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体育场的照明方式是如何设计的你真的知道吗?

时间:2017-09-05 19:09:57作者:李炳华 来源:炳华话电气

  一座现代化体育场馆,必须有良好的照明环境,保证视觉效果,满足观众、参赛人员和电视转播等对比赛的照明要求,那么,你真的知道体育场的照明方式是如何设计的吗?

  1 、四角布置

  四角布置灯具以集中形式与灯杆结合布置在比赛场地四角。直到今天许多体育场的照明设施还是四角布置,在场地四角设置四个灯杆,塔高—般为35-60m,常用窄光束灯具。这种布置型式适用于无雨棚或雨棚高度较低的足球场地。这种方式照明利用率低、维护检修较困难、造价较高。

  合适的灯杆位置见下图1,最下排投光灯至场地中心与地面夹角宜不小于25°,以此确定灯杆的高度,因此,灯杆距场地中心点的距离不同,灯杆的高度也不同,见表3;球场底线中点与场地底线向外成10°角(有电视转播成15°角)、球场边线中点与边线向外成5°角的两条相交叉点后延长线形成的三角区域内为布置灯杆的位置。通过采用各种不同光束角投光灯的投射,在场地上可形成一个适宜的照度分布。

图1 四角布灯灯杆的位置

图1 四角布灯灯杆的位置


【灯具安装高度与灯杆至场地中心点距离的关系】

d(m)

76

80

85

90

95

100

h(m)

35.4

37.3

39.6

42.0

44.3

46.6

  注:表中h为灯拍最下排投光灯至场地的垂直距离,灯杆的实际高度加上灯拍最下排的高度。


  但是今天电视转播需要有更高而均匀的垂直照度,而且要求的入射在场地较远部分的光的角度远远地小于规定的限额。由于采用大型气体放电灯而获得的较高亮度而产生的影响,加上传统的灯塔(灯杆的一种)高度之高,使之不可避免地产生过度的眩光。

  这种四角布灯型式存在的缺点是:不同观看方向的视觉变化幅度较大,阴影较深,从彩色电视转播看,要满足各方向垂直照度,又要把眩光控制好,确实是比较困难的。如要满足 Ev/Eh 比值要求和减少眩光,对四角照明方式,有必要采取一些改进措施。

  (1)把四角位置向两侧和边线外移动,使场地对面和四个角能获得一定的垂直照度。

  (2)在电视主摄像机方向一侧的灯杆上增加投光灯数,加强光束投射。

  (3)在电视主摄像机方向一侧的看台顶上补充光带照明,要注意控制眩光,不应使场地两端的观众查觉出来。


  2 、多杆布置

  多杆布置是两侧布置的一种形式,两侧布置是灯具与灯杆或建筑马道结合、以簇状集中或连续光带形式布置在比赛场地两侧。顾名思义,多杆布置型式是在场地两侧设置多组灯杆(或灯杆)见图2,适用于足球练习场地、网球场地等。它的突出优点是用电量较省,垂直照度与水平照度之比较好。由于灯杆较低,这种布灯型式还有投资较少,维护方便的优点。


图2 多杆式布置 

图2 多杆式布置

1——灯杆,2——球场,3——看台

  灯杆要均匀布置,可布置4塔、6塔或8塔,投射角大于25°,至场地边线投射角最大不超过75°。

  这种布灯一般使用中光束和宽光束投光灯,如有观众看台,瞄准点布置工作要十分细致。这种布灯的缺点是:当灯杆布置在场地和观众席之间时,会遮挡观众视线,消除阴影比较困难。

  在没有电视转播的足球场,侧向布置照明装置多采用多杆式布置方式,经济性较好,见图3。通常将灯杆布置在赛场的东西两侧,一般来说,多杆布灯的灯杆高度可以比四角布置的低。为了避免对守门员的视线干扰,以球门线中点为基准点,底线两侧至少10°(没有电视转播时)之内不能布置灯杆。

图3 无电视转播赛场侧向布置灯具

图3 无电视转播赛场侧向布置灯具

④-侧向四角;●-侧向六塔式;⑧-侧向八塔式

  多杆布灯的灯杆高度计算,计算用三角形与球场垂直、同时与底线平行(见图4),Φ≥25°,同时灯杆高度h≥15m。

图4 无电视转播赛场多杆布灯灯杆高度

图4 无电视转播赛场多杆布灯灯杆高度

  周圈布置灯具是多杆布置的一种特殊形式,主要用于棒球场和垒球场的照明。棒球场灯具布置最好采用6根或8根灯杆布置方式,垒球场通常采用4根或6根灯杆布置方式,也可在观众席上方的马道上安装灯具。灯杆应位于四个垒区主要视角20°以外的范围,即灯杆不应设置在图4中的阴影区。

