體育場(chǎng)館照明標(biāo)準(zhǔn)及工程檢測(cè)

趙建平

北京申辦2008年奧運(yùn)會(huì)取得成功，將新建、改擴(kuò)建大批體育設(shè)施，為運(yùn)動(dòng)員提供環(huán)境優(yōu)美、設(shè)施先進(jìn)的比賽、訓(xùn)練場(chǎng)館。本次奧運(yùn)會(huì)計(jì)劃使用37個(gè)比賽館和59個(gè)訓(xùn)練場(chǎng)館。每一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行基本上都離不開照明，照明是保證運(yùn)動(dòng)員、裁判員進(jìn)行正常比賽、訓(xùn)練及觀眾良好的視看效果的基礎(chǔ)。國(guó)際照明委員會(huì)（簡(jiǎn)稱CIE）是國(guó)際照明界的權(quán)威學(xué)術(shù)團(tuán)體。CIE發(fā)表的技術(shù)文件實(shí)際上已成為各國(guó)照明設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，CIE已有8篇關(guān)于體育照明的技術(shù)文件公開發(fā)表，相關(guān)部門仍在對(duì)體育照明未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行研究和探討。中國(guó)也已開始制訂國(guó)家的《體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2008年奧運(yùn)會(huì)大多數(shù)場(chǎng)館的照明都需要重新設(shè)計(jì)實(shí)施，本文就CIE的有關(guān)體育照明標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)正在制訂的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)談點(diǎn)看法，供同行參考，不妥之處請(qǐng)指正。

1? CIE對(duì)體育照明的技術(shù)要求

CIE對(duì)各種體育運(yùn)動(dòng)的照明要求比較細(xì)，也比較具體，如網(wǎng)球、足球、冰上運(yùn)動(dòng)、游泳、體育館等，綜合起來(lái)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1? 照度及其均勻度

（1）垂直照度

體育照明是以運(yùn)動(dòng)著的人和物為對(duì)象，一般來(lái)說(shuō)運(yùn)動(dòng)速度也比較快，水平照度雖然能夠照亮整個(gè)水平面，但垂直照度更能看清運(yùn)動(dòng)著的人和物，從電視攝像來(lái)講，垂直照度更能夠獲得比較好的畫面，而且垂直照度也是最易于測(cè)量和評(píng)價(jià)的照明技術(shù)指標(biāo)。因此，CIE確定垂直照度為考察的主要指標(biāo)。如圖1為不同位置攝像機(jī)所考慮的不同方向的垂直照度。

（2）垂直照度水平

表1是CIE對(duì)體育照明垂直照度的要求，垂直照度值是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的攝像機(jī)的信噪比為50 dB，并考慮不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、拍攝距離來(lái)確定的。

A：射箭、田徑、臺(tái)球、保齡球、標(biāo)槍、跳水、馬術(shù)、射擊、游泳。

B：羽毛球、棒球、排球、雪橇、足球、體操、手球、曲棍球、滑冰、柔道、武術(shù)、網(wǎng)球、賽車、溜冰、滑雪、壘球、籃球、摔跤。

C：拳擊、擊劍、冰球、乒乓球。

（3）垂直照度均勻度

在進(jìn)行電視拍攝時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)著的人或物運(yùn)動(dòng)速度很快，因此要快速移動(dòng)攝像機(jī)，為確保拍攝時(shí)各個(gè)畫面的的穩(wěn)定性，規(guī)定垂直照度均勻度：

① Evmin：Evmax≥0.4? （主攝像機(jī)方向）

② Evmin：Evmax≥0.3 （場(chǎng)地四個(gè)側(cè)面方向）

（4）水平照度均勻度：Ehmin：Ehmax≥0.5。

（5）水平照度變化梯度：每4米內(nèi)小于20%。

1.2? 立體感：水平照度與垂直照度之間的關(guān)系

因?yàn)樵跀z像機(jī)拍攝時(shí)要掃視整個(gè)場(chǎng)地，雖然前面規(guī)定了垂直照度，但對(duì)于水平照度而言，非常重要。水平照度與垂直照度應(yīng)滿足：Ehav：Evav=0.5～2。如果Eh、Ev1、Ev2、Ev3、Ev4接近，立體感就比較平淡，體現(xiàn)不出三維的感覺;如果Eh、Ev1、Ev2、Ev3、Ev4差別太大，立體感就太強(qiáng)烈，歪曲物體的外觀形象。

1.3? 顯色指數(shù)、色溫

（1）顯色性：一般顯色指數(shù)? Ra>65

為保證攝像機(jī)的色平衡系統(tǒng)減少，在現(xiàn)場(chǎng)看到的和在電視上看到的圖像的視覺色差最小，CIE對(duì)顯色指數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，《室內(nèi)照明指南》CIE.Publication №.29.2 （1986），見表2。

