徐曉鋒

【摘要】本文主要針對室外一般游泳池這類燈具布置簡單，照度要求不嚴格的場地，在不具備使用照明軟件設(shè)計的條件下，采用傳統(tǒng)方式進行照度粗略計算。

【關(guān)鍵詞】照度值，眩光值，利用系數(shù)法，逐點法

Lighting Design of the Open-air Swimming Pool

Xu Xiaofeng

CMCU ENGINEERING CO.，LTD CHONGQING 400039

Abstract： The briefly lighting design of the open-air swimming pool without design software

Keywords： illuminance，glare，utilization factor method，point-to-point method

1、前言

重慶醫(yī)科大學(xué)縉云校區(qū)室外游泳池，長寬為50m×21m，水深1.3m～1.8m，池邊設(shè)有一約300座露天看臺，無看臺側(cè)池岸寬度15m，看臺側(cè)池岸寬度10m，看臺長寬分別為52m×8m，池岸兼做活動場地。校方提出照明設(shè)計需求為能滿足體育課程教學(xué)訓(xùn)練及課余師生消夏避暑使用，同時具備利用旁晚或夜間開展一般訓(xùn)練的功能。

鑒于校方有結(jié)合環(huán)境布局、限高、成本控制等方面的諸多要求，因而在設(shè)計上采用參考國家規(guī)范最低標準或降低標準的設(shè)計思路。本文主要針對室外一般游泳池這類燈具布置簡單，照度要求不嚴格的場地，在不具備使用照明軟件設(shè)計的條件下，采用傳統(tǒng)方式進行照度粗略計算，并對場地的眩光控制、燈具的顯色指數(shù)、色溫等方面作適宜于該項目的簡單考量。而對于照明均勻度、垂直照度、水平照度等方面不做要求。

2、照明設(shè)計標準，眩光控制方式，燈具選型

游泳池的照度設(shè)計參考相關(guān)規(guī)范訓(xùn)練和娛樂活動泳池照度標準，設(shè)計參考平均照度值為200Lx，參考平面為泳池水面50m×21m范圍。對于池岸活動場地按參考平面周邊區(qū)域考慮，照度可低于200Lx不作要求。

由于水介質(zhì)特有的光學(xué)特性，光線入射角越大，水面反射光越多，結(jié)合本工程實際情況，對眩光的控制主要采取以下兩點措施：1、燈具沿泳池長邊縱向布置，2、按工程實際的限高要求及國家標準防眩光要求，室外游泳池?zé)艟呙闇式侨⊥扑]下限值60°。

燈具選型上結(jié)合學(xué)校后勤備件考慮，采用廣泛應(yīng)用于室外場地的泛光燈燈具，光源選擇某400W金鹵燈，顯色指數(shù)要求Ra≥65，色溫采用冷色溫≥4000K，以便和室外旁晚的日光搭配。

3、燈桿位布置及燈桿高度

燈桿位縱向定位考慮到泳池池岸作為體育課活動場地的需求，靠泳池面應(yīng)盡可能留出足夠的活動空間。無看臺側(cè)池岸寬度15m，燈桿縱向位置安裝于距池邊14m處；看臺側(cè)池岸寬度10m，看臺寬度8m，燈桿縱向位置安裝于看臺后1m處，兩排燈桿縱向距池長邊分別為14m和19m，距泳池縱向中心線則分別為24.5m和29.5m。圖1

圖1 泳池場地平面布置圖

燈桿的高度按燈具瞄準角a=60°計算，看臺側(cè)燈桿距離泳池中心L1=29.5m，則燈桿高度H1=L1/acrtan60°≈17m；無看臺側(cè)燈桿距離泳池中心L2=24.5m，則燈桿高度H2=L2/acrtan60°≈14m。圖2

圖2 燈具瞄準角示意圖

燈桿位橫向定位主要結(jié)合階梯看臺結(jié)構(gòu)柱位置及看臺下部器材室開門位置布置，看臺長52m，其結(jié)構(gòu)柱間距為6.5m，下方作為器材室，背向泳池面設(shè)有器材室開門，為了不影響開門，且在保證泳池照明的同時，兼顧兩側(cè)活動場地的照明需求。選取了在看臺兩端頭結(jié)構(gòu)柱的位置設(shè)置燈桿位，中間間隔一柱（13m）再布置3處燈桿位，泳池兩側(cè)共計10處燈桿位，后續(xù)將在這10處燈桿點位上來布置燈桿和選擇燈頭數(shù)量。

4、利用系數(shù)法進行照度估算

照度的計算受所選燈具和光源產(chǎn)品參數(shù)的影響，筆者首先選定室外運動場地常用的某產(chǎn)品400w金鹵燈作為設(shè)計參考?？紤]到該游泳池對照度要求并不嚴格，在此先采用利用系數(shù)法對場地照度進行估算，利用系數(shù)法計算被照場地參考平面上平均照度的基本公式如下：

