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體育館照明眩光控制與評測

日期:2014-12-29
1、不同的眩光評測方式
  不同的眩光評測方式往往以照明方式或空間類型作為主要依據,以光對人們正常活動(體育運動)的影響程度作為評測的尺度。
  根據功能不同,眩光的評測方式有以下幾種:
  (1)統一眩光指數UGR,主要應用場所是室內空間,以使用有一定發光面積的燈具的室內空間的照明系統作為主要評測對象。
  (2)眩光指數GR,主要應用場所是室外空間,以使用點發光燈具的室外空間的照明系統作為主要評測對象。
  (3)閾值增量TI是對道路照明燈具產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的可見度閾。為了補償這種失能效應,在對比度上所需要的百分比增量。
  以上三類眩光評測方式基本可以作為照明質量評測的全部方法。體育館是比較特殊的場所。下面,筆者將對體育館室內的眩光評測方式進行分析。
  2、體育館室內照明的眩光特點
  體育館室內照明是體育照明的重要組成部分,球類、體操、田徑、游泳、跳水等項目的比賽都會在此類空間內進行。
  體育館照明是具有室內照明的空間特點和室外體育照明的實施形式的雙重綜合體。這里所謂的室內照明空間,指的是室內型空間對照明參數的影響。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作為眩光的評價參數,環境亮度就會改變(雖然在GR的計算公式中,只考慮場地的反射系數,但墻壁也是眩光評測的實際重要因素),即眩光結果的計算數值比實際的眩光數值要大。如果我們采用UGR,卻又不適合點光源照明的體育館室內空間,尤其是有電視轉播的體育館照明。
  在歷次大型運動會的室內場館的照明設計中,都對眩光作了詳細的規定。體育館照明,根據慣例,依然采用GR作為眩光的評測方式。關鍵是其中的數據如何取值才能使眩光的計算數值與實際數值基本相符。
  通過GR的定義我們可以看到,GR的數據與以下因素有關:
  (1)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)。這個角度越小,眩光的計算數值就越高,而且,角度與Lv1的計算是平方反比的關系。因此,投射角度是非常顯著的、影響最大的因素。
  (2)燈具對觀察點的照度貢獻的累加(是貢獻的累加,而不是對單個燈具)。通過減小燈具的光通量(減小燈具功率),增多燈具數量,不能從根本上解決數據的計算結果,而實際應用過程中,盡管通過這種方法可以進行一些改善,但對于成組安裝的燈具卻不能解決根本問題。
  (3)場地反射系數ρ,這個數據直接決定了在一定照度環境下的環境光幕亮度的數值。而根據GR的定義,眩光指數的結果是和反射系數成反比的,也就是說,環境光的光幕亮度越高,則GR的計算結果越小。這一條與體育館的照明環境有密切的關系的。體育館由于存在墻壁和頂棚(尤其是墻壁和觀眾席),進行電視轉播時對觀眾席的照明有照明的要求,因此環境反射系數肯定與室外體育場不同。
  3、眩光計算公式、參數取值與設計優化
  既然體育館照明需要使用GR作為眩光評測手段(目前是,今后CIE是否還有其它的評測方式出臺尚不知曉),而某些參數又需要進行修正,那么,如何修正才合理且和現實比較接近呢?
  最重要的問題是場地的反射系數。室外場地的反射系數根據場地材質決定,且一般以塑膠或草坪為主。在室外我們一般會對反射系數取值0.2,這樣更加接近實際情況。而對于室內體育館來說,地面一般會使用反射率比較高的木質地板,自然這種地面的反射系數會更高,在這種情況下,我們會取值到0.35左右,與實際比較接近。
  其次,雖然在GR的計算中,我們會使用地面的反射系數作為重要的參數,但對于觀察者來說,當考察場地邊緣位置的眩光計算數值時,場地外的因素實際上依然存在(觀眾席或建筑因素的影響),盡管這一點計算公式中沒有約束。在CTV轉播的場地中,幾乎所有的場地都對觀眾席照明有比較明確的要求,即一是滿足人員正常的活動,二是滿足攝像效果的要求。
  影響GR數值的最重要的設計因素是燈具的投射角度,這是眩光計算時影響最大的因素之一。在最嚴格的體育場館照明設計中,都會對燈具的投射角度有非常嚴格的規定,都會要求投射角度小于65°,如果確實受建筑因素的影響,無論如何也無法達到的,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,一般在體育照明專用燈具上均配置有防眩光裝置,利用板狀或筒狀的結構對光的發射方向予以約束。