鋼網(wǎng)架屋面冰上場(chǎng)館照明技術(shù)研究

王自靜 秦羽

0 引言

國(guó)家級(jí)體育場(chǎng)館照明工程，在視覺(jué)效果上，照明須要與建筑形成整體的美感；在照明標(biāo)準(zhǔn)上，賽事照明須要符合滿足賽事要求的高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；在經(jīng)濟(jì)上，需要在保障賽事要求的前提下，盡可能降低場(chǎng)館的后期運(yùn)營(yíng)成本。

為此，本項(xiàng)目在施工中通過(guò)合理的策劃，使場(chǎng)館的照明做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、綠色節(jié)能。

1 工程概況

國(guó)家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽館建設(shè)項(xiàng)目是2022 冬奧會(huì)的重要配套項(xiàng)目，位于北京市順義區(qū)后沙峪鎮(zhèn)天北路321 號(hào)中國(guó)殘疾人體育運(yùn)動(dòng)管理中心園區(qū)內(nèi)，是國(guó)家殘疾人冰上項(xiàng)目訓(xùn)練場(chǎng)館。國(guó)家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽館建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)館建筑面積為15 903.2m，共3 層，無(wú)地下層，建筑高度21.75m；綜合樓建筑面積15 569.8m，地上7 層，地下2 層，建筑高度28.45m。項(xiàng)目分為場(chǎng)館和綜合樓，場(chǎng)館包含冰球館、冰壺館，主要功能為比賽、訓(xùn)練，還有運(yùn)動(dòng)員更衣區(qū)、體能訓(xùn)練區(qū)等配套設(shè)施；綜合樓主要為運(yùn)動(dòng)員公寓、餐廳和接待大廳及醫(yī)療康復(fù)用房。工程致力于建造國(guó)際一流的無(wú)障礙設(shè)施樣板工程，為殘疾人提供方便實(shí)用的體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所。

2 公共區(qū)域照明

2.1 概述

公共區(qū)域照明包括筒燈、環(huán)形燈、導(dǎo)光管，通過(guò)智能控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，營(yíng)造不同的藝術(shù)氛圍，并起到節(jié)約能源的效果。

具體控制方式如下：

（1）公共走道照明采用分回路開(kāi)關(guān)控制。

（2）公共走道照明平時(shí)主要通過(guò)時(shí)間控制器對(duì)照明自動(dòng)管理控制，比賽期間全開(kāi)（500lx），非比賽期間改為減光照明（250lx），節(jié)假日無(wú)人時(shí)可以只亮導(dǎo)光管為視頻監(jiān)控保留足夠的照度（100lx）。

（3）公共走道屬于敞開(kāi)式公共空間，為避免非工作人員對(duì)該區(qū)域的照明進(jìn)行控制影響燈光效果又不影響工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作控制需要，在現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)位置安裝帶遠(yuǎn)程鎖定功能的手動(dòng)控制面板，平時(shí)主要由中央控制室進(jìn)行集中管理控制。

通過(guò)以上智能照明控制策略，僅消耗正常照度能耗的30%，節(jié)能效果顯著。

2.2 導(dǎo)光管選擇原因及參數(shù)選擇

考慮到建筑外形、結(jié)構(gòu)、使用場(chǎng)所及采光效果，設(shè)計(jì)采用導(dǎo)光管采光系統(tǒng)：

（1）北京氣候分區(qū)為Ⅲ區(qū)，全年平均照度35klx ≤ Eq ＜40klx。

（2）照度計(jì)算：導(dǎo)光管采光以室外天然光平均照度值40klx 進(jìn)行照度計(jì)算，其導(dǎo)光管采光系統(tǒng)照射區(qū)域平均照度為100lx；當(dāng)室外臨界照度大于40klx 時(shí)，其室內(nèi)照度就越大。

2.3 技術(shù)原理

采用這種系統(tǒng)的建筑物白天可以利用太陽(yáng)光進(jìn)行室內(nèi)照明。其基本原理是，通過(guò)采光罩高效采集室外自然光線并導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)重新分配，再經(jīng)過(guò)特殊制作的導(dǎo)光管傳輸后由底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到任何需要光線的地方，從黎明到黃昏，甚至陰天，導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)導(dǎo)入室內(nèi)的光線仍然很充足。該裝置主要由三部分組成：采光裝置、導(dǎo)光裝置、漫射裝置。