  灯杆高度需满足灯具投射角度不大于70°的要求,根据北美标准,灯杆高度按如下要求计算:

  1)灯杆A1和A2上灯具的最小安装高度应按公式1计算。

  ha≥27.43+0.5d1 (1)

  式中,ha——A1、A2灯杆上灯具的安装高度,单位m;

  d1——A1、A2灯杆距场地边线的距离,单位m;

  2)灯杆B1、B2上灯具的最小安装高度应按公式2计算。

  hb≥d2/3 (2)

  式中,hb——B1、B2灯杆上灯具的安装高度,单位m;

  d2——通过B1(B2)灯杆作一条平行于边线的直线,该直线与场地中线相交,此交点与B1(B2)灯杆的水平距离为d2,单位m;

  3)灯杆C1~C4上灯具的最小安装高度应按公式3计算。

  hc≥d3/2 (3)

  式中,hc——C1~C4灯杆上灯具的安装高度,单位m;

  d3——C1~C4灯杆上的灯具最远投射距离,单位m;

  4)灯杆上的灯具最低安装高度不应小于21.3m。

图5 棒(垒)球场灯杆位置

图5 棒(垒)球场灯杆位置

  3、光带式布置

图6 光带式布置

图6 光带式布置

1——光带,2——看台,3——场地

  光带布置是两侧布置的另一种形式,即把灯具成排地布置在球场两侧,形成连续光带的照明系统,见参图6。光带布灯照明均匀,运动员与球场之间的亮度比较好,目前世界上公认这种布灯方式可以满足彩色电视转播、高清电视转播甚至超高清电视转播的要求。

  光带长度需超过球门线 10m 以上,对于甲级、特级综合体育场,光带长度一般不小于180m,灯具的投射角不宜小于25°。有的体育场光带照明离场地边线很近(其夹角在65°以上),距离光带较近的场地一侧就不能获得足够的垂直照度,这样就要增加后排照明系统。

  国际足球联合会 FIFA 于 2011年颁布了新版的《足球场》标准,足球场照明增加了不能布置灯具区域,意在保障运动员、裁判员避免眩光的影响,具体是下列部位(见图7)不能布置灯具:

  首先,以底线中点为中心,当有电视转播时底线两侧各15°角范围内的空间;当没有电视转播时底线两侧各10°角范围内的空间。

  其次,场地中心25°仰角球门后面空间内。

  第三,以底线为基准,禁区外侧75°仰角与禁区短边向外延长线20°角围合的空间,但图7中所示区域除外。当然,综合性体育场布置灯具不受此限制,但足球模式时这些限制区域不能开灯。


图7 足球场不应布置灯具区域示意图

图7 足球场不应布置灯具区域示意图


  一般光带式布置多采用几种不同光束角的投光灯组合投射,窄光束用于远投,中光束用于近投。

  光带式布置的缺点是:要求控制眩光的技术比较严格,物体实体感稍差。

  4、混合式布置

  混合式布置是把四角和两侧布置(含多杆布置、光带式布置)有机地组合在一起的布灯方法,见图8,是目前世界上大型综合性体育场解决照明技术和照明效果比较好的一种布灯型式。


图8 光带、灯杆混合式布置

图8 光带、灯杆混合式布置

1—灯杆;2—光带

  混合式布置具有两种布灯的优点,使实体感有所加强,四个方向的垂直照度和均匀度更趋合理,但眩光程度有所增加。此时,四角往往不是独立设置,而是与建筑物结构统一起来,因而造价较省。

  四角用的投光灯多为窄光束,解决光线远投问题;光带多为中光束、窄光束,实现远、中、近投光。由于是混合布置,四角的投射角和方位布置可以适当灵活处理,光带布置的长度也可适当缩短,光带高度也可适当降低。

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李炳华

李炳华

悉地(北京)国际建筑设计顾问有限公司,

电气总工程师、设计副总裁;

教授级高级工程师、国家注册电气工程师、高级照明设计师;

同时,兼任北京市建筑工程学院客座教授、硕士研究生导师;

2008年北京奥运会主体育场——鸟巢电气总设计师;

《体育照明设计手册》主编。

邵文涛

邵文涛

云知光照明学院讲师

云知光嗖嗖选灯技术总监

云知光照明应用研究中心(LARC)主任

八年体育照明设计经验

曾任 GE 照明亚太区应用工程师(驻新加坡)


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