走进信能 聚焦“气膜馆照明”

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聚焦“气膜馆照明”...

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气膜建筑区别于传统建筑的结构形式和建筑理念，将航空力学、建筑学、美学、材料学、环保节能及智能控制技术有机的融合在一起，是21世纪建筑科技发展的重大突破。气膜建筑是一种可以在较短的时间建造出来的、节约建筑材料和运营能耗的新型建筑。随着科技的发展尤其是材料学的发展，气膜建筑的应用越来越广，现在大跨度气膜建筑在世界各地被广泛采用。

气膜属气承式膜结构，它采用优质的建筑纤维膜材做为建筑“外壳”，由一套智能化的机电设备向气膜建筑内部送风并形成正压，通过室内外的气压差将“外壳”支撑起来，形成建筑物主体，室内无需任何框架或梁柱支撑。气膜建筑的组成一般包括膜体、锚固系统、照明系统、进出门系统、机械控制系统、保温系统、空调采暖系统等。可根据使用需求配备PM2.5过滤系统、智能管理系统、钢缆系统等。

气膜建筑具有空间利用率高、建设周期超短、维护运营简单、安全环保节能、空气质量可控、移动重复利用等特点。现在已在体育场馆等广泛采用。

气膜馆由于是全封闭式建筑，必须全天开启照明系统。现阶段使用较为普遍的光源有1000W（400W）金属卤化物灯。其安装方式多数是在气膜上方悬挂。很多场馆反映，使用这类光源的照明现场，馆内的球场灯光存在色漂移、照度低、功率大、灯具维修率高等缺点。一般场馆的高度都在12m以上空间，维修难度较大。LED作为第四代照明光源，具有光效高、显指高、能效低等优点，LED应用在气膜馆优势明显。但LED使用在气膜场馆内也许考虑以下几个问题。

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林若慈，1963年毕业于哈尔滨工业大学，同年分配到中国建筑科学研究院物理所工作。2008年负责组织第29届奥运全部体育场馆及设施的采光照明工程检测和验收工作，参加“水立方”光环境、“奥运中心区地下车库”采光等4个科研项目。

担任中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院研究员技术专家，中国照明学会教育与培训工作委员会顾问，住建部绿色建筑评价标识专家委员会委员等。主要从事建筑采光照明、检测等工作。任职期间负责或作为主要参加人共完成科研课题和技术项目数十项，获部级奖4项，院级奖10余项，在国内外共发表论文数十篇，合著书6本。 主编和参编过多项国家和行业标准。

Q:由于气膜结构的特殊性，特别是高度按弧线变化，气膜馆更适合采用间接照明还是采用直接照明？

林若慈：不论何种建筑形式，一般不推荐间接照明方式，只有在照度要求不高，或要求高舒适度，及追求某种照明效果时宜采用间接照明，气膜结构虽然能反射一部分光，但这部分光是很有限的。

Q:气膜馆吊装反射灯具的发光角度和吊装高度对地面照度的影响？由于气膜结构的特殊性，对灯具重量的要求？

林若慈：气膜结构自重轻，不宜在顶部吊装重的灯具。另外，气膜有较好的透光性，顶部装灯还会遮挡外部射入的光线。

Q:气膜馆侧装灯具，灯杆需贴合气膜弧形结构，在灯杆结构上有什么建议？

林若慈：对于高度较低的气膜馆，宜采用灯杆、侧面布灯的方式，灯具的投射角度取决于灯具的配光，以保证被照区域的照度均匀度。沈冬冬，工学学士，从事电气设计，专业院总工程师助理、总监助理，高级工程师，东华大学在读MBA。2013年获得上海市优秀青年突击队队员，现任上海市绿色建筑协会绿色建筑标识评审专家、上海电气工程设计研究会会员。

Q：由于气膜结构的特殊性，特别是高度按弧线变化，气膜馆更适合采用间接照明还是采用直接照明？

沈冬冬：气模建筑为气承压式膜结构建筑，具有自然穹顶构造，建设周期短，可重复利用等重要特点。作为功能设计之一的照明设计应充分尊重建筑的特点，更有利于其建筑特点的发挥。基于以上原则，在现阶段，我认为，气膜馆更适合采用间接照明，具体原因如下：1.间接照明比直接照明在自然穹顶构造上，更简单易用，减少了设计难度。2.间接照明比直接照明在膜结构建筑安装与调试上减少了匹配难度，更能发挥其建设周期短的特点。3.独立于建筑安装的间接照明比直接照明更有可重复利用的特点。

Q：气膜馆吊装反射灯具的发光角度和吊装高度对地面照度的影响？由于气膜结构的特殊性，对灯具重量的要求？

沈冬冬：LED照明的光强仍有很大的发展潜力，在以后LED照明成为主流灯具后，发光角度和吊装高度问题均可以有效解决。在LED进一步发展后，可以期待它与膜结构一体化成型，从而彻底解决灯具吊装及重量问题。

