北京科技大学体育馆场地照明设计详解

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上传人：清华大学建筑设计研究院

上传时间：11/30/2009

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摘要：在奥运会期间，导光管照明系统主要作为赛会准备期内的日常工作照明和比赛前的清扫照明。由于导光管照明系统的光源来自天然光，会随着时间和天气变化而变化，尚无法满足比赛的要求，所以在正式比赛前导光管照明系统关闭，开启人工照明，以保证比赛时各项照明指标达到要求且保持稳定不变。北京科技大学体育馆场地照明设计详解。

北京科技大学体育馆全景

　　项目名称

　　北京科技大学体育馆(2008奥运会柔道、跆拳道比赛馆)导光管照明系统

　　设计单位

　　清华大学建筑设计研究院

　　施工单位

　　北京市北泡轻钢建材有限公司

　　业主单位

　　北京科技大学基建处

　　项目简介

　　1.项目概况

　　北京科技大学体育馆位于海淀区学院路北京科技大学校园内，是2008年北京奥运会的主要比赛场馆之一，承担奥运会的柔道、跆拳道比赛和残奥会的轮椅篮、橄榄球比赛。该工程建设用地约2.38公顷，总建筑面积24662平方米，由主体育馆和游泳馆组成。主体育馆地下一层，地上三层，内设60米×40米的比赛区和8012个观众座席。赛后，北京科技大学体育馆主要用于校内体育比赛、教学、训练、健身、会议、文艺演出等，同时可承接柔道、跆拳道、篮球、排球等国内外重大赛事。

　　2.导光管照明系统的设置

　　为体现“绿色、科技、人文”三大奥运理念，结合北京科技大学体育馆奥运会赛时与赛后明确的功能特点，体育馆设计团队从一开始就确定了“立足学校长远功能的使用，满足奥运会比赛的需求”的设计原则。考虑到北京地区位于北纬40度，东经117度，日照率为60%，年平均日照时数达到2800小时左右，日照资源丰富，在该馆比赛场地设置了可调光式导光管照明系统。

　　在奥运会期间，导光管照明系统主要作为赛会准备期内的日常工作照明和比赛前的清扫照明。由于导光管照明系统的光源来自天然光，会随着时间和天气变化而变化，尚无法满足比赛的要求，所以在正式比赛前导光管照明系统关闭，开启人工照明，以保证比赛时各项照明指标达到要求且保持稳定不变。

　　赛后，导光管照明系统将长期服务于学校的体育教学工作、学生课外活动、运动队训练和群众体育活动，其中心场地范围为45米ⅹ30米，天然光照明不足时，可以由人工照明进行补充。

　　3.照度标准

　　考虑到功能要求和学校资金情况，在导光管照明系统设计中取20000lx作为室外照度，对应的体育馆内场地主要区域(45米X30米)的地面平均设计照度为150lx。

　　为此，导光管照明系统采用顶部采光形式，采光罩安装在金属屋面上，漫射器安装在室内吊顶上。根据照度计算的结果，在综合考虑屋面、吊顶造型的限制及网架构件、空调管道、马道位置的影响的情况下，最终确定安装可控式口径530mm长8m导光管共148个。经实际测量，在天气状况为阴天、室外照度为31000lx时，场地的平均照度为225.6lx，折算到室外照度为20000lx条件下的室内照度为145.5lx，与设计计算结果基本吻合。

　　4.照明效果

　　科技大学体育馆导光管照明系统竣工以来，在奥运会比赛期间成功关闭，开启人工照明，保证奥运比赛正常进行;赛前利用导光管照明系统进行日常工作照明、清扫照明;赛后半年来，科技大学在该馆成功举办了学校毕业生招聘会、新生开学典礼、石油机械厂的年会等大型活动，组织了北京高校篮球联赛等重大比赛，师生普遍反应很好。

　　目前体育馆主要作为作为学校篮球队的日常训练基地使用，近5个月来北京的天气状况比较好，晴天133天，阴雨多云天数仅17天，日照率较高，晴天场地平均照度达到300~400lx，基本满足上述功能要求，大大节省照明用电。

　　体育馆照明场地系统采用导光管照明系统在我国当属首次，导光管照明系统在该馆的成功应用，已经成为我国高校体育馆实施绿色照明的典范。

奥运会比赛期间导光管关闭场景

　　项目详细内容

　　1、详细的照明技术指标(包括照明质量与数量)：

　　①照度：

　　考虑到功能要求和学校资金情况，在导光管照明系统设计中取20000lx作为室外照度，对应的体育馆内场地主要区域(45mX30m)的地面平均设计照度为150lx。

　　②照明测量

　　在奥运会赛前各项工作就绪，现场环境基本符合设计条件的情况下，我们进行了照度测量。时间是2008年8月4中午12：00~12：30，天气状况为阴天，室外照度为31000lx，测量区域为场地中心45mx30m区域，测量方法为网格法，网格大小为2.5mx2.5m，测量的工具为TES1332型电子照度计，为了提高测量的准确性，一个测点取2~3次读数，然后取其平均值，各点测量结果如图1所示。场地的平均照度为225.6lx，折算到室外照度为20000lx条件下的室内照度为145.5lx。

图1 四分之一区域照度测量值

　　③实际运行近5个月来，北京晴天约133天，多云及阴天约17天，体育馆场地内日平均照度达到300lx~400lx。

　　④由于采用自然光，场地照明为全光谱，光色自然，有益于健康，学生反映很好。

采光罩

导光管

　　2、照明设计理念、方法等的创新点：

　　①为体现“绿色、科技、人文”三大奥运理念，结合北京科技大学体育馆奥运会赛时与赛后明确的功能特点，体育馆设计团队从一开始就确定了“立足学校长远功能的使用，满足奥运会比赛的需求”的设计原则。

