МОДЕРНИЗАЦИЯ ОСВЕЩЕНИЯ СПОРТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ

Проведение спортивных мероприятий уже давно стало неотъемлемой частью нашей жизни. По всему миру строят все больше новых спортивных объектов и стадионов, проводят модернизации и реконструкции уже имеющихся объектов, чтобы обеспечить зрителям и участникам соревнований наилучшие условия для их проведения. Кроме спортивных мероприятий, стадионы могут использоваться для проведения концертов и других массовых мероприятий с большим количеством людей. Часто для наилучшего эффекта и удобства зрителей эти мероприятия могут проводиться в вечернее время или проходить в пасмурную погоду.

Одним из обязательных критериев для нормального функционирования такого объекта как футбольный стадион, является требуемый уровень освещенности, создаваемый электрическим освещением, при отсутствии или недостатке естественного света. От уровня освещенности в значительной степени зависят производительность, качество работы и безопасность людей. Правильно выполненное освещение должно обеспечивать нормальную величину освещенности, требуемую направленность и цветопередачу. Важно, чтобы уровень освещенности сохранялся постоянным в течение определенного времени.

Спортивные сооружения превращаются в многофункциональные объекты, и современная система освещения должна быть соответствующей – гибкой, универсальной и простой в управлении:

• свет для определенной цели и в нужный момент времени;

• комплексные режимы;

• взаимодействие с приложениями и социальными медиа;

• поддержка жизнеспособных бизнес-моделей.

Оптимизация энергопотребления и курс на экологичные решения становятся важными факторами при выборе решения задач по освещению масштабных объектов, таких как футбольные стадионы. Основными задачами, которые решает оптимизация являются:

• экономия ресурсов;

• сокращение выбросов углекислого газа;

• снижение светового загрязнения;

• качественный свет.

Для освещения спортивных полей и стадионов используются специальные прожекторы большой мощности с высоким световым потокам, отвечающие всем стандартам. Чтобы добиться выполнения самых высоких стандартов по освещению спортивных арен и обеспечить заказчику наилучший экономический эффект в проекте будет использована система “ArenaVision LED gen2”.

Система заливающей подсветки PHILIPS ArenaVision LED gen2 является инновационным светодиодным решением для освещения спортивных арен, отвечающим последним стандартам телевещания и оснащенным программно-аппаратной платформой. Светодиодные светильники ArenaVision LED gen2, разработанные для применения в спортивных сооружениях и многофункциональных системах освещения, обеспечивают непревзойденное качество освещения и эффективное регулирование тепловыделения, а также имеют исключительно длительный срок службы. Ассортимент заливающей подсветки позволяет использовать модели прожекторов с тремя светодиодными модулями, которые функционируют от внешнего отсека драйвера. Драйвер может быть реализован предварительно закрепленным на монтажном кронштейне заливающей подсветки (модель HGB) для упрощения установки и уменьшения первоначальных затрат на их монтаж.

Преимущества

• Максимальная гибкость дизайна и высокое качество освещения позволяющее добиться отсутствия мерцания во время телетрансляций.

• Прожекторные системы отличаются максимальной светоотдачей и эффективным регулированием температуры, что позволяет максимально увеличить срок службы и сократить затраты на обслуживание.

• Улучшенный отсек драйвера с протоколом DMX для светодиодного светильника ArenaVision LED gen2 соответствует самым строгим эксплуатационным стандартам. С его помощью светильник может взаимодействовать с внешней системой динамического управления освещением ArenaVision от компании PHILIPS.

Характеристики

• Светодиодные технологии позволяют оперативно и динамично управлять освещением; высокоэффективные оптические системы.

• «Ноу-хау» и глобальная поддержка компании PHILIPS в создании световых решений для транслируемых и представительских мероприятий.

Применение

• Освещение открытых и крытых спортивных арен, и стадионов.

• Крытые спортивные сооружения (сооружения для водных видов спорта, велодромы, хоккейные арены, футбольные арены и т. д.).

• Многофункциональные арены.

Для стадионов высшей категории FIFA, при вертикальном освещении, требуется средняя освещенность игрового поля более 2 000 лк. В то же время для освещения трибун не нужна такая освещенность, достаточно 10 – 15% от средней освещенности поля. Использование одного мощного типа прожекторов для всего освещения является не целесообразным. Поэтому для большего экономического эффекта в системе лучше использовать два типа прожекторных светильников.

Для освещения игрового поля устанавливаем прожекторы типа BVP425 HGB, мощностью 1 471 Вт и световым потоком 202 000 лм. Освещение зрительских трибун осуществляется прожекторами типа BVP415 HGB, мощностью 981 Вт и световым потоком 129 000 лм. Обе модели прожекторного светильника имеют начальную цветовую температуру 5 700 K и начальный индекс цветопередачи Ra ≥ 80.

Рисунок 1. Внешний вид прожекторных светильников BVP425 HGB и BVP415 HGB и их КСС

Расчет освещения

Расчет освещения производиться под заранее выбранные модели прожекторных светильников BVP425 HGB и BVP415 HGB.