式中：

Eav─被照場地平面上平均照度（Lx）；

Φ─燈具內(nèi)光源的光通量（lm）；

N─所需燈具數(shù)量；

A─被照場地面積；

K─維護系數(shù)；

U─利用系數(shù)

此處，按400W金鹵燈單燈光通量Φ=36000Lm考慮，被照場地面積A=50m×21m=1050㎡，設(shè)計照度Eav=200Lx，室外場地維護系數(shù)取值K=0.7，利用系數(shù)查表近似取值U=0.5，計算得出燈具數(shù)量N=16.7盞。參考燈具效率取90%計算，實際燈具數(shù)量為N=16.7/0.9=18.5盞。

這個估計算過程中，很顯然被照場地面積值A(chǔ)和利用系數(shù)值U實際上是不準確的，計算結(jié)果只能作為參考。考慮到燈具的布置要兼顧池岸活動場地照明，燈具的照射范圍已經(jīng)遠遠超出了泳池水面范圍線，筆者估計實際所需燈具數(shù)會比計算結(jié)果多。因此，打算在前述10個燈桿位上，采用10燈桿、每桿3盞燈共30盞400W金鹵燈的布燈方案1和6燈桿、每桿4盞燈共24盞400W金鹵燈的布燈方案2分別進行照度核算。通過采用逐點計算法反復(fù)核算后，最終認為布燈方案1較為合理，接下來將用逐點法對30盞燈具布燈方案進行照度核算。

5、逐點法進行照度核算

逐點法就是將每個燈具對計算點所產(chǎn)生的照度相加，即為該點的總照度。該方法不受燈具是否均勻布置、燈具裝高是否相等的限制，計算精度比較精確，在施工圖設(shè)計時常采用。此處，筆者采用點光源點照度的計算方法，來粗略核算場地所選參考點的照度值，逐點法計算被照場地平面上照度的基本公式如下：

式中：

E─為某點的照度值（Lx）；

I─為光源照射方向的發(fā)光強度（cd）；

R─為光源離被照點的距離（m）；

將泳池對齊燈桿劃分為a，b，c，d，e，f六個區(qū)域，每個區(qū)域的中心點a，b，c，d，e，f點即為照度計算點，倘若上述6點的照度值達到設(shè)計照度值，則可近似的認為整個泳池的照度值達到設(shè)計照度值。計算燈具1～燈具10對b點的照度值，如圖3

首選計算燈具3對b點的照度，設(shè)燈具3與點b距離為R，已燈桿高度H=14m，燈桿距離b點的水平距離L=燈桿距池邊距+1/4池寬=14m+5.25m=19.25m，則R=23.8m；

已知H=14m，L=19.25m，R=23.8m，由余弦定律，則∠m3b≈54°；燈具3的瞄準角零點為o點，則燈具3對b點的照射角為-6°。

查詢所選400w金鹵燈燈具的配光曲線（圖5），在-6°時的光強為375cd/1000lm，所選金鹵燈的光通量為36000Lm，則在-6°時的實際光強為I=375（36000Lm/1000Lm）=13500cd

根據(jù)公式 可得燈具3在b點的照度E=13500×3/（23.8）2=71.6Lx。

由此，可以逐點計算燈具1～10對b點的照度，計算結(jié)果如表1所示，過程略。

將燈具1～10對b點的照度逐點疊加，即可得到b點照度的近似值E=283.3Lx，考慮到逐點法未考慮維護系數(shù)，若將維護系數(shù)K=0.7帶入計算結(jié)果，則b點的設(shè)計照度值E=283.2×0.7=198.3Lx，與設(shè)計照度參考值相近。

由上述方法可以計算出燈具1～10分別對a，b，c，d，e，f點的照度值，計算結(jié)果如表2：

6、結(jié)論及存在問題

1、計算結(jié)果可以近似的認為采用30盞400w金鹵燈的照明布燈方案能使泳池水面平均照度值達到約195Lx左右，池岸及周邊低于此照度值，滿足設(shè)計照度參考取值。

2、本工程由于某些因素不具備使用照明設(shè)計軟件進行照明設(shè)計的條件，因此采用逐點法進行簡單估算，但逐點計算法計算過程過于繁瑣，每點的照度都要經(jīng)過大量三角形計算，費時費力，只適用于燈具不多，照度要求不嚴格的場所。

參考文獻

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[2] 《體育場館照明設(shè)計及檢測標準》JGJ 153-2007

[3] 《體育建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ31-2003

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[5] 《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》2009

[6] 《建筑照明設(shè)計標準》GB 50034-2013