熱浪侵襲卷過整個北半球,溫度計上攀高的數字一次次成為媒體樂此不疲的報道對象,這個夏天,像每個夏天那樣,人們需要西瓜和泳池作伴。
不關心娛樂新聞的人或許會很開心這段時間能在熱搜上看到孫楊時不時的“刷屏”,倫敦奧運會上涌現的那一批天才少年少女們,葉詩文終于在和身體的對抗中勝出,又一次收獲獎牌,萊德基第一次體會到了失敗的滋味,在泳池和輿論池里來來回回的孫楊,則是實打實地完成了四連冠偉業。
▲中國代表隊獲金牌榜第一
霍頓拒絕登上領獎臺,拒絕同孫楊握手,嘴毒的澳大利亞選手給孫楊取過“紫尿魔”的外號,不知道當自己的國家隊隊友也被認定服用興奮劑,且成績被判無效之后他會有什么精彩發言,哦不,他躲開了記者的追問。
▲讓我想想怎么回答?
▲算了還是跑路吧
世錦賽已然落下帷幕,比賽的精彩離不開運動員的拼搏,但其實也離不開游泳館內舒適的照明。
▲韓國南部大學國際游泳中心——2019年世界游泳錦標賽比賽場地
那你知道游泳館該如何照明嗎?今天就讓我們來回顧一下。
李炳華
悉地(北京)國際建筑設計顧問有限公司
電氣總工程師、設計副總裁
教授級高級工程師、國家注冊電氣工程師
高級照明設計師
兼任北京市建筑工程學院客座教授 碩士研究生導師
2008年北京奧運會主體育場——鳥巢電氣總設計師
《體育照明設計手冊》主編。
游泳館一般分為娛樂型和專業比賽型游泳館,娛樂型的游泳館對照明標準沒有太嚴格的界定,以對人視覺接受度在能調節的范圍內,根據個人風格和實際需求設計即可,但專業比賽型的游泳館對照明的需求比較嚴格,要充分考慮到運動員、觀眾、裁判的視覺角度,下面就一起來看看游泳館的照明到底應該怎么做。
游泳館正式比賽的標準泳池長50m,標準短池長為25m,寬25m,并有9條分道線構成8條泳道,各泳道的寬度為2.5m。特級、甲級、乙級游泳館池深2.0m,丙級游泳館池深1.3m。跳水池水深為5.25m。
游泳館的照明在某些方面與室內體育館及室外體育場有相同之處,不同之處在于游泳池水面在運動員游泳時有波浪并有可能產生光的反射。
游泳館照明既要滿足游泳運動員、跳水運動員、服務員、教練員和觀眾的要求,又要滿足彩色電視轉播體育比賽的需要。游泳池照明最大的難題是如何控制水面的光幕反射。
水面的光幕反射對人產生許多危害:游泳運動員看不清對手或他人;跳水運動員看不清水面,不能準確判斷入水的時機,影響動作的質量;裁判員不能準確看清楚是否有犯規、違例等現象;由于反射光亮度要比池底的亮度高得多,致使觀眾不能看到水里的情況。
游泳館照明的設計、燈具的安裝應確保沒有視覺干擾,保證觀看比賽的最佳效果。在游泳池水面上,光的反射和透射的比例取決于光線入射角度。
游泳館照明設計時要特別注意彩色電視現場實況轉播,為保證轉播圖像生動清晰、色彩逼真,為此務必注意照明燈具安裝的位置和投射方向,這樣才能滿足照明標準和照明質量的要求。
游泳館內照明的主要目的是為場地內每一個人提供良好的視覺條件。因此,設計要達到以下要求:
1.游泳池內任一點的最低水平照度不應低于250lx;
2.光線應能向水中折射;
3.避免直射光或反射光產生眩光。
1、水面反射光
▲圖1 燈光經墻、頂棚、水面反射的反射率
圖1所示,光線經過頂棚、墻面、水面反射的情形,圖1(a)表示靜止水面的光線反射,圖1(b)為波動水面時產生的反射光。觀眾在看臺上視角相對較高,典型觀看位置為站在游泳池邊的運動員、裁判員、工作人員、服務員或救生員,如圖2,他們有較低的視角,因此,其入射角一般較大,從而有較高的反射率。
▲圖2 水面折射
(1)靜止水面:觀看者只能看到墻壁上或頂棚上特定發光點所形成的反射影像。
