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体育馆照明眩光控制与评测

日期:2014-12-29
1、不同的眩光评测方式
  不同的眩光评测方式往往以照明方式或空间类型作为主要依据,以光对人们正常活动(体育运动)的影响程度作为评测的尺度。
  根据功能不同,眩光的评测方式有以下几种:
  (1)统一眩光指数UGR,主要应用场所是室内空间,以使用有一定发光面积的灯具的室内空间的照明系统作为主要评测对象。
  (2)眩光指数GR,主要应用场所是室外空间,以使用点发光灯具的室外空间的照明系统作为主要评测对象。
  (3)阈值增量TI是对道路照明灯具产生的失能眩光的一种度量。指道路照明灯具射入驾驶员眼睛中的直接光束形成的光幕提高了前方路面上目标的可见度阈。为了补偿这种失能效应,在对比度上所需要的百分比增量。
  以上三类眩光评测方式基本可以作为照明质量评测的全部方法。体育馆是比较特殊的场所。下面,笔者将对体育馆室内的眩光评测方式进行分析。
  2、体育馆室内照明的眩光特点
  体育馆室内照明是体育照明的重要组成部分,球类、体操、田径、游泳、跳水等项目的比赛都会在此类空间内进行。
  体育馆照明是具有室内照明的空间特点和室外体育照明的实施形式的双重综合体。这里所谓的室内照明空间,指的是室内型空间对照明参数的影响。由于存在墙壁、顶棚等建筑元素,光的多次反射是照明的重要组成部分。如果我们使用GR作为眩光的评价参数,环境亮度就会改变(虽然在GR的计算公式中,只考虑场地的反射系数,但墙壁也是眩光评测的实际重要因素),即眩光结果的计算数值比实际的眩光数值要大。如果我们采用UGR,却又不适合点光源照明的体育馆室内空间,尤其是有电视转播的体育馆照明。
  在历次大型运动会的室内场馆的照明设计中,都对眩光作了详细的规定。体育馆照明,根据惯例,依然采用GR作为眩光的评测方式。关键是其中的数据如何取值才能使眩光的计算数值与实际数值基本相符。
  通过GR的定义我们可以看到,GR的数据与以下因素有关:
  (1)灯具投射方向与正常的视线夹角(这里指的是正常视线,而不是有意地注视照明灯具)。这个角度越小,眩光的计算数值就越高,而且,角度与Lv1的计算是平方反比的关系。因此,投射角度是非常显著的、影响最大的因素。
  (2)灯具对观察点的照度贡献的累加(是贡献的累加,而不是对单个灯具)。通过减小灯具的光通量(减小灯具功率),增多灯具数量,不能从根本上解决数据的计算结果,而实际应用过程中,尽管通过这种方法可以进行一些改善,但对于成组安装的灯具却不能解决根本问题。
  (3)场地反射系数ρ,这个数据直接决定了在一定照度环境下的环境光幕亮度的数值。而根据GR的定义,眩光指数的结果是和反射系数成反比的,也就是说,环境光的光幕亮度越高,则GR的计算结果越小。这一条与体育馆的照明环境有密切的关系的。体育馆由于存在墙壁和顶棚(尤其是墙壁和观众席),进行电视转播时对观众席的照明有照明的要求,因此环境反射系数肯定与室外体育场不同。
  3、眩光计算公式、参数取值与设计优化
  既然体育馆照明需要使用GR作为眩光评测手段(目前是,今后CIE是否还有其它的评测方式出台尚不知晓),而某些参数又需要进行修正,那么,如何修正才合理且和现实比较接近呢?
  最重要的问题是场地的反射系数。室外场地的反射系数根据场地材质决定,且一般以塑胶或草坪为主。在室外我们一般会对反射系数取值0.2,这样更加接近实际情况。而对于室内体育馆来说,地面一般会使用反射率比较高的木质地板,自然这种地面的反射系数会更高,在这种情况下,我们会取值到0.35左右,与实际比较接近。
  其次,虽然在GR的计算中,我们会使用地面的反射系数作为重要的参数,但对于观察者来说,当考察场地边缘位置的眩光计算数值时,场地外的因素实际上依然存在(观众席或建筑因素的影响),尽管这一点计算公式中没有约束。在CTV转播的场地中,几乎所有的场地都对观众席照明有比较明确的要求,即一是满足人员正常的活动,二是满足摄像效果的要求。
  影响GR数值的最重要的设计因素是灯具的投射角度,这是眩光计算时影响最大的因素之一。在最严格的体育场馆照明设计中,都会对灯具的投射角度有非常严格的规定,都会要求投射角度小于65°,如果确实受建筑因素的影响,无论如何也无法达到的,极限角度是68°~70°。
  最后是灯具的眩光控制。为了更好地控制灯具在主光轴上方的溢出,一般在体育照明专用灯具上均配置有防眩光装置,利用板状或筒状的结构对光的发射方向予以约束。