大功率LED燈具在體育場館中的運(yùn)用與研究

張 睿

（重慶市奧林匹克體育中心設(shè)備保障部，重慶400000）

0 引言

體育場館的傳統(tǒng)照明設(shè)計(jì)中，金屬鹵化物燈為主要照明燈具，但是隨著LED燈具照明技術(shù)的日益成熟及其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大功率LED燈具也逐漸在體育場館照明設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。與體育場館傳統(tǒng)照明使用的金屬鹵化物燈相比，LED燈具不僅具有節(jié)能效果好、效率高、維護(hù)成本低等特點(diǎn)，還能進(jìn)行智能控制。我國國家奧林匹克體育中心采用了以LED燈具作為賽事功能照明、場館應(yīng)急照明、觀眾席照明等的照明設(shè)計(jì)方案，均取得了較好的應(yīng)用效果。

本文將通過對體育場館的使用功能分類與定位分析，結(jié)合我國體育場館照明設(shè)計(jì)及有關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)，對大功率LED燈具在體育場館中的設(shè)計(jì)、應(yīng)用進(jìn)行研究，以供相關(guān)人員參考。

1 體育場館的使用功能分類與定位分析

在此次體育場館的照明設(shè)計(jì)中，根據(jù)國家體育競賽規(guī)定的有關(guān)指標(biāo)要求，主要從水平照度以及照明均勻度、垂直照度、光源色溫、眩光限制、顯色性等多個指標(biāo)對體育場館的專業(yè)照明指標(biāo)進(jìn)行綜合評價與分析，其中水平照度是指標(biāo)要求中最關(guān)鍵的指標(biāo)。值得注意的是，上述對體育場館照明設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求表明，在具體設(shè)計(jì)與建設(shè)中，體育場館的使用功能不同，其等級劃分與設(shè)置也存在較大的區(qū)別。通常情況下，對體育場館的照明設(shè)計(jì)是根據(jù)其運(yùn)動項(xiàng)目的使用功能以及體育場館的實(shí)際用途等進(jìn)行合理設(shè)置，從而確保體育場館的照明設(shè)計(jì)能夠滿足其實(shí)際運(yùn)動項(xiàng)目開展的各項(xiàng)需求。

以國家奧林匹克體育運(yùn)動中心為例，其作為一座多功能的綜合性體育場館，場地總建筑面積超過3萬m2，共設(shè)置有觀眾席數(shù)達(dá)3.8萬個。從功能設(shè)計(jì)層面分析，該體育場館具有承辦重大國際足球、田徑等體育賽事以及高清電視轉(zhuǎn)播國家比賽等功能，根據(jù)我國的體育場館照明設(shè)計(jì)與檢測標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)體育場館的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，其屬于足球比賽Ⅵ級、田徑比賽Ⅴ級的照明設(shè)計(jì)等級標(biāo)準(zhǔn)，在具體設(shè)計(jì)中需要按照該標(biāo)準(zhǔn)對體育場館的燈光、照明等設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)與配置，以滿足其體育賽事轉(zhuǎn)播與重大國際賽事承辦等功能需求。我國體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)中，針對體育場館照明設(shè)計(jì)的分級設(shè)置情況如表1所示。

2 大功率LED燈具在某體育場館中的運(yùn)用實(shí)例

2.1 改造前某體育場館的照明現(xiàn)狀

以某體育場館的燈光改造項(xiàng)目為例，該體育場館是一座多功能的綜合性場館，建設(shè)至今一直采用金屬鹵化物燈作為中心賽事照明燈具。其中，該體育場館建設(shè)使用的早期是采用88盞高壓鈉燈進(jìn)行照明，單燈功率為1 kW、供電電源的電壓等級為AC380 V，能夠滿足該體育場館建設(shè)早期的大型比賽及有關(guān)功能使用需求。后隨著燈具照明技術(shù)及燈具產(chǎn)品研發(fā)的不斷更新，AC380 V供電電源電壓等級的燈具停止生產(chǎn)，改為采用AC220 V供電電源電壓等級的金屬鹵化物燈作為體育場館照明燈具，其單燈功率為400 W，共設(shè)置有120盞燈，分別按行列進(jìn)行布置，以3盞燈為1個單元進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)控制設(shè)置，以滿足該體育場館的賽事照明與有關(guān)功能使用需求。

