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

　　通常，體育館是泛指進行室內體育比賽的綜合性場館。對于一座現(xiàn)代化的體育館的場地，不但要求各種體育設備齊全完善，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、運動員和具體比賽項目所需的照明要求。這就為體育場館照明系統(tǒng)設計提出了具體的要求。

　　一、主要照明技術指標：

　　1.1 照度標準：

　　我國體育體育場地照明照度對不同的運動比賽項目分別規(guī)定了不同的練習及比賽標準。應注意的是，省、市一級以上的體育館，應考慮彩色電視轉播的要求，其場地照度也應按照運動場地彩電轉播照明的照度標準值進行設計。除了照度值具體要求外，還應考慮照度的均勻性指標，如場地水平照度的最小值與最大值之比不宜小于0.5等。關于這類標準的介紹有關資料很多，如《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ/T16-92)等。這里不再贅述。

　　另外，體育比賽場地及觀眾席是人員密集的場所，按照《民用建筑電氣設計規(guī)范》及《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ16-87)等規(guī)范要求，應設置火災事故照明，其照度值通常不低于運動場地照明照度標準值的10%。

　　1.2 光源的相關色溫及一般顯色指數(shù)：

　　運動場地的照明設計不但與照度有關，而且與照明光源的色溫、顯色性有關，處理好光源的色溫及顯色指數(shù)的關系，可以避免產生心理上的不平衡、不和諧感。根據(jù)我國的有關規(guī)定資料，不同的運動場地對照明光源的色溫、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)，對于新建的體育場館，大多要求滿足彩電轉播的要求，因此光源的相關色溫通常取3300~5300K;一般顯色指數(shù)取80~90進行設計。這一點，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際使用效果來看，能很好的滿足比賽及彩電轉播的要求。

　　設計時除了考慮這幾個指標外，還需按照體育比賽項目、工程投資及燈具使用環(huán)境等的要求進行燈具選型，做到經濟、合理、又能滿足使用要求。

　　二、照度計算：

　　體育運動對照度要求較嚴格，因此場地照度必須進行較為精確的計算。但是由于體育運動項目繁多，要求各異，采用的照明裝置數(shù)量也大，這就給照明設計帶來很多復雜的因素。因此在不同的設計階段，采取不同的計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計階段采用利用系數(shù)法，利用系數(shù)法適用于對照度要求不太嚴格的照度計算。應用利用系數(shù)法計算被照場地平面上平均照度的基本公式如下：

　　式中：

　　Eav─被照場地平面上平均照度(lx);

　　φ─燈具內光源的光通量(lm);

　　N─所需燈具數(shù)量;

　　A─被照場地面積;

　　K─維護系數(shù);

　　U─利用系數(shù)

　　利用上述公式按場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)經驗，所以不能保證場地照度的均勻性。

　　2.2　　逐點法：

　　逐點法就是將每個燈具對計算點所產生的照度相加，即為該點的總照度。該方法不受燈具是否均勻布置、燈具裝高是否相等的限制，計算精度比較精確，故在施工圖設計時常采用。逐點法計算被照場地平面上照度的基本公式如下：

　　式中：

　　Eh　─為某點的水平照度(lx);

　　Iθ─為光源照射方向的發(fā)光強度(cd);

　　H　─為光源離被照平面的高度(m);

　　θ─為光源與被照點連線和鉛垂線間的夾角。

　　Ex　─為某點x方向上的垂直照度(lx);

　　Ey　─為某點y方向上的垂直照度(lx);

　　H─　為光源離被照平面的高度(m);

　　Φ─　為光源與被照點連線在水平面上的投影與x軸的夾角。

　　雖然逐點法計算精確，但計算煩瑣，通常是采用計算機編程實現(xiàn)。利用微機計算速度快的特點，可以把所有燈具在每個計算點產生的照度進行一次次計算并累加起來，即得該點的各照度值。按此原理，通過調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點的計算照度，再繪制成比賽場地的照度分布圖及等照度曲線圖。

　　在沒有計算機計算軟件時，若燈具數(shù)量較多，且燈具的配光對燈具的豎軸是對稱的，整個場地使用的燈具型式及光源完全相同，則可以用簡化表格計算法進行計算。此法是以逐點計算法為基礎，用表格形式進行簡化，所以計算比較精確，且適合于手工計算(計算公式及簡化表格略)。

　　三、照明設計方案：

　　3.1　　照明方式：

　　室內比賽場地的照明方式主要有直接照明和間接照明，按有關資料將其特點歸納見表三。

表三：照明方式比較表

　　對于綜合性體育館，我們通常采用直接照明的燈橋或混合照明燈具布置方式。因為綜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)架內設置馬道，這就為燈橋或混合的照明方式的燈具的安裝、調試及檢修提供了方便，同時采用直接照明不僅一次投資少，而且平時運行費用也低，但此布燈方案應注意眩光的抑制。

　　3.2　　眩光的抑制：

　　眩光的抑制對運動員比賽成績、裁判員的評定及觀眾對比賽的欣賞起到重要的作用，如何降低眩光是照明系統(tǒng)設計成敗的關鍵。眩光抑制的措施除了提高照度的均勻性外(包括場地與觀眾席照度的均勻性)，主要在燈具的安裝、選型上應采取以下措施：