(2)波動水面:觀看者能看到一個光源所形成的多個光源反射影像,圖1為夸張的示意圖,實際上,任何時候,水面波動都不會超過水平面的±20%,見圖2。同理可見,人眼能看到墻壁上,頂棚上或窗戶上的多點影像。背向窗戶的觀察者是看不到水中窗戶的反射影像的。
2、水面的透射光
從圖2可知,游泳池水面上的入射角度越大,其水面反射率就越高,同時伴隨著折射光越小。折射光經過光在水中傳輸到達池底,并在池底反射之后,人就可以在游泳池(場、地)的觀眾廳、池邊等處看到池底的反射光。也就是說,人在池邊可以看到游泳池底的亮度,這樣的亮度與水面條件無關,即水面的靜止或波動對池底亮度沒有影響。因此,池底和水下游泳者的可見度隨水面亮度的提高而減少。
游泳池底的亮度主要由進入水中的總光通量決定,因此影響池底的亮度取決于建筑的大小、燈具的光源分布、燈具的光輸出、燈具的效率、墻和頂棚的反射率等因素。
水面的平均亮度除取決于總的光通量外,還取決于觀看者的位置。這一點從圖1可以看出。例如,游泳池邊的服務員和救生員要確保游泳者的安全,照明的安裝應能有最佳的視看條件。因此,水面的平均亮度不應比游泳池底的亮度高得太多。
3、改進水中觀看條件的措施
( 1 )用可調節的百葉窗,固定的室外遮光板遮擋玻璃窗,用以遮擋50°以上入射角的光線;
( 2 )用窗簾、卷簾或有色玻璃來減少進入室內的自然光;
( 3 )頂棚上燈具最大光強與垂直線的角度不要超過50°,但又不能過多地影響燈具效率;
( 4 )提高池底的反射率,反射率不應小于70%;
( 5 )對于直射照明的系統,墻和頂棚內的反射率應在0.4~0.6范圍內。對于間接照明系統,在保證照明的效率前提下,提高頂棚的反射率并保證墻面的低照度;
( 6 )用水下照明系統來提高水下亮度,用人工照明來改善池中的觀看的視覺條件。但是水下照明不能有效地改善由窗戶帶來的水面反射光,不能修正不合適的電氣照明設計;
( 7 )游泳池四周和觀眾看臺的照明不能產生干擾的反射光。
1、照度
對游泳者來說,游泳池照明首先要為游泳者提供安全保障。因此,游泳池照明必須滿足如下要求:
(1)工作人員、服務人員必須能清晰地看到發生危險的游泳者,這可通過限制水面的反射光以及有一個符合標準的水平照度來實現;
(2)在水球比賽時,裁判員和觀眾要能看清楚運動員的快速移動;
(3)游泳比賽時,當運動員觸池時,裁判員和觀眾能清楚地看到觸池動作,這樣裁判員方可準確的判定;
(4)跳水比賽時,裁判員和觀眾要能看清楚運動員完成翻轉及動作細節。
2、均勻度
設計時應注意游泳池四周的照度均勻度,還要注意跳水運動員運動軌跡全過程照度均勻度。要特別注意,避免墻面上的高亮度,因為高亮墻面更容易在游泳池水面上產生反射眩光。
3、光源的顏色
原則上顯色指數 Ra在 65 及以上即可滿足大部分比賽要求,使用高顯色性的光源其代價是犧牲光源的光效,無論金鹵燈還是LED都證明了這一點。對于要求高照度或需遮擋自然光的地方,燈的色溫最好 大于4000K。采用LED燈的游泳館,特殊顯色指數R9也要加以注意。
較好的解決方案是采用金屬鹵化物燈或LED燈,因為其效率高,壽命長,色溫、顯色性尚佳。光源的最終選擇取決于多種因素。例如每年使用的小時數,初始投資與運轉費用,光的控制、開關要求和顏色質量。
4、燈具
室外游泳池照明可采用普通的泛光燈,維護也是日常維護;但是室內游泳池則不同,因室內環境為高溫、潮濕、并有化學腐蝕,燈具要能適應這種不利的環境,維護工作也不同于室外。
