上就是這一體育館的大體情況，在這一場(chǎng)地中進(jìn)行照明設(shè)計(jì)。具體的照明設(shè)計(jì)如下：

（一）運(yùn)動(dòng)等級(jí)和照明要求

體育館的照明設(shè)計(jì)必須要根據(jù)國(guó)家規(guī)范《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB50034-2013》進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果是無(wú)電視轉(zhuǎn)播的羽毛球場(chǎng)和籃球場(chǎng)的訓(xùn)練場(chǎng)地，其照明的標(biāo)準(zhǔn)是300lx，除此之外，在顯色指數(shù)上也是有著明確的規(guī)定的，限速指數(shù)Ra必須要達(dá)到65，電能質(zhì)量場(chǎng)地照明燈具端子處電壓偏差允許值：220V/380V±5%；這樣才符合體育館建筑中羽毛球場(chǎng)地與籃球場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的基本要求，根據(jù)這一要求進(jìn)行全面的分析。

（二）運(yùn)動(dòng)空間和照明的基本要求

體育館的建筑空間相對(duì)于一般的建筑物來說建筑面積比較大，空間的高度也相對(duì)較高，在這樣的情況下，屋面網(wǎng)架底就必須要達(dá)到10.8m，因此燈具也要在網(wǎng)架底部進(jìn)行吊裝，燈具的高度必須要達(dá)到10.8m，這一高度是標(biāo)準(zhǔn)高度，否則羽毛球與籃球在運(yùn)動(dòng)的過程中，就會(huì)對(duì)照明的燈具產(chǎn)生影響，對(duì)于運(yùn)動(dòng)人員的安全也會(huì)有著一定的影響。地面運(yùn)動(dòng)對(duì)于高水平的照明是有著嚴(yán)格的要求的，照明必須要均勻，否則就會(huì)影響著運(yùn)動(dòng)員的視線。根據(jù)這一體育館室內(nèi)裝修的基本標(biāo)準(zhǔn)來看，整個(gè)墻面使用的裝飾材料是無(wú)光澤的、反射的系數(shù)較高的材料，因此綜合考慮來看，燈具在選擇的過程中，必須要選擇大光通亮、長(zhǎng)壽命、高效率、顯色性的Ra是80燈具，而且必須是金屬鹵化物類的燈具，這種燈具的安全性較高，光源能夠得到2000lm，而且光的照明也會(huì)均勻，各個(gè)方向的照明都會(huì)滿足體育館建筑設(shè)計(jì)的要求。

（三）運(yùn)動(dòng)方向與照明要求

羽毛球與籃球的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目要求照度必須要比單方向的照度要高，需要有著良好的垂直照度和水平照度，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)動(dòng)員的實(shí)現(xiàn)不會(huì)受到影響，否則就會(huì)對(duì)觀眾和運(yùn)動(dòng)者造成直接的炫光。因此符合這幾點(diǎn)要求的燈具就是直接型中配光燈具，這一燈具可以滿足上述的照明要求。但是必須要根據(jù)具體的情況來選擇燈具。不同的體育館在利用的形式上不同，使用的燈具也有著一定的差異，必須要嚴(yán)格的按照規(guī)定進(jìn)行充分的分析，滿足基本的照明要求。

（四）運(yùn)動(dòng)速度與照明的要求

我國(guó)的體育館照明設(shè)計(jì)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于水平照度的均勻度是有著明確的規(guī)定的，如果是用于娛樂活動(dòng)或者是訓(xùn)練場(chǎng)地的籃球場(chǎng)，在水平照度的均勻度上必須要達(dá)到0.3，訓(xùn)練和娛樂活動(dòng)的羽毛球場(chǎng)地的水平照度均勻度要達(dá)到0.5。故考慮采用的是頂部群組均勻布燈的方式。避免選用過大功率的燈具，適當(dāng)保證燈具的數(shù)量和安裝間距，以滿足場(chǎng)地的水平照度均勻度的要求。

（五）照明配電與控制

體育館照明設(shè)計(jì)除了以上幾方面有要求外，在其配電與控制方面也有一定要求。三相照明線路的各相負(fù)荷的分配宜保持平衡，最大相負(fù)荷電流不宜超過三相負(fù)荷平均值的115%，最小相負(fù)荷電流不宜小于三相負(fù)荷平均值的85%。