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

　　b.控制燈具的投射方向，使燈具的投射方向與場地的主要運動方向的投影大致成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面場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、使用壽命長等因素。體育館常用燈具照明技術指標比較如下表：

表四：常用燈具照明技術指標比較表

　　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指標，通常我們選用金屬鹵化燈做為體育館場地照明的光源，其特點是：顯色性好、色溫適中、光效高、壽命長。

　　場地及觀眾席的火災事故照明燈應選用可瞬時啟動的燈具，通常選鹵鎢燈。

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

　　應考慮以下因素：

　　a、燈具要求耐腐蝕、密閉性好、防護等級達到IP55及以上。

　　b、采用強化安全玻璃及玻璃防護網(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。由于場館照明燈具多采用氣體放電燈，啟動沖擊電流大，而該控制系統(tǒng)無法自動調節(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)采用了計算機自動控制技術，出現(xiàn)了智能化照明控制系統(tǒng)，它主要由：主控模塊、調光模塊(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)以計算機技術和通信技術為基礎，以集散控制方式為系統(tǒng)結構，采用綜合協(xié)調的控制方式，在確保場地照明質量的前提下，對照明燈具及其饋電線路實施全面動態(tài)監(jiān)控，使場館燈光控制操作變得更加安全、簡便、可靠，以滿足不同類型體育競賽對燈光的要求，同時還考慮與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：

　　a.在計算機彩色顯示器上仿真顯示整個場地照明燈具的開關狀態(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閉場地各相應的照明燈組。

　　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)具有燈具啟用時間記錄和壽命自動統(tǒng)計功能。

　　e.系統(tǒng)設有自動和手動二種控制方式，在應急情況下，操作員可通過操作控制柜內的手動控制按鈕來開啟或關閉場地照明燈具。

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《民用建筑電氣設計規(guī)范》要求，省、自治區(qū)、直轄市及以上體育館的場地照明供電按照一級負荷設計。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，平時各帶一半左右的負荷，且均勻分布配電，以便任何一路斷電，在氣體放電燈10~15分鐘再啟動時間內，仍能滿足一般比賽的進行。對于小型的體育館、訓練館也可采用一用一備的供電方案，此方案接線簡單，運行可靠。

　　由燈控柜引至燈具的配電回路通常3~6盞一個回路，考慮到氣體放電燈的頻閃效應，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互投的供電形式。

　　五、工程實例：

　　5.1　　工程概況

　　福建省游泳、跳水館位于體育中心的西北角，是一幢由二個平面直徑為76米球面半徑不等的半圓殼體構成的建筑，建筑層數(shù)為地上二層，地下一層。底層設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，以及門廳、運動員休息室、淋浴更衣等輔助用房等;二層為看臺、休息廳、技術用房等;地下室為設備機房及健身用房等?？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　　設計方案

　　游泳池、跳水池的設計照度按滿足國內彩電轉播照度要求設計，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、防潮且防護等級達到IP55以上;應急照明燈具采用瞬間啟動的觸發(fā)器(熱啟動)，平時用于場地照明(與消防部門協(xié)商同意);場館內共裝設金屬鹵化燈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，其中游泳池燈具分16路控制，跳水池燈具分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，該場地燈光照明系統(tǒng)安裝調試完后，經測試場地照度及均勻度等各項指標均滿足規(guī)范要求。該館在2000年3月舉辦過全國花樣游泳比賽。

　　六、幾個問題的探討：

　　6.1　　體育館內部的網(wǎng)架的照明

　　時下新建的體育館大多采用裸露室內網(wǎng)架的形式，我們在研究設計場地照明時，往往只注重比賽場地的照明效果，而忽略了內部網(wǎng)架的照明，其實在馬道上設置部分燈具加強對網(wǎng)架的照明，能減弱燈具與馬道上屋面的亮度對比和減少眩光，同時也能展示建筑的美感。因此筆者認為，應設置網(wǎng)架的照明燈。

　　6.2　　關注燈具電氣附件箱

　　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，筆者認為宜采用單燈補償措施，使單燈功率因素達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，為了便于調試及維修，在附件箱加裝單燈的保護、隔離用斷路器也顯得重要。

　　6.3　　關于火災事故照明燈

　　在場館內設置火災事故照明燈是關系到人們生命財產安全，但燈具的使用率畢竟很低，因此筆者認為可將其與場地照明相結合考慮，在緊急狀態(tài)下采用“熱觸發(fā)”裝置點燃火災事故照明燈，這樣既可降低造價，又可在平時監(jiān)測火災事故照明燈的故障狀態(tài)，及時檢修。(在游泳跳水館的使用情況有待進一步的驗證)

　　隨著科技的發(fā)展及社會的進步，新科技、新設備、新工藝將不斷涌現(xiàn)，如何結合綜合性體育館的特點，設計出好的場地照明系統(tǒng)，使其不僅具有鮮明的時代特點，又能做到經濟、實用、安全、節(jié)能，是我們每個電氣設計人員的追求目標。為此必須不斷學習，并聽取各方面的意見和建議，使我們的工程設計不斷完善和提高