（2）色溫：4 000 K～5 000 K，偏差平均值不大于±500 K

色溫和顯色指數(shù)是評(píng)價(jià)顏色質(zhì)量的兩個(gè)不同指標(biāo)，色溫過(guò)高會(huì)給人一種生硬、發(fā)冷的感覺，過(guò)低會(huì)給人一種昏暗的感覺。同時(shí)彩色攝像機(jī)一般是按照3 200 K的色溫進(jìn)行設(shè)計(jì)的。S008/E-2001《室內(nèi)工作場(chǎng)所照明》中，用光源的相關(guān)色溫給出了色表，見表3。

（3）彩色電視轉(zhuǎn)播用光源

根據(jù)規(guī)定的顯色指數(shù)和色溫，CIE確定常用的光源及其技術(shù)指標(biāo)，見表4。

1.4? 眩光限制

眩光已越來(lái)越引起人們的注意，它對(duì)人們特別是運(yùn)動(dòng)員帶來(lái)的危害很大，CIE對(duì)體育照明的眩光限制非常嚴(yán)格，分別按室內(nèi)、室外采用不同方法進(jìn)行限制。

（1）室內(nèi)：采用遮光角法進(jìn)行限制

遮光角法：人工照明時(shí)，燈具的最小遮光角不應(yīng)小于表5給出的數(shù)值（引自S008/E-2001《室內(nèi)工作場(chǎng)所照明》）。各種燈具遮光角的確定見圖3。

（2）室外：采用眩光值（GR）進(jìn)行評(píng)價(jià)

眩光值的計(jì)算：

眩光值GR=27+24（Lvi/Lve0.9）

眩光等級(jí)GF=10-GR/10

式中：

Lvi——由燈具產(chǎn)生的光幕亮度

Lve——由背景產(chǎn)生的光幕亮度

對(duì)于室外體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所，CIE規(guī)定眩光值（GR），如表7（《室外體育場(chǎng)和廣場(chǎng)照明的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)》CIE.Publication? №.112，1994）。

1.5? 推薦的主要表面的反射系數(shù)

（1）頂棚的反射比：0.6

（2）地板的反射比：0.2

（3）墻的反射比：

0.2（適用于乒乓球、網(wǎng)球、手球）

0.5～0.6（適用于體操、舞蹈、籃球）

1.6? 觀眾席照度水平：觀眾平均垂直照度大于0.25倍的場(chǎng)地平均垂直照度

1.7? 頻閃：減少頻閃

（1）相鄰燈具迎接在電源的三相線上;

（2）由三相線產(chǎn)生相同的照度。

1.8? 安裝、運(yùn)行和維護(hù)

CIE對(duì)安裝、運(yùn)行和維護(hù)非常重視，幾乎在每一篇技術(shù)文件中都講到了此類問(wèn)題，為了保證現(xiàn)場(chǎng)的原始照明效果，安裝時(shí)就要考慮以后的維護(hù)。

（1）安裝、運(yùn)行：便于維護(hù)管理，移動(dòng)后容易恢復(fù)原位。

（2）維護(hù)：定期清潔，及時(shí)更換。

1.9? 人工照明與天然采光

綠色照明很重要的一點(diǎn)是充分利用太陽(yáng)能，以減少能源的消耗。在CIE的報(bào)告中，也強(qiáng)調(diào)要充分利用天然光，但在利用天光時(shí)，如何避免天然光對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生眩光，影響比賽的進(jìn)行等都有所規(guī)定。例如窗的位置、高度、大小等。

（1）充分利用天然采光。

（2）避免天然采光對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響。

2? 編制《體育場(chǎng)館照明標(biāo)準(zhǔn)及工程檢測(cè)》的基本情況

根據(jù)建設(shè)部[2004]66號(hào)文《二00四年工程建設(shè)城建、建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃》的通知，中國(guó)的《體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)》由中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所負(fù)責(zé)主編，編制工作于2004年8月28日啟動(dòng)，目前已完成了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿的意見征求工作，正在對(duì)征求到的意見進(jìn)行整理和研究，預(yù)計(jì)本標(biāo)準(zhǔn)將于2006年底完成標(biāo)準(zhǔn)的審查工作上報(bào)建設(shè)部進(jìn)行批準(zhǔn)發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)由總則，術(shù)語(yǔ)，一般規(guī)定，照明標(biāo)準(zhǔn)，照明光源、燈具及附件，照明設(shè)計(jì)，照明配電與控制，照明檢測(cè)共八章和三個(gè)附錄組成。