2、利用單位容量法計(jì)算光源數(shù)量

單位容量計(jì)算是以達(dá)到設(shè)計(jì)照度時(shí)1m2需要安裝的電功率（W/m2）或光通量（lm/m2）來表示。體育館內(nèi)球場(chǎng)照明擬選用250W金鹵燈，參看燈具資料該光源的額定光通量為20000lm，燈具為直接型配光燈具。設(shè)計(jì)要求達(dá)到的照度為E=300lx；根據(jù)前面球場(chǎng)空間的參數(shù)，得出該球場(chǎng)的室空間比RCR如下：

查照明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）表5-14單位容量P0計(jì)算表，得出P0=0.0462；查照明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）表5-13燈具的調(diào)整系統(tǒng)C2，得出C2=0.75。需安裝的最低電功率，P=P0AEC2=0.0462x58x35x300x0.75=21107.5（W）故光源數(shù)量為N=21107.5/250=84（套）。根據(jù)實(shí)際情況擬選用80套250W金鹵燈，此時(shí)估算照度可達(dá)到284.4lx。

二、利用系數(shù)法計(jì)算平均照度

因球場(chǎng)內(nèi)燈具均勻布置，地面、墻和天棚的反射系數(shù)較高，且空間內(nèi)無(wú)大型設(shè)備遮擋的室內(nèi)空間。故比較適合用利用系數(shù)法計(jì)算平均照度。利用系數(shù)法是考慮了由光源直接投射到工作面上的光通量和經(jīng)過內(nèi)飾表面相互發(fā)生后再投射到工作面上的光通量。

首先我們計(jì)算出各空間比：

室空間比：

頂棚空間比：

地板空間比：

其次求出有效頂棚及墻面的空間反射比，考慮到屋面有開采光窗，開窗面積392m2；其有效頂棚空間反射比：

球場(chǎng)四周都有房間，故屬于無(wú)窗墻面，墻面有效反射比ρw=0.5；地面有效反射比ρfc=0.2。查照明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）表4-49250W懸掛式金鹵燈利用系數(shù)表；U=0.51。

4、利用DIALux照度計(jì)算軟件

DIALux是一款專業(yè)照明設(shè)計(jì)軟件，具有照明計(jì)算和照明效果仿真功能。由德國(guó)的DIAL公司進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于歐洲，近些年DIAlux已進(jìn)入中國(guó)的市場(chǎng)，并出現(xiàn)了中文版。國(guó)內(nèi)的照明燈具廠家紛紛與DIAlux軟件合作，將自己的產(chǎn)品參數(shù)集成進(jìn)DIAlux數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就可在照明設(shè)計(jì)過程中直接調(diào)用國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的型號(hào)及參數(shù)，能較快的進(jìn)行原始數(shù)據(jù)庫(kù)的輸入、照明計(jì)算及照明效果的模擬實(shí)現(xiàn)。DIAlux軟件可使用燈光精靈，快速的引導(dǎo)進(jìn)行DIAlux照明設(shè)計(jì)，并按以下步驟：1、設(shè)計(jì)資料輸入（項(xiàng)目類型、照度、LDP要求）2、空間尺寸的詢問、計(jì)算參數(shù)和燈具選項(xiàng)。3、燈具位置，計(jì)算結(jié)果和檢查。4、導(dǎo)出成PDF和DIAlux設(shè)計(jì)結(jié)果案例。把體育館球場(chǎng)照明計(jì)算的相關(guān)參數(shù)輸入DIAlux后，生成設(shè)計(jì)結(jié)果如下表：

從設(shè)計(jì)結(jié)果列表中可看到，體育館球場(chǎng)的平均照度為305lx，水平照度均勻度為0.587，均滿足設(shè)計(jì)要求；照度分布也比較理想，等照度線均勻的分布在球場(chǎng)四周，較好的達(dá)到體育運(yùn)動(dòng)的要求。

三、結(jié)論

現(xiàn)今社會(huì)人們?cè)絹碓街匾曮w育鍛煉，各類的體育場(chǎng)館越來越多，在今后的設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常遇上。本文提出體育建筑中球場(chǎng)照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并通過常用的單位容量法、利用系數(shù)法進(jìn)行具體的照明照度計(jì)算。還利用比較流行的DIAlux照明設(shè)計(jì)軟件，計(jì)算平均照度及照度平均度，并通過圖形的方式，形象繪制照度分布。希望以上的各種方法能給建筑電氣設(shè)計(jì)的同行們提供一個(gè)較好的參考。

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