2.4 施工方法

導(dǎo)光管漫射器（照明部位）位于場(chǎng)館一層，冰球館與冰壺館中間的室內(nèi)走廊處。由于連廊通道供人行走，為滿足無(wú)障礙通行要求，選用平板集光器。

施工流程：

（1）定位。按照?qǐng)D紙中導(dǎo)光管所示位置確定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際孔位，用盒尺和紅外線測(cè)距儀畫(huà)線標(biāo)注。

（2）預(yù)留HDPE 雙壁波紋管。

（3）綁扎混凝土護(hù)壁內(nèi)鋼筋。

（4）保護(hù)壁混凝土灌澆：混凝土壁厚為150mm，波紋管厚50mm，合計(jì)厚為200mm；混凝土保護(hù)壁墩座表面低于地面完成面100mm。墩座表面做局部防水，采用雙組份填縫膠填縫。

（5）安裝平板基座、平面采光罩、導(dǎo)光管、LED 燈帶、漫射片。

（6）室外平板集光器做密封防水層、雙組份填縫膠嵌縫處理、水泥砂漿保護(hù)層。

（7）室內(nèi)導(dǎo)光管與慢射片之間加固定圈，外面做裝飾圈。

3 場(chǎng)地照明

3.1 照明標(biāo)準(zhǔn)

含國(guó)家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練館內(nèi)冰球館、冰壺館的場(chǎng)地照明。冰球場(chǎng)地照明按照最高達(dá)到TV 轉(zhuǎn)播國(guó)家、國(guó)際比賽的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，冰壺場(chǎng)地照明按照專業(yè)訓(xùn)練、業(yè)余比賽的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具體指標(biāo)如表1 所示。

表1 冰球館、冰壺館的場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

冰球館觀眾席水平照度不小于50lx，主席臺(tái)水平照度不小于200lx，前12 排觀眾席及主席臺(tái)面向場(chǎng)地方向垂直照度不小于100lx。冰球館及冰壺館場(chǎng)地及觀眾席應(yīng)急照明不小于20lx。

3.2 照明設(shè)備

訓(xùn)練館場(chǎng)地照明選用高效節(jié)能的LED 照明燈具。冰球館場(chǎng)地照明共采用136 套600W LED 燈，冰壺館場(chǎng)地照明共計(jì)采用36 套350W LED 燈。燈具選用全密封防水防塵燈具，以防止塵土積聚在光源上和光學(xué)反光器上造成光源破碎，燈具及其附件有防墜落措施。另外，燈具的外殼應(yīng)選用夾絲玻璃或夾膠玻璃等防碎玻璃，以防止極端情況下，玻璃外殼掉在冰面上，維護(hù)人員容易發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理。由于場(chǎng)館內(nèi)潮濕和凝結(jié)水且場(chǎng)館上空燈具不便維護(hù)，燈具外殼的防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65。同時(shí)，為避免冰面上眩光對(duì)運(yùn)動(dòng)員及觀眾產(chǎn)生影響，應(yīng)合理布置燈具，燈具分別布置在比賽場(chǎng)地及外場(chǎng)地的上方，對(duì)稱于場(chǎng)地長(zhǎng)軸布置，且燈具應(yīng)加防眩光裝置。

3.3 燈具布置方式

冰球館燈具布置在馬道上，采用兩側(cè)布置與四角布置相結(jié)合的混合布置方式。馬道沿場(chǎng)地一周環(huán)形布置，馬道長(zhǎng)度：長(zhǎng)軸64.5m，短軸37m(冰球場(chǎng)地尺寸為61m×30m)；馬道寬1100mm，并設(shè)置防護(hù)欄桿及檢修照明。

冰壺館燈具布置在馬道上，采用頂部布置和兩側(cè)布置相結(jié)合的混合布置方式。沿場(chǎng)地長(zhǎng)軸布置三條馬道，馬道長(zhǎng)度：長(zhǎng)軸61.5m，短軸32.5m（在場(chǎng)地西側(cè)連通）(冰球場(chǎng)地尺寸為46m×30.5m，共6 賽道)；馬道寬1100mm，并設(shè)置防護(hù)欄桿及檢修照明。