2.1? 關(guān)于運(yùn)動(dòng)的分級(jí)

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)使用功能和電視轉(zhuǎn)播要求，在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)按表8進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分級(jí)。

2.2? 關(guān)于照明標(biāo)準(zhǔn)

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的分類，共分為：籃球、排球、手球、室內(nèi)足球、羽毛球、乒乓球等36個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。規(guī)定了相關(guān)項(xiàng)目不同級(jí)別要求時(shí)對(duì)照明的照度、顏色特性、眩光、均勻度等的要求。同時(shí)提出了不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)光源、燈具、設(shè)計(jì)原則以及控制的要求。應(yīng)該說(shuō)該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容全面系統(tǒng)，它包括了各類體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)的數(shù)量指標(biāo)（如照度）、質(zhì)量指標(biāo)（照度均勻度、眩光限制、光源顏色、顯色性、反射比等）、照明配電、控制以及檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)等。該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)先進(jìn)，具有一定的創(chuàng)新性和前瞻性，對(duì)于我國(guó)體育場(chǎng)所的照明領(lǐng)域節(jié)約照明能源、保護(hù)環(huán)境、提高照明質(zhì)量、實(shí)施綠色照明、促進(jìn)照明科技進(jìn)步和高效照明產(chǎn)品的推廣具有重要作用。

本標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：

（1）引進(jìn)了使用照度的概念

使用照度的定義：照明裝置在一個(gè)維護(hù)周期內(nèi)，在規(guī)定表面上所要求維持的平均照度。

E使用=0.8×E初始

E維持=0.8×E使用

維持照度的概念是照明設(shè)施壽命期中照度的最低值。

使用照度與維持照度的關(guān)系見圖4。

（2）增加了高清晰度（HDTV）級(jí)別

高清晰度是一種數(shù)字電視技術(shù)，可提供相對(duì)于傳統(tǒng)模擬電視技術(shù)更高清晰度圖象質(zhì)量。因而高清晰度電視轉(zhuǎn)播對(duì)照度和均勻度有高要求，特別是對(duì)垂直照度要求很高，對(duì)于重大的體育賽事，基本都采用這種轉(zhuǎn)播技術(shù)。在本標(biāo)準(zhǔn)中增加了高清晰度轉(zhuǎn)播的級(jí)別。

（3）在照明質(zhì)量方面，除了對(duì)均勻度有較高的要求外，還引進(jìn)了均勻度梯度

均勻度梯度的定義：相對(duì)于8個(gè)鄰近點(diǎn)（見圖5）的平均照度的變化百分比。

（4）增加了TV應(yīng)急照明照度的規(guī)定

TV應(yīng)急照明的定義：因正常照明的電源失效，為確保比賽活動(dòng)和電視轉(zhuǎn)播繼續(xù)進(jìn)行而啟用的照明。應(yīng)急照明的垂直照度值應(yīng)保證正常轉(zhuǎn)播時(shí)50%以上。

3? 體育照明工程的檢測(cè)

3.1? 檢測(cè)的必要性

體育場(chǎng)館照明工程的檢測(cè)工作已開展多年，由最初單純的照度水平檢測(cè)發(fā)展到目前的照度、亮度、顯色指數(shù)、色溫和眩光等各項(xiàng)指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。不僅包括了照明的數(shù)量，也包括了照明的質(zhì)量，這些照明要求不僅考慮了運(yùn)動(dòng)員比賽的要求，同時(shí)也考慮到滿足裁判員、觀眾以及電視轉(zhuǎn)播的要求。檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)技術(shù)也隨著檢測(cè)工作的開展逐步完善和逐步提高。照明檢測(cè)的作用也越來(lái)越明顯。通過(guò)近年來(lái)諸多體育場(chǎng)館的照明工程檢測(cè)，促使體育場(chǎng)館照明水平有了進(jìn)一步的改善，真正起到了質(zhì)量保證的作用。完成一個(gè)高水平的照明工程除了合理選用照明產(chǎn)品，科學(xué)的照明設(shè)計(jì)計(jì)算外，在工程竣工后進(jìn)行照明工程檢測(cè)，以科學(xué)的方法進(jìn)行照明調(diào)試，以檢驗(yàn)照明的實(shí)際效果是很有必要的。

從照明檢測(cè)中所反映出來(lái)的問(wèn)題也說(shuō)明了照明工程檢測(cè)的必要性。

（1）在已檢測(cè)過(guò)的100多個(gè)體育場(chǎng)館中，在對(duì)各項(xiàng)照明指標(biāo)檢測(cè)時(shí)，一次檢測(cè)全部指標(biāo)合格的比例并不高，多數(shù)都需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，各項(xiàng)指標(biāo)才能合格，有的需要整改后才能合格。隨著照明設(shè)計(jì)水平的提高，合格率也在不斷提高。

