北京大学体育馆场地照明设计详解(组图)

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上传人：飞利浦（中国）投资有限公司

上传时间：12/3/2009

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摘要：作为2008北京奥运会男女乒乓球的团体、个人，预赛、决赛场地，北京大学体育馆的体育照明设计的要求极为严格。要充分考虑运动员、裁判员/官员、现场观众、电视观众(摄像机)、媒体读者(照相机)等多方面人士的视觉需求，为各方面人士提供最佳照明。除提供充足、均匀的水平照度外，还应充分考虑超过20个摄像机的垂直照度要求及更严格的眩光控制，同时满足照度梯度、照度比、照明立体感和光源色温、显色性等要求。北京大学体育馆场地照明设计详解。

　　项目名称

　　北京大学体育馆

　　设计单位

　　飞利浦(中国)投资有限公司

　　施工单位

　　中建一局建设发展公司

　　业主单位

　　北京大学

　　项目简介

　　北京大学体育馆位于北京大学校园内，中关村北大街西侧，太平洋大厦南，体育馆建筑面积26900平方米，南北长122.6米，东西宽87.7米，由乒乓球馆和游泳馆两部分组成。乒乓球比赛场位于首层，比赛场地长47 米，宽39.5 米，可以布置8张乒乓球台进行比赛。放入活动座椅后，赛场变换为长27米，宽20 米，可以布置2张乒乓球台进行决赛。比赛时可提供固定与活动座位共7557座。从2008年8月13日到8月23日，全球172名顶尖乒乓球高手捉对厮杀，激烈角逐。中国乒乓球队在北京大学体育馆内创造了辉煌的历史。

　　站在平地上仰视北京大学体育馆，传统造型“中国脊”伸展两翼，与百年燕园建筑一脉传承，外立面呈框架状矗立的混凝土板，设计典雅大方;若是俯瞰，却发现屋顶另有一番天地：中央突出的透明球体配上两条旋转屋脊，动感乒乓球呼之欲出。

　　北京大学体育馆的屋盖为弦支网壳钢结构，跨度为64米，屋盖结构由下刚性环、中央刚性环、中央球壳、辐射桁架、水平与竖向支撑体系、檐口支撑体系、拉索支撑体系等七部分组成，屋面为双曲面，结构体系在所有奥运场馆中，属于较为复杂的。

　　北大体育馆的屋脊利用金属屋盖上两条螺旋展开的曲面作为形体，和民族、北大、国球、建筑于一脊，故称为“中国脊”。中央的玻璃球及屋顶的可开启窗，保证了室内自然采光和良好的自然通风，满足学校平时训练使用。

　　乒乓球运动要求的速度、力量、旋转，都在呼之欲出的动感乒乓球造型中都得到了全面诠释。而体育馆建筑造型名为“中国脊”，则寓意着民族之脊、北大之脊、国球之脊和建筑之脊。这座头顶乒乓球的“中国脊”的现代化体育馆，不仅是北京大学内一座亮丽的风景和标志性建筑，还是奥运历史上首个奥运乒乓球馆，也是世界上首个乒乓球专用场馆。

　　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)：

　　乒乓球与其他体育运动有着非常明显的不同, 乒乓球目标小,球速快, 眩光要求高, 彩电转播摄像机位置特别, 转播慢动作回放多, 而且国际上没有专业的奥运会水平的乒乓球馆的经验可借鉴，同时乒乓球作为中国的国球，全体中国人都对中国乒乓球在北京奥运的辉煌充满了期待，因此在设计中有太多的要求和挑战。

　　作为2008北京奥运会男女乒乓球的团体、个人，预赛、决赛场地，北京大学体育馆的体育照明设计的要求极为严格。要充分考虑运动员、裁判员/官员、现场观众、电视观众(摄像机)、媒体读者(照相机)等多方面人士的视觉需求，为各方面人士提供最佳照明。除提供充足、均匀的水平照度外，还应充分考虑超过20个摄像机的垂直照度要求及更严格的眩光控制，同时满足照度梯度、照度比、照明立体感和光源色温、显色性等要求。北京大学体育馆的照明设计完全按照BOB的照明要求、CIE No.169、CIE No.112的照明标准，同时参照国际乒联ITTF的照明推荐， 以HDTV为目标，不但满足运动员/裁判及观众的要求，同时也满足了许多摄像机的照明要求，保证图像画面清晰、色彩逼真，同时也考虑了赞助商、广告商、媒体等对现场灯光的要求。