3.4 照明控制

以綜合節(jié)能效果為主導(dǎo)方向選用高效率，成熟、低維護(hù)、低能耗的照明方式，照明系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程智能調(diào)光控制系統(tǒng)，根據(jù)場(chǎng)館不同的功能需求設(shè)定Ⅰ訓(xùn)練和娛樂(lè)活動(dòng)、Ⅱ?qū)I(yè)訓(xùn)練、業(yè)余比賽、Ⅲ專業(yè)比賽、Ⅳ TV 轉(zhuǎn)播國(guó)內(nèi)比賽四種場(chǎng)景模式，以適應(yīng)不同使用功能的照度標(biāo)準(zhǔn)要求。

（1）對(duì)全部比賽場(chǎng)地?zé)艟哌M(jìn)行編組控制，并顯示其工作狀態(tài)；

（2）對(duì)全部比賽場(chǎng)地照明燈具進(jìn)行每3 燈為一組控制；

（3）配電及控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；

（4）可直接手動(dòng)控制。

3.5 照明檢測(cè)

照度計(jì)算和測(cè)量網(wǎng)格。

3.5.1 照度測(cè)量

冰球場(chǎng)和冰壺場(chǎng)照度測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)如圖1、圖2 所示。

圖1 冰球場(chǎng)照度測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)

圖2 冰壺場(chǎng)照度測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)

3.5.2 眩光測(cè)量

眩光測(cè)量點(diǎn)選取的位置和視看方向按安全事故、長(zhǎng)時(shí)間觀看及頻繁地觀看確定。眩光測(cè)量點(diǎn)如圖3 所示。

圖3 場(chǎng)地統(tǒng)一眩光值、顯色指數(shù)、色溫測(cè)量

統(tǒng)一眩光值UGR 計(jì)算式如下：

式中：L—背景亮度，cd/m；

L—觀察者方向每個(gè)燈具發(fā)光部分的亮度，cd/m；

ω—每個(gè)燈具發(fā)光部分對(duì)觀察者眼睛所形成的立體角，sr；

P—每個(gè)單獨(dú)燈具的位置指數(shù)。

經(jīng)對(duì)6 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行計(jì)算，UGR<30。

3.5.3 顯色指數(shù)（R）和色溫（T）測(cè)量

照明光源的現(xiàn)場(chǎng)顯色指數(shù)測(cè)量，以距地面1m 處的測(cè)點(diǎn)面為標(biāo)準(zhǔn)。

采用直讀測(cè)量方法：采用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和色度受光器一體化測(cè)量系統(tǒng)，水平放置在計(jì)算測(cè)量網(wǎng)格的中心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)直接顯示、處理測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

3.5.4 照明功率密度測(cè)量

冰球館照明功率密度計(jì)算如下：

式中：LPD—照明功率密度（W/m）；

P —對(duì)應(yīng)照明等級(jí)的照明總功率（W）；

A —場(chǎng)地面積（m）

冰壺館冰球館照明功率密度計(jì)算如下：

式中：LPD—照明功率密度（W/m）；

P —對(duì)應(yīng)照明等級(jí)的照明總功率（W）；

A —場(chǎng)地面積（m）

經(jīng)計(jì)算，冰球館、冰壺館照明功率密度小于《體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ153-2016 7.3.1）限制要求。

4 室外泛光照明

4.1 概況

室外照明由智能照明控制系統(tǒng)控制，分為三種控制模式：（1）重大節(jié)日模式：建筑頂部檐口LED 線型燈、建筑立面裝飾槽LED 線型燈、建筑下檐口LED 線型燈、欄桿下照燈、路燈全部打開(kāi)。（2）平日模式：建筑頂部檐口LED 線型燈、建筑下檐口LED 線型燈、欄桿下照燈、路燈打開(kāi)。（3）深夜模式：僅打開(kāi)路燈。

4.2 重難點(diǎn)分析

4.2.1 配電系統(tǒng)

本工程泛光照明系統(tǒng)由分界位置（機(jī)電總包預(yù)留的電源點(diǎn)）起始接出電源，采用電纜引至相應(yīng)各層各照明配電箱，再由各區(qū)域配電箱接出電源，采用電纜引至相應(yīng)本層各照明燈具或LED 開(kāi)關(guān)電源，其中LED 燈具電源電纜自預(yù)留接線盒引出后先連接LED 開(kāi)關(guān)電源，經(jīng)開(kāi)關(guān)電源后出線連接LED 燈具，燈具連接燈頭線采用此廠家原帶電纜，LED 開(kāi)關(guān)電源至首個(gè)燈具之間供電長(zhǎng)度不超過(guò)10m。