（2）因?yàn)檎彰鳂?biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定照度指標(biāo)的上限值，有的加大用燈數(shù)量或照明光源功率選取不合理，致使實(shí)際照度值比標(biāo)準(zhǔn)值高，有的甚至超出2倍以上，不但浪費(fèi)能源，而且還會(huì)產(chǎn)生不利影響。

（3）關(guān)于照明質(zhì)量問(wèn)題：照明標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)均勻度要求較高，往往達(dá)不到;水平照度和垂直照度之間比例不合適，立體感效果欠佳;布燈位置不合理，從而引起眩光等等。

（4）照明產(chǎn)品中存在的問(wèn)題：設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)有的燈具效率取值過(guò)高，現(xiàn)場(chǎng)顯色指數(shù)和色溫有時(shí)與標(biāo)書上給出的不符等。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可將照明產(chǎn)品取下，重新進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)性能檢測(cè)。

（5）建筑和燈光的配合：建筑設(shè)計(jì)師和照明設(shè)計(jì)師在整個(gè)場(chǎng)館設(shè)計(jì)中應(yīng)密切配合，現(xiàn)在有的場(chǎng)館照明達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，有時(shí)不是因?yàn)楣庠?、燈具不好，而是在建筑設(shè)計(jì)時(shí)建筑師沒有給燈具留出合適的安裝位置，通過(guò)反復(fù)的調(diào)試，也無(wú)法達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。

3.2? 檢測(cè)項(xiàng)目與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

在上述照明標(biāo)準(zhǔn)中均有對(duì)照明檢測(cè)的具體規(guī)定，而且對(duì)每種運(yùn)動(dòng)的測(cè)量場(chǎng)地大小和網(wǎng)格點(diǎn)規(guī)定得很具體，很詳細(xì)。如足球場(chǎng)規(guī)定的測(cè)量場(chǎng)地為105 m×68 m。網(wǎng)格點(diǎn)間距10 m，測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)77個(gè)，其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目也都有相應(yīng)的規(guī)定。由上述照明標(biāo)準(zhǔn)確定的檢驗(yàn)項(xiàng)目及照明指標(biāo)按不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目分等分級(jí)很細(xì)，需詳見各類標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)的照明指標(biāo)主要有：水平照度、垂直照度、照度均勻度、照度梯度、現(xiàn)場(chǎng)顯色指數(shù)、眩光值等。

（1）照度

分水平照度和垂直照度，水平照度是照亮環(huán)境的基本條件，而且對(duì)地面移動(dòng)目標(biāo)，如冰球、曲棍球等項(xiàng)運(yùn)動(dòng)很重要。與水平照度相比垂直照度同樣也很重要，特別是對(duì)于跑動(dòng)中的人和空中移動(dòng)的目標(biāo)，它能夠使電視轉(zhuǎn)播畫面更清晰，在照明設(shè)計(jì)時(shí)，不但要保證水平照度和垂直照度達(dá)到一定數(shù)量要求，而且要保證它們之間能有合適的比例，通過(guò)檢測(cè)這一比例一般可以控制在1?2之間，以求得更好的照明立體感效果。

（2）顯色指數(shù)和色溫

在體育照明中顯色指數(shù)和色溫是重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響到彩電轉(zhuǎn)播和現(xiàn)場(chǎng)的比賽與觀看。

（3）眩光值

眩光值是衡量照明質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，各國(guó)照明工作者也一直致力于這方面的研究。1994年CIE提出了室外照明眩光的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)測(cè)量光幕亮度，計(jì)算室外眩光值。

3.3? 檢測(cè)機(jī)構(gòu)

國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心采光照明質(zhì)檢部是國(guó)家唯一授權(quán)的照明工程檢測(cè)部，先后完成了國(guó)內(nèi)第六屆全運(yùn)會(huì)一直到第十屆全運(yùn)會(huì)以及我國(guó)舉辦的世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)的主要場(chǎng)館照明的檢測(cè)任務(wù)，具有先進(jìn)的檢測(cè)儀器設(shè)備和很強(qiáng)的檢測(cè)實(shí)力。

舉辦2008年奧運(yùn)會(huì)，必將推動(dòng)中國(guó)體育事業(yè)的發(fā)展，照明技術(shù)也將隨之發(fā)展，新光源、新燈具會(huì)大量涌現(xiàn)。2008年奧運(yùn)場(chǎng)館將匯集當(dāng)代世界一流的技術(shù)，照明檢測(cè)將在其中發(fā)揮質(zhì)量保證作用。

（選編自第四屆論壇演講稿）