表1 體育場館照明設(shè)計(jì)的分級設(shè)置情況

根據(jù)上述體育場館當(dāng)前的照明設(shè)計(jì)狀況，為驗(yàn)證其照明設(shè)計(jì)是否符合我國《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 153—2016）中有關(guān)體育場館使用功能分級及其照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過采用專業(yè)的測量儀器對其進(jìn)行測量分析，結(jié)果顯示，該體育場館當(dāng)前照明設(shè)置的最大照度為623 lx、最小照度為207 lx，平均照度為364 lx，照明燈具的能耗達(dá)35.8 W/m2。根據(jù)該測量結(jié)果，按照上述標(biāo)準(zhǔn)中體育場館照明設(shè)計(jì)等級標(biāo)準(zhǔn)，其水平平均照度明顯較低，且體育場館的照明均勻度也較差，該照明情況僅能滿足除TV轉(zhuǎn)播外的一般訓(xùn)練或業(yè)余比賽等體育運(yùn)動項(xiàng)目的照明需求，并不能滿足該體育場館真正承擔(dān)各項(xiàng)賽事與體育運(yùn)動的照明需求，迫切需要進(jìn)行改造與完善。

2.2 采用大功率LED燈具改造后的照明效果

根據(jù)上述體育場館的照明現(xiàn)狀，在對該體育場館的改造建設(shè)中，根據(jù)其項(xiàng)目改造與建設(shè)的實(shí)際需求，在原有體育場館旁新建了兩座具有現(xiàn)代風(fēng)格的副館，將其作為專項(xiàng)的武術(shù)訓(xùn)練場地。在該體育場館旁的新增副館規(guī)劃建設(shè)初期，結(jié)合該地區(qū)的氣候特點(diǎn)，對其整個體育場館的照明系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)及其照明設(shè)計(jì)中采用何種光源，均進(jìn)行了全面、詳細(xì)的分析。

在上述體育場館的照明改造設(shè)計(jì)中，針對該體育場館現(xiàn)有金屬鹵化物燈照明耗能較高，且日常維護(hù)工作量大、存在發(fā)熱問題等情況，同時結(jié)合其體育場館旁新增副館的使用功能及照明需求，最終確定采用LED燈具作為該體育場館照明改造設(shè)計(jì)的光源。在新增副館的照明設(shè)置中，由于副館場地的長、寬以及凈高值分別為19.4 m、14.6 m與9 m，場館的外墻設(shè)計(jì)為現(xiàn)代玻璃墻，為確保其照明設(shè)計(jì)與場館的整體設(shè)計(jì)相互統(tǒng)一，經(jīng)綜合考慮最終確定采用單盞功率為200 W、供電電源為DC36 V的LED照明設(shè)計(jì)方案。將其按照行列方式進(jìn)行分布設(shè)置，每行列設(shè)置的LED燈數(shù)為20盞，燈高距離地面約8 m，并采用順序模式、節(jié)能模式、全開模式等3種不同的智能控制程序?qū)ζ湔彰飨到y(tǒng)進(jìn)行有效控制和設(shè)置應(yīng)用，以滿足該體育場館各項(xiàng)使用功能的照明需求。

根據(jù)上述對該體育場館的照明改造方案完成照明改造后，通過采用專業(yè)測量儀器設(shè)備，對其改造后的照明燈照明狀況進(jìn)行測量分析，結(jié)果顯示，經(jīng)改造后的體育場館最大照度達(dá)到1 260 lx、最小照度為257 lx，平均照度約為684 lx，照明系統(tǒng)的能耗為14.0 W/m2，能耗明顯低于改造前。對該體育場館照明改造后的各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)，完全能夠滿足我國《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)》中對體育場館使用功能及其照明設(shè)計(jì)的分級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了較好的改造設(shè)計(jì)應(yīng)用效果。此外，該體育場館的照明改造設(shè)計(jì)方案在滿足其體育場館使用功能的照明設(shè)計(jì)分級標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，與改造前相比，其最大差異表現(xiàn)為體育場館照明系統(tǒng)的能耗變化，采用LED燈具進(jìn)行體育場館照明改造后，其能耗明顯降低。由此可見，LED燈具在體育場館照明中的應(yīng)用，不僅能夠滿足其照明需求，而且具有較好的節(jié)能效益。

3 結(jié)語

綜上所述，大功率LED燈具在體育場館中的運(yùn)用，能有效滿足體育場館的賽事照明與特殊燈光表演控制等需求，對于推動體育場館的功能建設(shè)更加完善具有重要意義。