Первым делом перед выполнением расчета определяется необходимый средний уровень освещенности для каждой зоны. В соответствии с требованиями FIFA, для игрового поля средний уровень освещенности должен быть более 2 000 лк. Для зрительских трибун нет четко прописанных норм освещения. Их освещенность должна быть не менее 10 % от средней освещенности игрового поля. В то же время освещение трибун не должно быть слишком ярким, чтобы отвлекать игроков на поле. Поэтому возьмем освещенность для зрительских трибун в пределах 10 – 15 % от средней освещенности игрового поля. Затем для каждой зоны по исходным данным рассчитывается число светильников, необходимых для получения выбранного уровня освещенности.

При проверке расчетов использовалось программное обеспечение DIALux. С его помощью было определено точное количество рядов и светильников, для достижения наибольшей равномерности освещения каждой зоны. В программном обеспечение DIALux, для расчета освещения, были использованы светильники PHILIPS MVF404 с КСС однотипными КСС светильников BVP425 HGB и BVP415 HGB соответственно.

В качестве примера рассмотрим расчет освещения игрового поля.

Исходные данные для расчета игрового поля:

- длина (А) = 116 м; ширина (B) = 85 м; высота (Н) = 45 м;

- коэффициент отражения потолка ρ_п = 0,1;

- коэффициент отражения стен ρ_с = 0,1;

- коэффициент отражения рабочей поверхности ρ_р = 0,1;

- нормируемая освещённость E_норм = 2 000 лк;

- коэффициент запаса светодиодного светильника Kз = 1,4;

- тип кривой силы света – K-1;

- высота рабочей поверхности h_р = 1 м;

- свес светильников h_с = 0 м;

- коэффициент неравномерности освещенности для светодиодных светильников z = 1;

- световой поток одного светильника BVP425 HGB, Ф_лр = 202 000 лм.

Вначале определяется высота от условной рабочей поверхности до светильника:

H_p = H − h_p − h_c = 45 − 1 − 0 = 44 м.                                                             (1)

Расстояние между светильниками в ряду или рядами светильников находится из отношения L/H_р, которое для ламп с КСС – К-1 равняется 0,4:

L = 0,4 · H_р = 0,4 ∙ 44 = 17,6 м. (2)

Расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены:

l = (0,3 … 0,5) ∙ L = 0,3 ∙ 17,6 = 5,28 м.                                                          (3)

Далее производится расчет числа рядов светильников:

          (4)

а также числа светильников в ряду:

                                         (5)

Пересчитываются реальные расстояния между рядами светильников:

                                                          (6)

и между центрами светильников в ряду:

                                                       (7)

Проверяется выполнение условия :

                                                                      (8)

Значение не входит в допустимые пределы, значит число рядов или светильников выбраны не верно. Если полученное значение не подходит, то изменяется число рядов или светильников, по правилу:

 < 1, то  или R+1, а если   > 1,5, то  или R-1.

Увеличиваем число рядов на один (R = 6) и пересчитываем L_B:

                                                         (9)

Проверяется выполнение условия :

,                                                                    (10)

полученное значение входит в допустимые пределы.

Общее количество светильников в зоне:

                                                   (11)

Далее ведется светотехнический расчет помещения методом коэффициента использования.

По справочным данным коэффициент запаса берется равный , индекс помещения рассчитывается по формуле:

                                                       (12)

Коэффициент использования берется из таблицы для кривой силы света    К-1 и коэффициентов отражения потолка 10 %, стен 10 % и рабочей поверхности 10 %:

                                           (13)

Коэффициент неравномерности освещенности для светодиодных светильников z = 1.

При расчете светового потока, требуемого от одной лампы, возьмем нормируемую освещённость зоны E_норм = 2 000 лк.

Определяется расчетное значение светового потока, требуемого от одной лампы:

     (14)

Делаем проверку полученных расчетных данных используя программное обеспечение DIALux. В программе задаем среднюю освещенность 2 000 лк и рассчитываем предложенный вариант.

В настоящий момент не существует прожекторных светильников с таким световым потоком. Из проверки видно, что если пытаться использовать светильники с таким большим световым потоком, то освещение получиться слишком неравномерным. Поэтому делаем перерасчет освещения под самые мощные светильники нового поколения BVP425 HGB доступные на рынке, мощностью 1471 Вт со световым потоком 202 000 лм.

Список литературы:

1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. М.: ИП РадиоСофт, 2010. - 384 с.
2. Кропочева Л.В, Комар В.Н., Иванова Е.A. Принципы формирования энергосистемы и перспективы ее развития: пособие. -Гродно: ГрГу,2015. -39 c.
3. Козловская В.Б., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электрическое освещение: справочник. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 255 с.
4. Коробач А.Д. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОБЪЕКТА. // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2(73). URL: https://sibac.info/archive/technic/2(73).pdf (дата обращения: 21.05.2020)