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关于体育馆室内采光与照明设计研究

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：方晓舟

[导读] 摘要：正值2022第19届杭州亚运会各项体育场馆建设期间，体育馆室内室内采光与照明设计研究成为室内设计一个重要课题与攻坚任务。

        浙江省建筑设计研究院 310006
        摘要：正值2022第19届杭州亚运会各项体育场馆建设期间，体育馆室内室内采光与照明设计研究成为室内设计一个重要课题与攻坚任务。相较于普通建筑，体育馆是对室内采光与照明设计要求较高的建筑，其室内采光设计与照明设计会直接影响运动员训练、比赛、直播及赛事观赏效果等等。本文从侧面采光设计与顶向采光设计入手，对体育馆室内采光设计展开研究；从照明配电到照明控制等多项内容入手，对体育馆室内照明设计展开研究，旨在为体育馆室内采光与照明设计提供一定参考，使体育管投入使用后收获更好的使用体验。
        关键词：体育馆；室内采光；室内照明；设计
        引言
        在我国大力倡导全民健身运动背景下，杭州申办2022第19届亚洲运动会契机，我院参与多项亚运会比赛场馆建设与改建工程中，一座座体育场馆拔地而起。在体育馆设计与建设过程中，如何进行室内采光设计与照明设计使设计经济、适用且安全，就成为必须克服的难题。另外，近年来为发挥体育馆价值，我国许多体育馆不再仅仅用于体育赛事，还会用于演唱会等大型活动，这又对体育馆室内采光与照明设计提出了新要求，使体育馆室内采光与照明设计难度进一步上升。基于上述背景，下面对体育馆室内采光与照明设计展开简单研究。
        1体育馆室内采光设计
        科学、合理的采光设计不仅有优化体育馆使用体验之效，还能有效节约能源，在进行体育馆室内采光设计是，根据自然光线的照射角度，分为侧面采光、顶向采光，两种采光的设计如下：
        1.1侧面采光设计
        侧面采光设计的优势十分明显，它打通了体育馆内与体育馆外的隔阂，使自然光进入室内，降低了体育馆对灯光照明的需求。不过它的缺点也十分明显，若设计不够合理，会导致光线过强、自然光采集不足、眩光等问题，使场馆内的人员眼睛过于疲劳，影响赛事等活动的开展，降低观赏效果。为提高侧面采光设计的合理性，可从以下入手：第一，加大侧面墙体采光面的面积，保证有充足的自然光线落进室内；第二，加大屋檐出挑或设计室内环廊，不少体育馆在进行侧面采光设计时都采用了这些设计，这些设计可避免太阳光通过侧墙直射体育馆内使体育馆内形成强烈的光照反差，降低人眼疲劳感；第三，设计室内光控百叶帘，直接通过光控百叶帘调节侧面采光，使体育馆室内亮度保持在人眼较为舒适的水平；第四，选择恰当的体育馆室内材料，避免材料过度反光引起人眼不适。
        1.2顶向采光设计
        在进行体育馆顶向采光设计时，常见设计有两类，一类是通过顶向直接天窗使自然光经多次折射或漫反射最后进入体育馆室内，一类是通过全透射顶棚自然光经过漫投射最后进入体育馆室内。顶向直接天窗设计有十分明显的缺点，一是是可能导致间接眩光问题，二是可能导致自然光分布不均。问题一可采取的对策有：顶向直接天窗设计加上北向天窗设计或夸张的窗肋设计，能在一定程度上弥补单纯的顶向直接天窗设计的不足。问题二可采取的对策有：顶向直接天窗布局选择在体育馆主体建筑的轴线及中心点。全透射顶棚设计较顶向直接天窗设计而言，在很多时候更具优越性，例如广州体育馆就采用了该设计，它有效降低了眩光问题、使体育馆室内光线分布更加均匀。关于全透射顶棚设计需注意一点，全透射顶棚实际上并非“全透”，而是采用的半透明材料，半透明材料往往可削弱自然光线的强度，使落进体育馆内的光线更加柔和均匀、人眼更加舒适。
        2体育馆室内照明设计
        2.1照明配电设计
        在进行体育馆室照明配电设计时必须遵守相关设计规范与标准、结合体育馆使用及照明需求。一般来说，体育馆照明配电分为六个等级，分类根据及具体分类如下表2-1。当进行照明配电设计时，若体育馆照明等级为IVTV、VTV、VIHDTV，则需设计双电源，两个电源均摊供电压力。
        表2-1体育馆照明配电等级

