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體育館照明眩光控制與評(píng)測(cè)

日期:2014-12-29
1、不同的眩光評(píng)測(cè)方式
  不同的眩光評(píng)測(cè)方式往往以照明方式或空間類(lèi)型作為主要依據(jù),以光對(duì)人們正?;顒?dòng)(體育運(yùn)動(dòng))的影響程度作為評(píng)測(cè)的尺度。
  根據(jù)功能不同,眩光的評(píng)測(cè)方式有以下幾種:
 ?。?)統(tǒng)一眩光指數(shù)UGR,主要應(yīng)用場(chǎng)所是室內(nèi)空間,以使用有一定發(fā)光面積的燈具的室內(nèi)空間的照明系統(tǒng)作為主要評(píng)測(cè)對(duì)象。
  (2)眩光指數(shù)GR,主要應(yīng)用場(chǎng)所是室外空間,以使用點(diǎn)發(fā)光燈具的室外空間的照明系統(tǒng)作為主要評(píng)測(cè)對(duì)象。
  (3)閾值增量TI是對(duì)道路照明燈具產(chǎn)生的失能眩光的一種度量。指道路照明燈具射入駕駛員眼睛中的直接光束形成的光幕提高了前方路面上目標(biāo)的可見(jiàn)度閾。為了補(bǔ)償這種失能效應(yīng),在對(duì)比度上所需要的百分比增量。
  以上三類(lèi)眩光評(píng)測(cè)方式基本可以作為照明質(zhì)量評(píng)測(cè)的全部方法。體育館是比較特殊的場(chǎng)所。下面,筆者將對(duì)體育館室內(nèi)的眩光評(píng)測(cè)方式進(jìn)行分析。
  2、體育館室內(nèi)照明的眩光特點(diǎn)
  體育館室內(nèi)照明是體育照明的重要組成部分,球類(lèi)、體操、田徑、游泳、跳水等項(xiàng)目的比賽都會(huì)在此類(lèi)空間內(nèi)進(jìn)行。
  體育館照明是具有室內(nèi)照明的空間特點(diǎn)和室外體育照明的實(shí)施形式的雙重綜合體。這里所謂的室內(nèi)照明空間,指的是室內(nèi)型空間對(duì)照明參數(shù)的影響。由于存在墻壁、頂棚等建筑元素,光的多次反射是照明的重要組成部分。如果我們使用GR作為眩光的評(píng)價(jià)參數(shù),環(huán)境亮度就會(huì)改變(雖然在GR的計(jì)算公式中,只考慮場(chǎng)地的反射系數(shù),但墻壁也是眩光評(píng)測(cè)的實(shí)際重要因素),即眩光結(jié)果的計(jì)算數(shù)值比實(shí)際的眩光數(shù)值要大。如果我們采用UGR,卻又不適合點(diǎn)光源照明的體育館室內(nèi)空間,尤其是有電視轉(zhuǎn)播的體育館照明。
  在歷次大型運(yùn)動(dòng)會(huì)的室內(nèi)場(chǎng)館的照明設(shè)計(jì)中,都對(duì)眩光作了詳細(xì)的規(guī)定。體育館照明,根據(jù)慣例,依然采用GR作為眩光的評(píng)測(cè)方式。關(guān)鍵是其中的數(shù)據(jù)如何取值才能使眩光的計(jì)算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值基本相符。
  通過(guò)GR的定義我們可以看到,GR的數(shù)據(jù)與以下因素有關(guān):
 ?。?)燈具投射方向與正常的視線夾角(這里指的是正常視線,而不是有意地注視照明燈具)。這個(gè)角度越小,眩光的計(jì)算數(shù)值就越高,而且,角度與Lv1的計(jì)算是平方反比的關(guān)系。因此,投射角度是非常顯著的、影響最大的因素。
 ?。?)燈具對(duì)觀察點(diǎn)的照度貢獻(xiàn)的累加(是貢獻(xiàn)的累加,而不是對(duì)單個(gè)燈具)。通過(guò)減小燈具的光通量(減小燈具功率),增多燈具數(shù)量,不能從根本上解決數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果,而實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,盡管通過(guò)這種方法可以進(jìn)行一些改善,但對(duì)于成組安裝的燈具卻不能解決根本問(wèn)題。
 ?。?)場(chǎng)地反射系數(shù)ρ,這個(gè)數(shù)據(jù)直接決定了在一定照度環(huán)境下的環(huán)境光幕亮度的數(shù)值。而根據(jù)GR的定義,眩光指數(shù)的結(jié)果是和反射系數(shù)成反比的,也就是說(shuō),環(huán)境光的光幕亮度越高,則GR的計(jì)算結(jié)果越小。這一條與體育館的照明環(huán)境有密切的關(guān)系的。體育館由于存在墻壁和頂棚(尤其是墻壁和觀眾席),進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播時(shí)對(duì)觀眾席的照明有照明的要求,因此環(huán)境反射系數(shù)肯定與室外體育場(chǎng)不同。
  3、眩光計(jì)算公式、參數(shù)取值與設(shè)計(jì)優(yōu)化
  既然體育館照明需要使用GR作為眩光評(píng)測(cè)手段(目前是,今后CIE是否還有其它的評(píng)測(cè)方式出臺(tái)尚不知曉),而某些參數(shù)又需要進(jìn)行修正,那么,如何修正才合理且和現(xiàn)實(shí)比較接近呢?
  最重要的問(wèn)題是場(chǎng)地的反射系數(shù)。室外場(chǎng)地的反射系數(shù)根據(jù)場(chǎng)地材質(zhì)決定,且一般以塑膠或草坪為主。在室外我們一般會(huì)對(duì)反射系數(shù)取值0.2,這樣更加接近實(shí)際情況。而對(duì)于室內(nèi)體育館來(lái)說(shuō),地面一般會(huì)使用反射率比較高的木質(zhì)地板,自然這種地面的反射系數(shù)會(huì)更高,在這種情況下,我們會(huì)取值到0.35左右,與實(shí)際比較接近。
  其次,雖然在GR的計(jì)算中,我們會(huì)使用地面的反射系數(shù)作為重要的參數(shù),但對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō),當(dāng)考察場(chǎng)地邊緣位置的眩光計(jì)算數(shù)值時(shí),場(chǎng)地外的因素實(shí)際上依然存在(觀眾席或建筑因素的影響),盡管這一點(diǎn)計(jì)算公式中沒(méi)有約束。在CTV轉(zhuǎn)播的場(chǎng)地中,幾乎所有的場(chǎng)地都對(duì)觀眾席照明有比較明確的要求,即一是滿(mǎn)足人員正常的活動(dòng),二是滿(mǎn)足攝像效果的要求。
  影響GR數(shù)值的最重要的設(shè)計(jì)因素是燈具的投射角度,這是眩光計(jì)算時(shí)影響最大的因素之一。在最嚴(yán)格的體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)中,都會(huì)對(duì)燈具的投射角度有非常嚴(yán)格的規(guī)定,都會(huì)要求投射角度小于65°,如果確實(shí)受建筑因素的影響,無(wú)論如何也無(wú)法達(dá)到的,極限角度是68°~70°。
  最后是燈具的眩光控制。為了更好地控制燈具在主光軸上方的溢出,一般在體育照明專(zhuān)用燈具上均配置有防眩光裝置,利用板狀或筒狀的結(jié)構(gòu)對(duì)光的發(fā)射方向予以約束。