拱形彩鋼板屋面游泳館照明設(shè)計(jì)

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目錄 第一章 摘要 2 第二章 照明方式選擇 2 第三章 照度標(biāo)準(zhǔn)確定 4 第四章 光源和燈具類(lèi)型選擇 4 第五章 燈具布置 7 第六章 照明質(zhì)量評(píng)價(jià) 8 第一章 摘要 摘　要:該文介紹大跨度拱形彩鋼板屋面游泳館照明設(shè)計(jì)利用間接照明和水下照明方式,用單位光通量法進(jìn)行光源和燈具選擇,用流明法進(jìn)行照度計(jì)算和燈具數(shù)量校正。 關(guān)鍵詞:眩光控制;單位光通量法;反射照度;流明法 　　工程概況: 一游泳館, 池面按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)泳道50 m 25 m 設(shè)計(jì),面積60 30 m2 ,單側(cè)觀眾席,觀眾席下方為設(shè)備用房和附屬用房,標(biāo)高6. 9 m 以上屋頂和山墻為大跨度拱形彩鋼板無(wú)衍架屋面,半圓形彩鋼板屋面中心高16 m。由于室內(nèi)空間的復(fù)雜性及游泳館對(duì)光環(huán)境的特殊要求,給照明設(shè)計(jì)提出了較大的難題。 圖1 　游泳館剖面圖 第二章 照明方式選擇 游泳館的照明在某些方面與其他類(lèi)型的室內(nèi)體育館不同之處,在于游泳池水面在游泳時(shí)有波浪,自然光或亮度高的燈具在波浪的范圍內(nèi)反射,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的眩光,使游泳者產(chǎn)生不舒適感和疲勞感,同時(shí)由于弦光的作用,當(dāng)游泳者處于危險(xiǎn)境地時(shí),可能不被人發(fā)覺(jué)而得不到及時(shí)搶救,這種眩光在照明設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量限制在最低程度。為了降低由于光源的反射所引起的眩光作用,處理好泳池水面反射引起的眩光效應(yīng)是游泳館照明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 由于本工程屋面采用的是厚度僅為0. 6 mm 厚的大跨度金屬彩鋼板,無(wú)鋼屋架結(jié)構(gòu),如果用傳統(tǒng)的直接照明方式將燈具有規(guī)律的布置在游泳池上空頂棚上,燈具向下投射,燈具在輕質(zhì)彩鋼板上面無(wú)法固定安裝,燈具安裝高度最高處在池面上方16 m , 對(duì)燈具后期的維護(hù)和更換也不利,同時(shí)這種照明方式也無(wú)法完全避免池面的眩光效應(yīng)。根據(jù)游泳館的建筑特點(diǎn)和照明設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)上大膽采用間接照明結(jié)合水下照明方式,充分利用建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在游泳館兩側(cè)的柱子及山墻同一高度上(見(jiàn)圖1) 按照結(jié)構(gòu)跨度有規(guī)律的安裝投光燈,投光燈向屋面彩鋼板投射光線,光線經(jīng)頂棚反射后投入水池。這種做法可避免光源在水中的反射,維護(hù)管理也比較方便,同時(shí)由于彩鋼板屋面內(nèi)壁外刷銀白色涂料,反射系數(shù)高達(dá)92 % ,有助于提高間接照明效率,這種照明方式要比采用格柵方式的直接照明或其它措施限制眩光更經(jīng)濟(jì)。 第三章 照度標(biāo)準(zhǔn)確定 根據(jù)CIE 的建議和我國(guó)國(guó)標(biāo),且考慮到作為普通比賽的需要,游泳池設(shè)計(jì)平均水平照度300 lx ,水下池面為1 000 lx 第四章 光源和燈具類(lèi)型選擇 游泳館屋面為半圓形屋面,中心高度為16 m ,適合的光源有鹵鎢燈、高強(qiáng)度氣體放電燈和低壓鈉燈,經(jīng)過(guò)對(duì)幾種燈具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知(見(jiàn)表1) ,低壓鈉燈的顯色性很差,不宜作為室內(nèi)照明,而鹵鎢燈雖然顯色性好,但光效偏低且壽命短,不符合綠色照明要求,所以游泳館大廳設(shè)計(jì)采用HID 燈。