城市新區(qū)某綜合體育場(chǎng)館電氣照明設(shè)計(jì)

王光輝，董桂華，龔志華

(1.昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650231；2.昆明冶金高等?？茖W(xué)校，云南 昆明 650033)

0 引 言

某城市新區(qū)文體活動(dòng)中心包括綜合體育館、圖書館、博物館、檔案館和公共藝術(shù)館等設(shè)施，形成一座服務(wù)區(qū)域的綜合性文化體育社區(qū)。其中綜合體育館作為其中的重要建筑之一，該館用于體育項(xiàng)目的業(yè)余比賽和訓(xùn)練，無專業(yè)比賽功能，無電視轉(zhuǎn)播要求。館內(nèi)設(shè)籃球館、游泳池、羽毛球及排球館等運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。由于現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來越高，針對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)環(huán)境設(shè)置適合的穩(wěn)定的照明設(shè)施和控制方式能夠讓使用人員更好地進(jìn)行各項(xiàng)體育活動(dòng)。

1 功能劃分及照度要求

該綜合體育館的使用功能較多，建筑構(gòu)造也較為復(fù)雜。在綜合體育場(chǎng)館的電氣照明設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)各個(gè)照明區(qū)域功能，以及照明要求的不同，將體育場(chǎng)館的電氣照明系統(tǒng)分為3個(gè)部分，分別是比賽及訓(xùn)練場(chǎng)館照明系統(tǒng)、公共區(qū)域正常照明系統(tǒng)，以及應(yīng)急照明系統(tǒng)。通過對(duì)上述3個(gè)系統(tǒng)分別開展設(shè)計(jì)，最終完成對(duì)整個(gè)體育場(chǎng)館的電氣照明設(shè)計(jì)。

根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.12條、第5.5條，以及GBJ133-90《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第2.2.9條，體育館內(nèi)主要場(chǎng)所的照明標(biāo)準(zhǔn)及主要公共區(qū)域照明標(biāo)準(zhǔn)見表1～2。

表1 主要體育場(chǎng)所照明標(biāo)準(zhǔn)

2 光源及燈具選擇

從總體上看，體育館內(nèi)有2種功能區(qū)域，分別是公共區(qū)域和體育功能區(qū)域。下面分別對(duì)上述區(qū)域內(nèi)的光源和燈具選擇進(jìn)行探討。

1)公共區(qū)域內(nèi)的正常照明及應(yīng)急照明均為常規(guī)的設(shè)計(jì)方式。為達(dá)到節(jié)能效果，該區(qū)域的照明光源采用LED光源；燈具采用吸頂燈、筒燈和側(cè)壁燈相結(jié)合。

表2 主要公共區(qū)域照明標(biāo)準(zhǔn)

在室內(nèi)體育館業(yè)余比賽及訓(xùn)練過程中，各類球體在空中是多方向、變角度運(yùn)動(dòng)及飛行的，運(yùn)動(dòng)員也是以不同速度隨時(shí)變換位置。這就對(duì)照明品質(zhì)和效果有一定的要求，主要體現(xiàn)在以下方面：①照明燈具應(yīng)無頻閃效應(yīng)危害；②照明燈具應(yīng)無眩光危害；③照明光源應(yīng)顯色性能高；④照明均勻度要求高；⑤滿足上述要求的同時(shí)，節(jié)能效果好。

2)體育功能區(qū)域的光源和燈具，需根據(jù)不同場(chǎng)館的建筑特征，采用不同的方式。

(1)籃球館

籃球館為高大空間，為滿足大空間內(nèi)的照度要求，以及考慮燈具安裝和維護(hù)等因素，可采用大功率LED光源等。燈具能夠進(jìn)行升降控制(可升降燈具見圖1)，光通量可控。

(2)羽毛球/排球館

羽毛球和排球館采用LED光源，選用合理的布燈，減少或避免頻閃效應(yīng)和眩光危害。

(3)游泳館

采用LED光源，燈具采用高防護(hù)等級(jí)，燈具能夠升降控制。水下燈具采用SELV燈具。見圖1。

(3)禁止電解槽面上用水。過去為了檢查相鄰電解槽陰陽極是否虛接和保持槽面清潔，用水沖洗陰陽極接觸處，會(huì)將導(dǎo)電片和導(dǎo)電頭上的Cu2+沖進(jìn)電解槽內(nèi)。