因為游泳池大廳的頂棚是密閉的,與其說是頂棚,不如說是夾層,而燈具通常在頂棚下面,給維護工作帶來不少困難。當然,如果頂棚是干燥的和通風的,所有維修工作,能在頂棚空間內進行,也不存在什么特殊問題。
為此,游泳池比賽場部分選用全密封燈具,以防止塵土積聚在光源上和光學反光器上,萬一光源破碎,玻璃將掉在燈具內,不致于傷人。
由于潮濕和凝結水,燈具外殼的防護等級不應低于IP55,且在不便維護或污染嚴重的場所燈具外殼的防護等級不應低于IP65,水下燈具外殼的防護等級應為 IP68。
燈具的安裝位置還要考慮方便燈具的維修、清掃和更換。因此,一般不要在游泳池上面的頂棚安裝燈具,而照明燈具應安裝在側邊。如果側向布燈燈具安裝高度受到限制,有可能產生水面射光問題,為避免出現這種情況,應選擇合適配光燈具。
為了游泳池場地得到較高的照度,對室內游泳池要做一般要求,即游泳池底表面應有較高的反射率。
室內游泳池照明系統往往受建筑和結構的限制,室內游泳池的電氣照明只能作為對自然采光的補充,當自然采光不足和無自然采光時,電氣照明為運動員、工作人員、裁判員和觀眾提供最佳的視看條件。但是,電氣照明不能減弱自然光的眩光,不能減少自然光在水面上產生的反射光。同時,照明裝置必須適應環境條件,便于維護。但是,正式比賽不允許采用自然光照明!
1、直接照明
( 1 )采用高強度氣體放電燈或LED燈
通常采用金鹵燈或LED配反射器、格柵、或配棱鏡板,照明裝置近似為點光源,提供中、寬光束配光,可嚴格控制與垂直線成50°角以上的亮度。照明裝置效率較高,燈具光束角較小,在光束角內燈具的發光強度高,從而在水中產生很高折射光,因此,游泳池有很高的亮度。同時,燈具在水面上的反射光面積小,亮度低。這種方案的缺點比較突出,由于照明裝置向下的光強高,會對仰游運動產生眩光。如果要降低燈具的亮度,必定會增加燈具數量,以達到相同的照度,從而增加水面上反射光影的數量。
實際上頂棚的反射率應至少為0.6,從而降低燈具與其周圍的亮度對比,墻面的反射率不應小于0.4,以防有郁悶的感覺。如果大面積玻璃窗的高度到頂棚,要采用窗簾和百葉窗,由于水中亮度很高,這種方案不必另設水下照明。
( 2 )采用帶罩熒光燈或LED條形燈
條形燈要成排布置,而且要大面積布置燈具。這種方法的折射光仍然很高,反射光影響面積大,但其亮度低。其亮度比高強氣體放電燈低的多,50°角以上的光強應加以控制。如果水中亮度能滿足要求,可以不增加水下照明。對于小型游泳館,如果頂棚較低,有時就難控制50°角以上的亮度,此時可采用水下照明來改善水下觀看條件。
如果墻面和頂棚的反射率為0.6,通常對游泳運動員不存在眩光問題,同樣在夜間也可采用百葉窗和窗簾進行比賽。
這種方案要求燈具排列應嚴格平行或垂直于游泳池的長軸,仰泳運動員參照燈排的方向,而很少參照泳道的標志線進行比賽。
這種方案僅適用于全民健身、娛樂性的游泳場所。
( 3 )發光頂棚
發光頂棚是將照明系統安裝在頂棚上,它將少量高亮度、小面積的點光源變成頂棚的面光源,并形成很低的亮度。當然頂棚要選擇在50°角內低亮度的漫射板。格柵燈照明效果不能令人滿意,人能看見水中光源的反射影像;同時安全上也存在問題,萬一光源玻璃破碎而掉入水中,有可能傷人。
由這種照明系統提供的反射光亮度是非常低的,折光性還是可接受的,可以獲得滿意的觀看條件。但這種照明系統的缺點是造價高,效率較低,正式比賽場所很少使用。
( 4 )側面照明
與體育館一樣,側面照明是常用的照明方式,因為它的初始費用和運輸費用通常是最低的,而且維修很方便。但是其缺點也很明顯:一是系統效率低,二是直接眩光和水面上的反射眩光較大。如果照明系統不能滿足推薦的角度,可以采用水下照明來抵消水面的反射光。