        2.2照明质量设计
        体育馆室内照明设计中的照明质量要求，主要有两个：第一，照度必须均匀；第二，无眩光问题。照度必须均匀，简言之，就是体育馆室内的各个区域的照度必须尽量保持在同一水平，无太大的明暗差距，若照度不够均匀，则会导致人眼压力偏大。眩光问题会导致人眼疲劳、无法继续辨别、观看，该问题多与体育馆内照明光源分布、观看角度等有关，会给体育比赛的开展、观赛效果造成不良影响。照度不够均匀、眩光问题，都可通过合理进行体育馆室内照明设计加以克服，比如合理进行灯源布局、将灯具投射角控制在二十五度到六十五度，就能在很大程度上避免上述两个问题。
        2.3照度标准设计
        在进行体育馆室内照明设计时，照度标准值的确定与该体育馆的具体用途有关，例如该体育馆内具体开展的体育项目会直接影响照度标准值。总之，体育馆室内照明设计的最终照度，必须满足以下三个基本条件：第一，不能影响运动员发挥；第二，不能影响裁判判断；第三不能影响观众观赛。
        2.4光源和灯具设计
        体育馆室内照明设计的光源与灯具选择要结合体育馆功能、考虑性价比。结合时间实践来看，根据体育馆高度，它的光源与灯具选择如表2-4。若该体育馆要进行电视转播，出于转播效果考虑，最好适用金卤灯。除了体育馆平时适用的光源与灯具选择，在进行照明设计时，设计人员还要考虑到特殊情况，合理选择应急照明灯具。体育馆的应急照明灯具包含两大类，一类是突发停电但体育馆要继续使用时的应急照明灯具；一类是突发停电体育馆要进行人员疏散、撤离时的应急照明灯具，两种应急照明灯具相比较，前一种要求照度较高、可采用金卤灯，后一种对照度要求较低、可采用卤素灯或LED灯具。
        表2-4不同高度体育馆的常用光源与灯具

        2.5灯具布局设计
        灯具布局设计主要有两种，一种是两侧布灯，一种是满天星式布灯，体育馆具体采用何种布局设计，与体育馆内开展的体育项目息息相关。例如，羽毛球等需要运动员仰头观察的项目多采用前一种灯具布局设计，乒乓球等主要利用低空间的项目多采用后一种灯具布局设计。现阶段在实际进行灯具布局设计时，设计人员可借助计算机模型，进行灯具布局模拟，通过一次次模拟与微调得出最佳的布局设计方案。
        2.6照明控制设计
        进行体育馆照明控制设计时，需要注意：第一，设置灯光控制室并确保灯光控制室视野良好；第二，设计集中照明控制系统，事先根据体育馆照明需要预设出不同的照明模式，当需要使用某一照明模式时，直接通过集中照明控制系统即可迅速完成照明模式切换。相较于传统的照明控制设计而言，设置灯光控制室、采用集中照明控制系统，使得体育馆照明控制向智能化发展，不仅操作更加简便，也减少了断路器操作次数、保护了体育馆室内照明系统。
        2.7比赛场地照明供电系统
        2.7.1 体育场馆的照明分级详见 JGJ153-2016 第 3.0.1 条的规定，《022 年第19 届亚运会场馆及设施电气配置导则》特级、一级场馆、二级场馆的比赛场地照明均应满足 VI 级即高清晰度电视转播（HDTV）要求。
        2.7.2 为保证场地照明在比赛期间供电的可靠性，减少因供电故障和主备用电源切换对灯光照明的影响，特级场馆、一级场馆、二级场馆的场地照明应采取下列解决方案：
        （1）比赛场地照明应由低压配电房提供不少于两路电源干线直接供电。
        （2）应采用可快速点燃的 LED 新光源，采用快速点燃的 LED 新光源后，在满足电源转换时间的条件下，可不配置 UPS 装置。
        （3）比赛场地照明的供电回路及灯具布置设计，应满足正常电视转播和比赛项目要求。当多路供电电源中任一路电源故障时，应满足应急电视转播及比赛的照度和均匀度要求。
        2.7.3 对于二级及以上场馆的比赛场地照明，一回配电线路所带的灯具数量不宜超过 3 套，并保持其相负荷相对平衡。
        2.7.4 照明等级 IV 级及以上比赛场地的照明应设置集中控制系统，III 级比赛场地照明宜设置集中控制系统。
        2.7.5 场地的照明功率密度应按各项运动的照明等级对应的灯具安装功率进行计算，符合 JGJ153 的规定。
        2.7.6 附属用房照明设施应符合以下规定：
        （1）贵宾区、有顶棚的主席台、新闻发布厅主席台等的照明应采用分区一般照明方式，特级、一级场馆尚应设置 100%的备用照明。
        （2）新闻发布厅记者席、混合区、检录处等场所的照明应采用一般照明或一般照明与局部照明相结合的方式，特级、一级场馆尚应设置不低于50%的备用照明。
        （3）兴奋剂检查室应采用一般照明与局部照明相结合的方式，并应设置100%的备用照明。
        （4）特级、一级场馆的照明设施应由多个灯具或灯具组组成主照明，相邻灯具（灯具组）应采用不同电源供电。
        （5）特级、一级场馆及设施应采用智能照明控制系统，其他场馆宜采用。
        结语
        综上，体育馆室内采光与照明设计不仅要能满足赛事开展与转播、演唱会开展与转播等多项需要，还要经济、安全，符合本次亚运承办绿色、智慧的赛事理念；所以在进行体育馆室内采光与照明设计时，室内设计师往往面临更大挑战。为提高设计合理性，参考以往同类场馆照明设计方案与新建灯光照明模型，结合至实际进行体育馆室内采光与照明设计，设计师必须会因地制宜结合体育馆使用需求，考虑各项设计标准，并着重考虑设计安全与成本，选择最佳的室内采光与照明设计方案。
        参考文献
        [1]沈思凯,谭良斌.浅谈人工照明与天然采光在室内设计中的应用[J].建筑与文化,2019(03):206-207.
        [2]王瑞庆.基于CAN总线的体育馆智能照明控制系统设计[J].工程建设与设计,2019(12):45-46.
        [3]王甜甜.分析室内设计的采光艺术[J].建材与装饰,2020(09):77-78.
        [4]2022年第19 届亚运会场馆及设施电气配置导则，7.2 比赛场地照明供电系统.