　　②该馆比赛场地利用北京地区日照资源丰富的特点设置了可调光式导光管照明系统，可以充分利用自然光。在奥运会期间，导光管照明系统主要用作赛会准备期内的日常工作照明和比赛前的清扫照明。在赛后，导光管照明系统还可以长期服务于学校的体育教学工作和学生课外活动。将导光管照明系统应用在体育馆，在国内尚属首次。

　　③在导光管中增设调光系统，可以根据室外照度的变化，调节导光管的出光量，使室内场地照度基本稳定。

　　④导光管采用变截面技术，在直径为530mm的导光管上加装变截面导光管，连接直径为800mm的漫射器与建筑美学完美结合。

导光管末端变形节及调光器

　　3、照明设计中节能措施：

　　①导光管照明系统的光源取自自然光，在阳光充足的时候可以替代人工光源照明，节约了电能。

　　②采用自然光源与人工照明相比产生的热量大为减少，降低了空调用电负荷。

　　③导光管照明系统采用密闭式设计，整个系统是密闭式的空气管，具有良好的隔热效果，大大减少了能量的传输，有利于降低建筑物能耗。

　　初步估算北京科技大学体育馆导光管系统每年节电42420kWh，在导光管的整个生命周期(25年)可以节电106万kWh。

开学典礼

漫射器

　　4、设计中使用了哪些新技术、新材料、新设备、新工艺：

　　4.1系统技术、材料、设备

　　①系统结构：导光管照明系统加装调光器和变截面导光管，变单一导光管照明系统为可调式导光管照明系统，同时满足建筑美学要求。

　　②采光罩：采用亚克力材料透镜式采光罩，可以最大限度地导入日光，直径550mm，透射率达92%，同时屏蔽紫外线的入射。

　　③导光管：本工程采用的导光管直径为530mm，内壁一次反射率高达99.7%，而且没有色散。

　　④漫射器：在满足照明要求的同时，兼顾建筑美学的要求，采用了800毫米大口径漫射器，为此，在系统中特意增加了一节变形导光管，漫射器的透射率为80%。

　　⑤调光系统：室外天然光会随着天气、时间变化而不停地变化，本工程增设调光系统可以根据室外照度的变化调节导光管的出光量保持室内场地照度的基本稳定。为了保证体育馆调光系统运行可靠，通过模拟实验，对控制面板的最大调光器控制数、线缆规格、系统稳定性等项目进行测试，最终确定每联开关最多控制导光管组数、每组导光管个数和控制线缆的规格。

　　4.2导光管照明系统的安装工艺

图2 导光管安装及防水做法

　　①导光管照明系统的屋面防水做法

　　导光管数量多，防水问题就显得由为重要，一旦考虑不周，148个导光管就会变成148个漏水点，带来灾难性的后果。经过多次讨论，方案比选、现场试验，确定了最终的实施方案，在企业提供的标准防水做法基础上再增加一块大防水帽和防水套筒，形成双重防水，做到万无一失。

　　②导光管照明系统的室内固定安装

　　整个8米导光管由多节标准导光管连接而成，每节标准导光管长600mm，连接处进行加强处理。导光管安装采用钢丝绳拉结固定的方式，保证导光管稳定可靠。

石油职工运动会

体育馆导光管照明全景

　　5、照明设计中使用了那些环保安全措施：

　　①导光管照明系统的光源取自自然光，采用自然光源与人工照明相比产生的热量大为减少，降低了空调负荷，减少了向环境中排放的热量。导光管照明系统采用密闭式设计，整个系统是密闭式的空气管，具有良好的隔热效果，大大减少了能量的传输，有利于降低建筑物能耗，减少了对环境的污染。

　　②导光管照明系统将自然光线导入室内，显著改善了室内的光环境，提高人们的工作效率。自然光全频谱、无闪烁，可以防止“灯光疲劳综合症”，具有更好的视觉效果和心理作用，另外通过采光罩表面的防紫外线涂层，滤除有害辐射，保护身体健康。

　　③导光管照明系统采用自然光源，大大减少了系统中电器设备和配电线路的使用，降低了因线路老化引起火灾的可能性。

校园招聘会

　　业主单位意见

　　对北京科技大学体育馆

　　导光管照明系统工程的反馈意见

　　北京科技大学体育馆为2008北京奥运会柔道、跆拳道馆，赛后主要为我校体育教学与师生体育及健身活动，兼会议、演出，并能承接国际国内篮球、柔道、跆拳道、游泳等比赛等多种功能。总建筑面积24662㎡，2008年5月竣工。

　　该馆场地照明采用了国际一流的导光管照明系统，建成后在奥运会赛前及比赛期间用于日常白天各项准备工作，赛后半年来已投入我校体育教学与师生体育及健身活动，并举办全校大型会议、承接了北京市高校篮球联赛，系统运行正常、安全可靠，利用自然光照明，满足各项活动功能要求，环境舒适宜人，且大大节约了电能，得到师生一致好评。

　　我校体育馆采用导光管照明系统为国内首次，成为实施绿色照明的典范，是建设节约型校园的重要举措，是奥运场馆顺利投入赛后利用的极好例证，在我国高校及体育界影响较大，已接待各界多批专家学者、设计人员、来宾参观与来访，受到国内外专家与同行的赞誉。

学校篮球队利用导光管照明进行训练

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