照明供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三相四線制方式，每個(gè)大照明供配電單元再次進(jìn)行分區(qū)并分別設(shè)置照明配電箱，供給各自區(qū)域內(nèi)布置的燈具或開(kāi)關(guān)電源。

4.2.2 照明燈具的供電

本工程全部燈具可分為常規(guī)類光源燈具和LED 光源燈具兩大部分。

其中常規(guī)類光源照明燈具工作電壓均為直流24V 電壓，經(jīng)照明配電箱引出燈具回路后，以合理路徑敷設(shè)至回路首個(gè)開(kāi)關(guān)電源，然后用2×4 電纜引至燈具位置，再以燈具接線方式確定回路線纜連接方式（若燈具本體有進(jìn)、出接線口則以“手拉手”接線方式連接一定數(shù)量的燈具）。LED 光源燈具工作電壓均為直流24V電壓，燈具的供電需經(jīng)專用變壓器（開(kāi)關(guān)電源）將交流220V 電壓變?yōu)橹绷?4V 電壓供給燈具，為利于燈具穩(wěn)定運(yùn)行和合理分配照明負(fù)荷，施工方深化設(shè)計(jì)采用每電氣回路連接一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)電源，再由開(kāi)關(guān)電源供給就近范圍內(nèi)的LED 燈具電源的方式。

4.2.3 開(kāi)洞

本工程泛光照明系統(tǒng)因燈具多數(shù)安裝于立面上，所以燈具供電管線需要穿部分土建結(jié)構(gòu)及鋁幕墻，立面穿幕墻孔由室內(nèi)延伸至燈具點(diǎn)位，穿幕墻龍骨經(jīng)保溫之間傳出連接至燈具

4.2.4 封堵

由于燈具連接產(chǎn)生的縫、孔，施工方在施工過(guò)程中與幕墻單位密切溝通交叉施工，在其封膠之前，將經(jīng)由的管、線全部固定連接完畢，一次完成打膠工作，避免二次打膠造成黏結(jié)不緊密現(xiàn)象。

4.2.5 防水

針對(duì)本工程防水可分為安裝孔防水、管線孔洞防水、接頭防水及燈具防水。

（1）安裝孔洞，因前期與幕墻及相關(guān)單位溝通密切，已在結(jié)構(gòu)上作出延伸，無(wú)需破壞防水即可安裝。

（2）管線孔洞，在幕墻單位施工之前，完成全部或其點(diǎn)位固定，滿足幕墻方一次打膠、封堵。

（3）燈與燈連接，在燈具定制中采用防水公母接頭，生產(chǎn)過(guò)程中全程監(jiān)控，確保接頭連接和防水品質(zhì)。

（4）燈與主、干線連接，施工過(guò)程中串并聯(lián)燈具的起始點(diǎn)必會(huì)與主、干線發(fā)生連接，在施工過(guò)程中嚴(yán)格把控將此類接頭盡量地放置于室內(nèi)部分；如若必須，照明線路在從干線分出燈具連接線或者分出照明支線的時(shí)候（T 接），采用直通、三通、四通等防水接線盒來(lái)實(shí)現(xiàn)，如采用三通接線盒，則盒子的三個(gè)接管口與鋼管或線纜管密封防水連接，同時(shí)接線盒蓋與接線盒之間加裝防水橡膠墊，再用不銹鋼螺絲擰緊固定，實(shí)現(xiàn)防水密閉。

（5）燈具防水，本工程選用的室外燈具均為防水型燈具，也嚴(yán)格執(zhí)行合同進(jìn)行采購(gòu)，并在過(guò)程中監(jiān)督，出廠時(shí)驗(yàn)收合格后方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練場(chǎng)館是為滿足北京2022 年冬季殘奧會(huì)冰上項(xiàng)目的備戰(zhàn)需求而建設(shè)。為提供高質(zhì)量比賽訓(xùn)練體驗(yàn)、適應(yīng)現(xiàn)代化體育競(jìng)訓(xùn)需求、促進(jìn)冬季運(yùn)動(dòng)普及，項(xiàng)目照明工程采用切實(shí)可行技術(shù)，通過(guò)細(xì)節(jié)和專業(yè)化處理，營(yíng)造了安全、舒適、節(jié)能的環(huán)境，建造了一座綠色、科技、人文的冰上場(chǎng)館。