　　体育馆照明系统不仅要满足赛时乒乓球比赛要求，还要满足各种大型活动和奥运赛后学校的教学和活动的要求，因此设计了多种照明开关模式，并对照明灯具进行科学、合理的控制，保障照明系统的安全长期使用，同时节能省电。在为比赛场地提供照明设计的同时，也为混合区、新闻发布厅、颁奖台、升旗区、万国旗等提供了符合BOB要求的照明设计，保证奥运比赛的顺利进行。

　　照明设计全面考虑了乒乓球比赛项目的特点及对照明的特殊要求，遵循“绿色、人文、科技”的奥运理念，符合国际乒联的要求，满足并优于BOB技术指标。

　　照明产品选择：

　　设计中选用先进、节能、成熟的飞利浦体育照明专用光源飞利浦大功率双端短弧高显色MHN-LA1KW/956金卤灯，色温Tc=5600K，Ra>90，完全满足标书及BOB要求，光效90lm/W，光源体积小，控光更精确，更节能、绿色，光源在灯具内部工作位置固定，冷端温度稳定，光源色温、显色指数、光通量、工作电流、电压等光电参数稳定。而独特的两次封接技术，及配合灯具设计的全新的线型电气压紧连接技术，使光源寿命更长，光通更稳定。配以飞利浦大功率专业体育照明灯具MVF403，其优异的配光性能，配套高效反射器及双端短弧光源，灯具发光效率可达80%以上，更节能;灯具体积小巧，很好地与建筑及马道配合。

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　　照明马道及灯具位置设计

　　主体育馆：

　　由于体育馆“中国脊”的屋顶结构和中央透明的中空玻璃穹顶，照明灯具的布置考虑了与此结构的关联。照明设计时首先考虑到了灯具的布置不应破坏整体内部结构，因此灯具布置完全利用了原有的钢结构，在中央圆形穹顶的外环设置环形马道，同时利用两侧建筑顶部布置灯具，而两根马道之间的小通道起到连接两者的作用。中间的环形马道直径27米，高度20米，两侧马道高度为19米。灯具的布置完全没有遮挡穹顶的自然采光，也没有给紧凑的体育馆造成拥挤感，又没有位于比赛场地的正上方，满足了BOB对灯具布置的要求，同时又通过对灯具投射方向的控制和调整，最大限度地减小了由于高清电视转播需要的高照度给运动员带来的眩光。

　　场地照明灯具：

　　40套MVF403/1KW灯具被布置在中间圆形马道上。

　　32套MVF403/1KW灯具被布置在场地底线后的马道上。

　　104套MVF403/1KW灯具被布置在场地两侧的马道上

　　观众席照明灯具：

　　28套400W金属卤化物光源投光灯具被布置在场地底线后的马道上。

　　应急安全照明灯具：

　　32套1000W卤钨投光灯具被布置在中间圆形马道(24套)和外圈马道上(8套)。

体育馆马道布置(平面)

体育馆马道布置(剖面)

　　热身训练馆：

　　116套400W金属卤化物光源投光灯具被安装在场地两侧及中间高度7米位置上。

　　8套 1000W卤钨投光灯具被安装在场地两侧及中间高度7米的位置上。

　　游泳馆：

　　72套400W金属卤化物光源投光灯具被安装在场地两侧高度7米的位置上。

　　8 套 1000W卤钨投光灯具被安装在场地两侧高度7米的位置上。

体育馆场地照明灯具布置(3D)