圖1 可升降燈具示意圖

3 照明布燈分析

3.1 比賽及訓(xùn)練場(chǎng)館照明系統(tǒng)

比賽及訓(xùn)練場(chǎng)館照明系統(tǒng)由3個(gè)子部分組成：籃球館照明、排球/羽毛球館照明和游泳館照明。

3.1.1 籃球館

籃球館建筑規(guī)格為：平面尺寸40 m×28 m(凈尺寸，不含觀眾區(qū))，均高15 m。采用400 W大功率LED高頂燈均布的布燈方式，共4行5列。

根據(jù)照度計(jì)算公式：

Eav=(NΦUK)/A

(1)

式中：

Eav—被照面上的水平平均照度，lx；

N—投光燈盞數(shù)；

Φ—投光燈中光源的光通量，lm；

U—利用系數(shù)，取0.55～0.65；

A—被照面的面積，m2；

K—燈具維護(hù)系數(shù)，取0.7～0.8.

計(jì)算得到Eav=537.815 lx，其偏差根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.1.7條校核，設(shè)計(jì)照度值與照度標(biāo)準(zhǔn)值相比較，可有-10 %～10 %的偏差，此布燈方案滿足規(guī)范要求。

籃球館屬于高大空間，若采用傳統(tǒng)的燈具，安裝及維護(hù)不方便，存在高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)采用可以升降控制的燈具。升降的控制要求是按組進(jìn)行升降，每排的5個(gè)燈具為1組，共4組。采用升降控制后，一方面極大地方便了安裝及維護(hù)，另一方面可通過高度控制來調(diào)節(jié)平均照度。布置方式見圖2。

圖2 籃球館燈具布置示意圖

設(shè)計(jì)采用的LED光源帶功率控制模塊，即每個(gè)燈具配備功率控制單元，通過控制投入功率的大小，使光源按50 %，75 %及100 %等不同檔位的光通量輸出，達(dá)到光通量調(diào)節(jié)的功能，從而讓籃球館具備兼顧業(yè)余比賽及訓(xùn)練的功能照度，滿足了設(shè)計(jì)功能，也滿足了節(jié)能的效果。

3.1.2 排球/羽毛球館

排球/羽毛球館規(guī)格為：平面尺寸48 m×28 m，層高11 m，共3個(gè)場(chǎng)地單元。采用400 W大功率LED燈四周布置燈具的布燈方式，長(zhǎng)方向每側(cè)9盞燈，寬方向每側(cè)3盞燈，共24盞燈。

計(jì)算得到Eav=(24×40000×0.59×0.7)/(48×28)=295 lx，其偏差根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.1.7條校核，此布燈方案滿足規(guī)范要求。

設(shè)計(jì)采用與籃球館一致的燈具升降控制。升降的控制要求是按組進(jìn)行升降，每排的3個(gè)燈具為1組，共8組。排球/羽毛球館燈具不進(jìn)行燈具光通量調(diào)節(jié)，但在安裝和使用過程中應(yīng)合理地調(diào)整燈具的投射角度。

3.1.3 游泳館

游泳館規(guī)格為：平面尺寸52 m×24 m，層高7 m，采用400 W大功率LED燈兩側(cè)布置的布燈方式，每側(cè)10盞。

計(jì)算得到Eav=(20×40000×0.6×0.7)/(52×24)=307.692 lx，其偏差根據(jù)GB50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.1.7條校核，此布燈方案滿足規(guī)范要求。

設(shè)計(jì)采用與籃球館一致的燈具升降控制。升降的控制要求是按組進(jìn)行升降，每排的5個(gè)燈具為一組，共4組。游泳館燈具不進(jìn)行燈具光通量調(diào)節(jié)，但根據(jù)游泳館屬于高溫、潮濕及一定的化學(xué)腐蝕等特殊環(huán)境特征，燈具外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP65。池邊及水下的燈具采用SELV電壓供電，防觸電等級(jí)為Ⅲ類。布置示意圖見圖3。

