某多功能體育館照明設(shè)計與控制

鄭大宇

（中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司）

1 引言

體育運動是隨著人類社會的發(fā)展而不斷發(fā)展起來的，是人們生活的重要組成部分。隨著經(jīng)濟不斷地發(fā)展和提高，人們除積極地參加各種體育運動外，還積極到現(xiàn)場或通過電視轉(zhuǎn)播觀看比賽。一個體育館要想正常發(fā)揮其健身、訓(xùn)練、比賽及電視轉(zhuǎn)播等功能，則離不開場地良好的人工照明。其中，多功能體育館比專業(yè)體育館比賽項目多、且使用功能更廣泛，照明設(shè)計及照明控制系統(tǒng)設(shè)計更復(fù)雜、難度更大。以下通過國外已竣工某國家級多功能體育館具體案例，詳細(xì)介紹多功能體育館的照明設(shè)計和照明控制，以求對以往的設(shè)計進行總結(jié)。

2 多功能體育館的照明設(shè)計

某國家準(zhǔn)備在首都新建一座多功能體育館，優(yōu)先考慮國家的優(yōu)勢項目手球和籃球，其次是考慮國家準(zhǔn)備推廣的拳擊和排球等項目，最后要求要兼顧一些乒乓球、摔跤等奧運項目。由于當(dāng)?shù)貨]有自己國家的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，決定參考當(dāng)時有效的中國國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JTJ/T/16-92）[1]進行設(shè)計。體育館照明包含：內(nèi)場照明（比賽場地）、外場照明（觀眾區(qū)、轉(zhuǎn)播區(qū)及其他附屬區(qū)域）和夜景照明。其中外場照明和夜景照明設(shè)計相對比較簡單，不再贅述，主要介紹內(nèi)場照明設(shè)計。

根據(jù)場地大小及結(jié)構(gòu)形式，確定沿場地長邊兩側(cè)馬道上設(shè)置照明燈具。根據(jù)場地照度要求，確定根據(jù)拳擊高清轉(zhuǎn)播場地照度要求最大值2500Lx 進行設(shè)計，確定本多功能體育館采用76 盞某品牌1000W 金屬鹵素?zé)糇鳛閳龅卣彰鞴庠?。并用軟件模擬調(diào)整各燈具安裝位置及角度，滿足場地均勻度及眩光要求。燈具布置如圖1 所示。

3 多功能體育館的照明燈具分組與照明控制

3.1 燈具分組

根據(jù)手球場地及照度要求，選擇56盞燈具做為手球比賽燈具，在球門區(qū)、罰球區(qū)、發(fā)球區(qū)增加垂直照度，使電視直播中關(guān)鍵時刻及爭議判罰時，慢鏡頭回放中畫面更加清晰。

圖1 燈具布置示意圖

根據(jù)籃球場地及照度要求，選擇56盞燈具做為籃球比賽燈具，在場地中央?yún)^(qū)、罰球區(qū)、籃板區(qū)增加垂直照度，使電視直播中關(guān)鍵時刻及爭議判罰時，慢鏡頭回放中畫面更加清晰。

根據(jù)排球場地及照度要求，選擇56盞燈具做為排球比賽燈具，在排球網(wǎng)區(qū)域、發(fā)球區(qū)增加垂直照度，使電視直播中關(guān)鍵時刻及爭議判罰時，慢鏡頭回放中畫面更加清晰。

根據(jù)拳擊、手球、籃球、排球等四種比賽中使用燈具，對燈具進行詳細(xì)分組，其余比賽根據(jù)照度值要求，與上述四種比賽燈具兼用或者部分利用。根據(jù)各使用工況，對燈具進行分組，每一回路最少帶2 盞燈具、最多帶6 盞 燈具。

根據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JTJ/T/16-92）[1]中要求，由變壓器至比賽燈具末端燈具電壓降不得超過3%。在設(shè)計中，由變電站至照明控制箱電壓降控制在2%，根據(jù)每一回路所帶負(fù)荷不同及線路長度不同，選擇3×6mm2至3×16mm2規(guī)格電纜為燈具供電，將由配電箱至各回路末端燈具電壓降控制在1%。

在滿足照明質(zhì)量的前提下，優(yōu)先采用在當(dāng)時比較節(jié)能的金屬鹵化物燈高效氣體放電光源。在設(shè)計時應(yīng)對設(shè)計方案進行優(yōu)化，盡量使每一套燈具在不同比賽時均可使用，以減少投資。提高所選燈具功率因數(shù)，以減少電能消耗。

由于金屬鹵化物燈在突然斷電以后，需要一段時間冷卻，然后才能再次啟動。由于當(dāng)?shù)厥姓娫垂╇娺B續(xù)性不是很好，為防止在市政電源斷電以后，柴油發(fā)電機組需要15s 的時間才能正常供電，為保證比賽照明供電的連續(xù)性，選擇備用時間為15min 的EPS 做為備用電源，防止金屬鹵化物燈在突然斷電以后需要冷卻時間再啟動。

3.2 燈光控制

近年來，隨著照明控制系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，多功能體育館的燈光控制可由照明控制系統(tǒng)編程實現(xiàn)，通過程序編制，將不同種類比賽所用的燈具集中開關(guān)，以減少人工操作的復(fù)雜性及防止誤操作。根據(jù)比賽模式及燈具分組情況，本多功能體育館設(shè)置開燈模式如表1 所示。

除利用PLC 編程控制以外，為保證在PLC 發(fā)生故障時配電箱還能手動一鍵開燈/關(guān)燈，配電箱另外設(shè)置了拳擊高清轉(zhuǎn)播、手球電施轉(zhuǎn)播、籃球電視轉(zhuǎn)播、排球電視轉(zhuǎn)播等四種手動一鍵開燈/關(guān)燈模式。

除了以上兩種開燈模式以外，在配電箱上另外設(shè)置了手動開燈、關(guān)燈模式。工作人員需要對照開燈模式表格，在舉行不同比賽的時候，開啟相應(yīng)回路的比賽燈具。

通過以上三種開燈模式的控制，可以保證在平時工作人員可以簡單開關(guān)比賽燈具。在電子設(shè)備發(fā)生故障時，工作人員可以利用手動一鍵開燈/關(guān)燈模式或者比賽開燈表格，手動開燈/關(guān)燈，來保證比賽的順利舉行。

表1 照度設(shè)計結(jié)果匯總表

4 結(jié)語

燈具安裝后，施工監(jiān)理、設(shè)計單位、施工單位三方通過現(xiàn)場設(shè)置1m×1m 間距檢測點，利用逐點法共同檢測，照度水平照度及垂直照度均滿足電視轉(zhuǎn)播及平時使用要求。燈光控制系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計要求，在不同比賽模式下自動或者手動開燈/關(guān)燈。體育館竣工以后，已經(jīng)順利地進行了手球和籃球等洲際比賽，東道主連續(xù)衛(wèi)冕了手球冠軍，對體育館贊不絕口。

近年來，隨著體育的發(fā)展和電視的普及，電視轉(zhuǎn)播與體育競賽的聯(lián)系十分緊密。電視產(chǎn)品的每一次升級都對電視轉(zhuǎn)播提出了更高的要求，也對體育照明提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。對于我們新建的每一座多功能體育館，不但要有良好的建筑造型，而且還要有良好的人工照明來保證現(xiàn)場觀眾的良好視覺和電視轉(zhuǎn)播的綜合要求。所以，良好的照明在綜合體育館占有重要的地位。