体育馆应急照明灯具布置

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　　体育馆照明开关模式

　　北京大学体育馆主场地照明系统工程项目包括比赛场地照明、观众席照明、应急照明和混合区照明。开灯方案模式有日常清扫、训练、业余比赛、专业比赛、一般彩电转播比赛、重大彩电转播比赛、应急电视转播、奥运预赛8T、奥运半决赛4T、奥运决赛2T、奥运决赛1T、奥运预赛8T应急1(50%-1)、奥运预赛8T应急2(50%-2)、奥运半决赛4T应急1(50%-1)、奥运半决赛4T应急2(50%-2)、奥运决赛2T应急1(50%-1)、奥运决赛2T应急2(50%-2)、观众席照明、应急安全照明、混合区照明、颁奖台/升旗区照明等21种开关模式。

　　主体育馆各主要模式的灯具用量及耗电量见下表：

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　　体育馆照明设计中照度均匀度及梯度考虑：

　　--- 乒乓球比赛区域水平照度均匀度大于0.7/0.8,垂直照度均匀度大于0.7/0.8;

　　--- 乒乓球台上水平照度均匀度大于0.8/0.9,垂直照度均匀度大于0.7/0.8;

　　--- 照度梯度满足要求：不大于20%(4米格栅)，10%(1米和2米格栅);

　　体育馆照明设计中立体感及四边照度比考虑：

　　充分考虑奥运会转播及照明的特殊要求。在满足固定摄像机的最小垂直照度及场地四边最小垂直照度的基础上,为提高照度均匀度，增强场地照明的立体感，设计中对奥运乒乓球比赛时场地内任一点上的照明的四边垂直照度之比做了详细的设计，设计结果场地内四边垂直照度任两点之比最小值为0.62，周围区最小值为0.46, 完全满足奥运标准0.6及0.4的要求。保证在场地的全部区域内均有各个方向的照明，满足现场的照明立体感，满足最佳的现场照明效果及电视转播效果。

　　体育馆照明设计摄像机考虑及最小垂直照度保证：

　　设计中共考虑了预赛、决赛时的23个固定摄像机及多个移动摄像机(四边垂直照度)的照明需求，满足不同比赛项目的要求。在乒乓球比赛区域和乒乓球球台上，

　　--- 全部固定摄像机的最小垂直照度大于1400lx;

　　--- 全部移动摄像机的最小垂直照度大于1000lx。

乒乓球预赛(8T)照明考虑的转播用摄像机位

乒乓球决赛照明考虑的转播用摄像机位

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　　体育馆照明设计中眩光考虑：

　　设计中全面考虑了照明眩光的控制，以提供最佳的照明效果。

　　--- 乒乓球比赛时，在球台及比赛区域正上方内无照明灯具;

　　--- 尽量减少球场底线方向的灯具，并通过照明设计尽量降低在此位置灯具的表面亮度。

　　--- 全部照明灯具的投射角均小于650，完全符合标书及BOB要求;

　　--- 严格控制灯具经场地表面反射造成的对对面观众席的反射眩光

　　--- 设计中预赛、半决赛、决赛下的最大眩光值：

　　奥运会预赛模式：

　　对运动员最大眩光值21.3(16个运动员观察点)

　　对摄像机最大眩光值18.4

　　奥运会半决赛模式：

　　对运动员最大眩光值19.5(8个运动员观察点)

　　对摄像机最大眩光值26.2 ( 20个摄像机位)

　　奥运会决赛模式：

　　对运动员最大眩光值25.3(4个运动员观察点)

　　对摄像机最大眩光值24.6 ( 14个摄像机位)

　　体育馆照明设计中场地溢散光考虑：

　　设计中充分遵循“绿色、人文、科技”的奥运理念，设计中已充分考虑照明对场地内设备的影响：

　　--- 为减小场地照明的干扰光及溢散光，方案中计算了全部每个灯具的上射光比例ULR，各个灯具的最大上射光比例ULR不大于2%，而各场地照明模式下开启所有灯具时最大上射光比例ULR仅为全部灯光的2%，充分满足绿色奥运的要求，同时提高运动物体与背景的对比度，保证电视转播画面质量。

　　--- 在大显示屏上的垂直照度仅70 lx, 影响极小。

　　体育馆照明设计中观众席照明考虑：

　　设计中考虑了全部照明模式下的观众席照明，奥运比赛时，观众席前12排坐姿高度的平均垂直照度为比赛场地平均垂直照度的15%，满足要求的10%--20%的BOB要求。同时观众席水平照度从前排往后均匀递减。