圖3 游泳館燈具布置示意圖

3.2 公共區(qū)域正常照明

公共區(qū)域主要是設(shè)備間、門廳、走道及樓梯間、比賽/訓(xùn)練服務(wù)用房等，采用智能照明系統(tǒng)，按照樓層、防火分區(qū)以及功能區(qū)域設(shè)置不同的公共照明子系統(tǒng)，以及按區(qū)域進(jìn)行控制。見表3。

表3 主要公共區(qū)域正常照明劃分及照明箱編號(hào)

3.3 應(yīng)急照明

對(duì)各通道走廊、人員密集場(chǎng)所等設(shè)置應(yīng)急疏散照明。采用智能應(yīng)急照明系統(tǒng)，按照防火分區(qū)不同的進(jìn)行區(qū)域設(shè)置控制。見表4。

表4 主要公共區(qū)域應(yīng)急照明劃分及照明箱編號(hào)

4 照明配電及線路敷設(shè)

在分析了比賽/訓(xùn)練區(qū)域的布燈方式，和公共區(qū)域照明箱設(shè)置的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑實(shí)際情況情況，決定采用放射式供電；公共照明及應(yīng)急照明系統(tǒng)采用智能設(shè)備集中管控的方式，形成完整的照明配電系統(tǒng)。

比賽/訓(xùn)練區(qū)的籃球館、排球/羽毛球館和游泳館分別設(shè)1臺(tái)專用照明箱(ALX1～ALX3)，完成照明燈具配電、升降控制和功率控制(功率控制僅籃球館照明有)。整個(gè)照明配電系統(tǒng)的主接線網(wǎng)絡(luò)見圖4。

圖4 照明配電系統(tǒng)主接線網(wǎng)絡(luò)

公共區(qū)域的各照明回路利用照明i-Bus總線進(jìn)行控制，各照明箱通過RS485/CAN總線組網(wǎng)，以及通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)編程配置，形成智能照明管理控制系統(tǒng)，便于統(tǒng)一管理及實(shí)現(xiàn)節(jié)能。公共區(qū)域智能照明系統(tǒng)圖見圖5。

圖5 公共區(qū)域智能照明系統(tǒng)

應(yīng)急照明系統(tǒng)由應(yīng)急照明箱、應(yīng)急照明集中電源及應(yīng)急疏散燈具組成，應(yīng)急照明系統(tǒng)接入消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。其中疏散指示燈具帶通信地址，每個(gè)回路可最多接入63個(gè)地址設(shè)備，按設(shè)計(jì)規(guī)范每回路按25盞疏散指示燈具配置。智能應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)見圖6。

圖6 智能應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)

通過對(duì)照明配電系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)域的配置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)接線。在照明線路敷設(shè)時(shí)，根據(jù)照明負(fù)荷的重要性，以及區(qū)域環(huán)境特征選擇相應(yīng)的敷設(shè)方式。主要敷設(shè)方式以電纜橋架結(jié)合穿PVC管為主，應(yīng)急照明系統(tǒng)采用穿金屬管敷設(shè)，各個(gè)回路的敷設(shè)要求應(yīng)滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。選擇并優(yōu)化線路走向，減少照明線路損耗。

5 結(jié) 語

該文針對(duì)綜合體育場(chǎng)館的不同場(chǎng)合及其不同要求，對(duì)體育場(chǎng)館的電氣照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將該照明系統(tǒng)分為比賽/訓(xùn)練照明部分、公共區(qū)域正常照明部分和應(yīng)急照明等3個(gè)部分，并分別討論了各部分的照明照度要求、燈具及光源選擇、布燈方案以及照明配電等內(nèi)容。在設(shè)計(jì)時(shí)深入分析了照明節(jié)能的方式，包括大功率光源的功率調(diào)節(jié)模式、智能照明管理控制，以及合理的線路敷設(shè)方式。此外設(shè)計(jì)引入大空間燈具的分組升降控制，方便了燈具的安裝和維護(hù)。項(xiàng)目施工完成后通過回訪，該項(xiàng)目照明系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，方便維護(hù)，各主要活動(dòng)場(chǎng)所照度便于調(diào)節(jié)基本達(dá)到設(shè)計(jì)初衷。該次電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供了較好的參考。