由于游泳館外窗采用隔熱型玻璃窗(窗體鍍了一層深色隔熱膜) ,自然光不足,白天也需要依靠人工照明補(bǔ)充。通過(guò)對(duì)幾種HID 燈的性能參數(shù)的比較,金屬鹵化物燈色溫> 5 000 K,用于采光不足的室內(nèi)環(huán)境尤為適合,故設(shè)計(jì)采用金屬鹵化物燈作為游泳大廳的主要照明光源。 表1 光源種類(lèi) 光效(lm/ W) 顯色指數(shù)(Ra) 色溫( K) 平均壽命(h) 低壓鈉燈 200 44 1 700 28 000 石英鹵素?zé)? 25 100 3 000 2 000～3 000 金屬鹵化物燈 75～95 65～92 5 600 10 000 改顯型高壓鈉燈 120 85 2 500 24 000 HID 燈 高壓汞燈 50 45 3 300 6 000 陶瓷金鹵燈 80～98 80 90 3 000～4 200 15 000 　　由于采用間接照明方式,因此可以近似認(rèn)為投光燈為間接型照明器。利用單位面積光通量估算法計(jì)算光源功率和數(shù)量。 室形指數(shù)RI =W1/ h (W+ 1) = 30 60/ 6. 9 (60 + 30) = 2. 8 查單位面積光通量計(jì)算表得間接型配光燈具<0= 3. 2lm/ m2lx 　P = <0AE/η(η為光源光效) = 3. 2 30 60 300/ 85 = 20 329 W,故需21 盞1 000 W金鹵燈,光通量90 000 lm ,光源維護(hù)系數(shù)0. 85 。 根據(jù)照度和照明均勻度的要求,燈具采用飛利浦DVP311 高效率投光燈具,該燈具具有非對(duì)稱(chēng)高效反射罩, 光束垂直角V = 90, 橫向水平角H =105,配光準(zhǔn)確,高效均勻,無(wú)水平以上光線。 配光曲線見(jiàn)圖2。 　　由于頂棚的彩鋼鋼板屋面為褶皺型的粗糙表面,光線入射到頂棚后將無(wú)規(guī)則射向各個(gè)方向(可以近似認(rèn)為漫反射) ,因此照度計(jì)算考慮的是光源發(fā)出的光通由頂棚和墻面反射后在池面上產(chǎn)生的照度(稱(chēng)為反射照度) ,所以游泳池照度精確的計(jì)算必須采用反射照度計(jì)算法———流明法。 圖2 　DVP311 配光曲線 　　水平面照度Eh = N<(RRC) K/ A 垂直面照度Ev = N<(WRRC) K/ A 式中:N ———燈數(shù);< ———光源光通量; RRC ———反射的輻射系數(shù); WRRC ———墻壁反射的輻射系數(shù); K———維護(hù)系數(shù);A ———工作面面積。 求RRC 和WRRC 是一個(gè)很煩瑣的計(jì)算過(guò)程,必須依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行。 第五章 燈具布置 在彩鋼板拉結(jié)柱與彩鋼板結(jié)合處離地0. 69 m處上每個(gè)柱上安裝一盞投光燈(圖3) ,兩邊共18盞,在山墻部位同樣高度按照結(jié)構(gòu)跨度各安裝4 盞投光燈,一共裝燈26 盞,總光通量為26 90 000 0. 85 = 198 900 lm ,此光通量可提供池面照度326 lx ,為保證燈具投光角準(zhǔn)確性,通過(guò)專(zhuān)業(yè)照明軟件對(duì)燈具安裝位置和投射方向進(jìn)行精密計(jì)算,利用3D 模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬,得到燈具安裝位置和投射方向數(shù)據(jù)表,現(xiàn)場(chǎng)安裝則根據(jù)此數(shù)據(jù)表進(jìn)行,保證燈具正確安裝。 圖3 　游泳館平面圖 第六章 照明質(zhì)量評(píng)價(jià) 照明設(shè)計(jì)的優(yōu)劣主要是用照明質(zhì)量來(lái)衡量,通過(guò)以上照明設(shè)計(jì)的綜合考慮,由于采用間接照明方式,全部天棚成為一個(gè)照明光源,達(dá)到柔和無(wú)陰影的照明效果,直接眩光和反射眩光都很小,由于選用了不對(duì)稱(chēng)配光曲線的燈具,亮度分布、照明均勻度均取得較好效果,同時(shí)為了消除頻閃效應(yīng),燈具配電以三相四線制依次均勻分相保證了照度的穩(wěn)定性。通過(guò)一段時(shí)間的使用,反映不錯(cuò)。采用間接照明方式,在室內(nèi)空間上達(dá)到見(jiàn)光不見(jiàn)燈,給游泳者提供了一個(gè)明亮舒適無(wú)眩光的游泳光環(huán)境。 9