　　体育馆照明设计应急电视转播照明考虑：

　　设计中充分考虑了节能及应急照明要求，提供满足双回路供电模式的均匀照明的灯具布置，将乒乓球预赛(8个球台)、半决赛(4个球台)和决赛(2个球台)照明灯具各分成数量相同的由不同回路供电的两组, 任何一个比赛的任何一路的照明灯具(50%灯具)布置均可满足相应比赛的照明要求，同时满足应急电视转播。

　　从8T、4T到2T, 从全部灯具到50%-1和50%-2，所有灯具为不断关闭，没有新增加一套灯具，最大限度地满足了奥运应急照明和减少灯具的要求。

　　奥运乒乓球预赛 ( 8T ) 照明设计结果：表1

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　　奥运乒乓球预赛 ( 8T ) 照明设计结果：表2

　　奥运乒乓球预赛 ( 8T ) 照明设计结果：表3(应急50%-1, 应急50%-2)

　　奥运乒乓球半决赛 ( 4T ) 照明设计结果：表1

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　　2、照明设计理念、方法等的创新点：

　　1) 北京大学体育馆的照明设计完全按BOB高清电视转播的要求设计，是世界上第一个完全满足高清电视转播要求的专业乒乓球馆。

　　2) 根据乒乓球比赛分为预赛(8个球台)、半决赛(4个球台)和决赛(2个球台)的三个阶段及球台布置的区别，对以上不同比赛阶段及球台布置情况进行了照度计算，在不同比赛阶段都保证对固定摄像机的最小垂直照度要求，同时又增加了这些重点区域对场地四边的垂直照度的考虑，充分保证电视转播效果。

　　3) 设计中不仅考虑球台上的照明，同时将比赛区域扩大到8米X16米，满足8米X16米的区域的照明。

　　4) 设计中针对奥运会时乒乓球比赛的照明要求及转播要求，计算了对奥运高清转播乒乓球比赛的20个(预赛)/14个(决赛)固定摄像机、许多移动摄像机的垂直照度，全场(球台)对每个固定摄像机的最小垂直照度大于1400lux，移动摄像机及场地四边最小垂直照度大于1000lx，照度指标包括照度值和均匀度均远优于BOB要求。

　　5) 设计中在满足照度均匀性的同时，考虑了照度梯度的要求，并在球台上和全场的每一点满足奥运会BOB的照明要求。

　　6) 设计中充分考虑了节能及应急照明要求，提供满足双回路供电模式的均匀照明的灯具布置，将乒乓球预赛(8个球台)、半决赛(4个球台)和决赛(2个球台)照明灯具各分成数量相同的由不同回路供电的两组, 任何一个比赛的任何一路的照明灯具(50%灯具)布置均可满足相应比赛的照明要求，同时满足应急电视转播。

　　这是北京奥运所有体育场馆应急照明设计中最完美的应急电视转播设计。

　　7) 充分考虑奥运会转播及照明的特殊要求。在满足固定摄像机的最小垂直照度及场地四边最小垂直照度的基础上,为提高照度均匀度，增强场地照明的立体感，详细计算了奥运乒乓球比赛时场地内任一点上四边垂直照度中的任意两个照度值之比, 设计结果场地内四边垂直照度任两点之比最小值为0.62，周围区最小值为0.46, 完全满足奥运标准0.6及0.4的要求。极大地提高了转播质量，增加照明立体感。

　　8) 为控制眩光，在球台及比赛区域正上方，无任何照明灯具。

　　9) 设计中很好地控制了灯具投射角(不大于65度),尽量减小眩光，平衡场地水平照度与垂直照度之比。

　　10) 充分遵循“绿色、人文、科技”的奥运理念，设计中充分考虑照明对场地内设备的影响，在大显示屏上的垂直照度仅仅为70 lx, 影响极小。考虑场地照明的干扰光及溢散光，上射光仅为全部灯光的2 %，减少背景亮度，提高运动物体与背景的对比度，充分保证电视转播画面质量。