2、間接照明
為了減輕對運動員和觀眾眩光的影響,可采用間接照明方式。雖然一般認為間接照明效率不高,但在某種情況下,可能要比直接照明采用格柵式或其它措施限制眩光更經濟。而且間接照明由于燈具可安裝在兩側的墻上,維護管理更方便。在這種情況下,要采用淺色墻面和頂棚,墻面反射率應達70%,頂棚反射率應達到80%。控制反射眩光的措施如下:
(1)頂棚的反射面不能越出泳池太多;
(2)確保只在頂棚反射區有均勻的照明,這樣將不會對游泳運動員和觀眾產生直接眩光,并避免在燈具上部的墻面上有高亮度值;
(3)從游泳池長軸方向看過去,要控制一定范圍內高角度的頂棚亮度。方法如下:在頂棚下安裝黑色檔光板、利用橫向結構梁或橋架。
間接照明系統可提供愜意的照明效果,特別適合于娛樂性的游泳池,不適合于正式比賽場所。采用大功率、高光效高強氣體放電燈,并經合理設計,其運行費用比一些直接照明系統要低,維護工作也比較簡便。
間接照明亮度較低,需要水下照明系統來改善觀看條件。然而,有些情況下不需要增加水下照明系統也能達到可接受的觀看條件。
3、多功能照明系統
多功能照明系統通常用于娛樂和比賽用的游泳池。比賽時可能有彩色電視轉播,游泳池還可用于水上表演。此系統可調成不同照明效果,可由兩種及其以上照明系統組合而成。
4、水下照明
有時為增加氣氛需設置水下照明。尤其花樣游泳,為了能看清運動員在水下的表演動作及彩色電視轉播水下運動員比賽的情況,水下照明顯得更為重要,另外,裝設水下照明可增加水下的亮度,減少水面的反光。
水下照明系統可增加池底亮度,降低水面上的光幕反射;其次,教練員和觀眾要能清楚地看見游泳運動員的動作。但是水下照明要解決的最重問題是安全問題。
游泳池設置水下照明可參考下列指標:室內為1000~1100lm/m2(池面)。水下照明燈具上宜布置在水面下0.3~0.5m,燈具間距宜為2.5~3m(淺水池)和3.5~4m(深水池)。燈具應為防護性,并有可靠的安全接地措施。水下照明燈具應采用安全特低壓供電,供電電壓應不大于12V,并選用防觸電等級為III類的燈具。
水下照明通常采用LED燈或高強氣體放電燈,燈具一般布置在游泳池的長向側邊,燈的照射方向平行于游泳池的短邊平面。這樣,光束在水中距離最短,而且對游泳運動員的影響最小。泛光燈的峰值光強與水平線約成10°角,這樣對于游泳運動員和四周的觀眾無反射光的危害。室內裝飾面的反射率應盡可能的高,以獲取最佳效果。考慮到水的吸收特性,高強氣體放電燈比使用白熾燈效果更好。
水下照明燈具有二種安裝方式:干壁龕和濕壁龕安裝。濕壁龕方式是將特殊水下燈具嵌入游泳池壁墻內;而干壁龕應為防水、密封的,燈具則為普通燈具,它裝在干壁龕內。干壁龕的優點是:便于安裝、對游泳者比較安全;易于調整燈具;便于從維修走道或從池外維修;可采用各種新光源。
現代游泳館很少采用水下照明,正常的場地照明即可滿足水下照明要求。
室內游泳池,如果要求彩色電視轉播,其電氣照明系統可以采用永久性照明。電氣照明系統可以是側面照明系統。也可采用安裝在燈橋上或馬道上的泛光照明。直接向下照射的燈光不能滿足垂直照度的要求。因此,采用光束控制性較好的金屬鹵化物泛光燈、LED燈,增加游泳池長軸方向的向下光通量,可以控制對攝像機和觀眾的光幕反射。
然而,泛光燈嚴禁對在池端的游泳運動員、裁判員和官員產生不良的眩光。只要燈具安裝高度適當,在游泳池上面的燈橋以及側面照明系統可以得到非常滿意的照明效果。但必須注意照明裝置的位置和投射方向,以免對裁判員、工作人員和觀眾產生眩光,以及不能影響跳水運動員和游泳運動員的情緒。