室外游泳池場地照明設計

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計的條件下，采用傳統方式進行照度粗略計算。

【關鍵詞】照度值，眩光值，利用系數法，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

重慶醫科大學縉云校區室外游泳池，長寬為50m×21m，水深1.3m～1.8m，池邊設有一約300座露天看臺，無看臺側池岸寬度15m，看臺側池岸寬度10m，看臺長寬分別為52m×8m，池岸兼做活動場地。校方提出照明設計需求為能滿足體育課程教學訓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練的功能。

鑒于校方有結合環境布局、限高、成本控制等方面的諸多要求，因而在設計上采用參考國家規范最低標準或降低標準的設計思路。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計的條件下，采用傳統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、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、照明設計標準，眩光控制方式，燈具選型

游泳池的照度設計參考相關規范訓練和娛樂活動泳池照度標準，設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域考慮，照度可低于200Lx不作要求。

由于水介質特有的光學特性，光線入射角越大，水面反射光越多，結合本工程實際情況，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，室外游泳池燈具瞄準角取推薦下限值60°。

燈具選型上結合學校后勤備件考慮，采用廣泛應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，靠泳池面應盡可能留出足夠的活動空間。無看臺側池岸寬度15m，燈桿縱向位置安裝于距池邊14m處；看臺側池岸寬度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，看臺側燈桿距離泳池中心L1=29.5m，則燈桿高度H1=L1/acrtan60°≈17m；無看臺側燈桿距離泳池中心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合階梯看臺結構柱位置及看臺下部器材室開門位置布置，看臺長52m，其結構柱間距為6.5m，下方作為器材室，背向泳池面設有器材室開門，為了不影響開門，且在保證泳池照明的同時，兼顧兩側活動場地的照明需求。選取了在看臺兩端頭結構柱的位置設置燈桿位，中間間隔一柱（13m）再布置3處燈桿位，泳池兩側共計10處燈桿位，后續將在這10處燈桿點位上來布置燈桿和選擇燈頭數量。

4、利用系數法進行照度估算

照度的計算受所選燈具和光源產品參數的影響，筆者首先選定室外運動場地常用的某產品400w金鹵燈作為設計參考。考慮到該游泳池對照度要求并不嚴格，在此先采用利用系數法對場地照度進行估算，利用系數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─燈具內光源的光通量（lm）；

N─所需燈具數量；

A─被照場地面積；

K─維護系數；

U─利用系數

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㎡，設計照度Eav=200Lx，室外場地維護系數取值K=0.7，利用系數查表近似取值U=0.5，計算得出燈具數量N=16.7盞。參考燈具效率取90%計算，實際燈具數量為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和利用系數值U實際上是不準確的，計算結果只能作為參考。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遠遠超出了泳池水面范圍線，筆者估計實際所需燈具數會比計算結果多。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六個區域，每個區域的中心點a，b，c，d，e，f點即為照度計算點，倘若上述6點的照度值達到設計照度值，則可近似的認為整個泳池的照度值達到設計照度值。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，若將維護系數K=0.7帶入計算結果，則b點的設計照度值E=283.2×0.7=198.3Lx，與設計照度參考值相近。

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，計算結果如表2：

6、結論及存在問題

1、計算結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計軟件進行照明設計的條件，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

[1] 《照明設計手冊》第二版

[2] 《體育場館照明設計及檢測標準》JGJ 153-2007

[3] 《體育建筑設計規范》JGJ31-2003

[4] 《室外作業場地照明設計標準》GB 50582-2010

[5] 《全國民用建筑工程設計技術措施》2009

[6] 《建筑照明設計標準》GB 50034-2013