　　11) 在体育馆照明设计中提出前12排观众席的垂直照度要求，并满足BOB的要求。

　　12) 在体育馆照明设计中同时提出对运动员/裁判和摄像机的眩光要求，并全部满足BOB的要求。

　　13) 充分考虑乒乓球运动项目的特殊场地情况及特殊照明要求，严格控制灯具经场地表面反射造成的对观众席的反射眩光。

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　　3. 照明设计中节能措施：

　　1) 采用高光效的光源，光源光效90lm/W。并且光衰小，燃点2000小时后，光维持率大于85%。

　　2) 选用高效率的投光灯具，MVF403/1KW投光灯具的最高光效可达80%以上。全部灯具防护等级高达IP65，最小限度地减少灰尘对光的衰减。

　　3) 合理布置照明马道，平衡马道位置(灯具数量)与照明眩光(马道越低，眩光越大，灯具数量较少)的矛盾，灯具数量最佳化。

　　4) 设计中从小场地(2T)到大场地(8T)，从同一比赛场地大小的低照明要求到高照明要求，全部为开启灯具，即没有一个单一模式下开启的灯具，最大化地较少灯具数量。

　　5) 充分考虑了场地水平照度和垂直照度之比，最大化地减少灯具数量。

　　6) 充分理解BOB照明标准，合理满足照度指标要求。

　　7) 充分利用照明设计技术，利用场地的宽度合理布置灯具，科学地设计灯具瞄准点，提高场地的垂直照度值，减少灯具数量。

　　8) 充分利用照明控制技术，21种照明开关模式的设计，满足不同功能需求，节约能源。

　　9) 尽量减少场地溢散光，将灯具光线最大化地投射到有效场地范围内。

　　10) 在设计奥运赛时照明的同时，为节约投资，已经考虑了赛后学校运营时的照明方式及照明控制模式，方便学校赛后的正常利用。

　　4、设计中使用了哪些新技术、新材料、新设备、新工艺：

　　1) 设计中充分考虑了节能及应急照明要求，提供满足双回路供电模式的均匀照明的灯具布置，将乒乓球预赛(8个球台)、半决赛(4个球台)和决赛(2个球台)照明灯具各分成数量相同的由不同回路供电的两组, 任何一个比赛的任何一路的照明灯具(50%灯具)布置均可满足相应比赛的照明要求，同时满足应急电视转播。而且很好地满足了BOB的要求。

　　2) 设计中采用的双端大功率金属卤化物光源采用独特的双封接技术，将光源温度从电极的2800o经第一次封接降到550o, 再经第二次降到250o(灯脚接线处)，有效地保证光源寿命。

　　3) 设计中采用大功率椭圆型投光灯具，为目前世界上最先进的专业体育照明灯具，为2004雅典奥运和2006都灵冬奥会体育馆照明的主要产品。

　　4) 照明设计时兼顾23个固定摄像机和许多移动摄像机的垂直照度要求，固定摄像机/移动摄像机的最小垂直照度大于1400lx/1000lx。

　　5) 首次对摄像机的眩光提出要求。

　　6) 为控制眩光，在球台及比赛区域正上方，无任何照明灯具。

　　7) 充分考虑乒乓球运动项目的特殊场地情况及特殊照明要求，严格控制灯具经场地表面反射造成的对观众席的反射眩光。

　　8) 设计中不仅考虑球台上的照明，同时将比赛区域扩大到8米X16米，满足8米X16米的区域的照明。

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　　5、照明设计中使用了那些环保安全措施：

　　1) 选用光效高、光衰小的光源。

　　2) 选用防护等级高(IP65)、发光效率高的灯具。

　　3) 选用上射光、溢散光小的投光灯具。

　　4) 设置21种开关模式，充分降低能耗。

　　5) 充分理解照明标准，合理布置灯具，减少灯具数量。

　　6) 照明设计中提出了上射光比例ULR的概念，并满足CIE No.126 溢散光限制的要求，ULR仅为2%，对周围的环境影响非常小。

　　7) 照明设计中选用高效低汞的光源，以减少对环境的污染。