Q：气膜馆侧装灯具，灯杆需贴合气膜弧形结构，在灯杆结构上有什么建议？气膜馆照明的其他注意事项？

沈冬冬：建议灯具独立安装。其他注意事项：1.需注意灯具发热，对膜结构的影响。2.需注意灯具设计的可重复利用问题。北京信能阳光新能源科技有限公司总经理  张艺觉

张艺觉，毕业于首都师范学院。跳水运动员出身，曾修跳水、排球（二传手）、跳伞等运动。现任中国照明学会咨询工作委员会委员、北京信能阳光科技有限公司总经理，主导公司照明产品研发及照明项目设计实施。2014年曾受邀参与《体育场馆照明设计及检测标准》的修订，主要以LED灯具在体育场馆应用的方向提供参考意见。

Q:由于气膜结构的特殊性，特别是高度按弧线变化，气膜馆更适合采用间接照明还是采用直接照明？

张艺觉：由于气膜结构的特殊性，特别是高度按弧线变化，给灯位选择、安装高度选择都带来了很多困难。在适合安装灯具的位置，高度都比较低，因此普通安装很难达到照明所需要的投射角，从而带来较大的眩光问题。

考虑到这些因素，气膜的表面多采用白色膜结构，反射率多在70%～80%左右，我公司专门研发了适合此类结构的间接照明系统，采用间接照明更适合气膜馆的照明。由于间接照明灯光不是直接投向场地，所以没有直接投射到运动员眼睛的光线，可以获得良好的眩光控制效果。且灯光投向弧形气膜，由于漫反射效应，光线会从各个角度反射至场地，因此场地会接受到各个方向的光线从而得到比普通照明更清晰的图像。同时因为光线不是从特定几个方向投向场地，所以场地基本没有运动员及其他设备的影子。

Q:气膜馆吊装反射灯具的发光角度和吊装高度对地面照度的影响？由于气膜结构的特殊性，灯具重量的要求？

张艺觉：气膜吊装灯具是采用灯光反向照射气膜表面，灯具的发光角度和吊装高度对地面的照度是有一定影响，光线通过膜表面反射到地面上。灯具的发光角度大，不利于光线反射到地面，角度小，气膜顶部会形成亮斑，产生眩光。我公司经过计算和现场测试，结合气膜馆常规灯具的间距和吊装高度，研发的吊装气膜灯可调整灯具的发光角度。在保证地面照度的情况下，气膜顶棚不会出现暗区和眩光。

气膜灯具吊装高度对地面的照度有一定的影响，原金卤灯由于随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常，光源表面温度极高，长时间靠近气膜表面会产生变化，故原金卤灯吊装高度多在2m左右位置。LED是将电能转化为可见光的固态的半导体器件，灯具表面温度低，经过计算和测试，灯具的吊装高度可提升到1m左右，更利于光的折射，提高地面照度。

气膜由一套智能化的机电设备向气膜建筑内部送风并形成正压，通过室内外的气压差将“外壳”支撑起来，形成建筑物主体，室内无任何框架或梁柱支撑，气膜吊装灯具由于气膜馆结构的特殊性，在灯具重量上有严格控制，灯具的重量不可超过3kg。

对于LED灯具来说散热问题是决定灯具寿命的重要因素，灯具的散热必须通过足够的热沉和散热面积来支撑，灯具的热沉和散热面积又跟灯具的重量紧密联系在一起，最终我公司从光源、新型散热材料、生产工艺和灯具的使用环境每个细节进行考究，经过长时间设计研发测试，我公司专门研发了适合此类结构的间接照明系统，功率300W，重量3kg。达到气膜照明灯具的技术要求。

Q:气膜馆侧装灯具，灯杆需贴合气膜弧形结构，在灯杆结构上有什么建议？

张艺觉：气膜馆由于为特殊场地，有一些特殊需求，一些气膜馆采用侧装式灯杆，如游泳馆、卡丁车馆等。气膜为弧形结构，侧装灯具的灯杆多为弧形，在灯杆的设计上需注意：灯杆地基要牢靠（在条件允许的情况下，尽可能采用预埋地基）；弧形杆做到以地基为圆心，做到上下有一定角度调整余量，充分保证灯具离气膜内侧具有70cm～80cm间距。案例一1  项目背景

北京中央林间网球馆·罗马湖气膜网球馆位于北京市顺义区后沙峪罗马环岛北100米路西，中央林间网球学校成立于2008年4月，主要从事网球学校和网球俱乐部的组织和经营。在网球学校的经营方面，以网球教学为主，借鉴国外的优秀管理理念和运营手段，以正规化、科学化的教学方法，向广大网球爱好者提供一个理解网球文化，享受网球乐趣的场所。

罗马湖气膜网球馆面积3000m²，中心高度12m，场馆内有4块标准网球场。场地主要为业余比赛和专业训练使用。场地照明采用气膜表面漫反射原理，原灯具采用40盏1000W金卤灯，由于原灯具损坏率高，灯具能耗高，甲方为提供更好的照明环境，对场地灯光进行改造。

2  照明设计

网球场照明设计之初，根据《JGJ 153-2007体育场馆照明设计及检测标准4.1.17-网球场地的照明标准》照明标准，结合场馆方面需求进行分析，照明标准定为训练和娱乐要求，场地照度为500LUX；均匀度：0.7。

设计师对场地进行勘察，对场馆进行照明分析，决定采用我公司研发的新型LED气膜吊装灯具，进行一比一替换。灯具的吊装长度缩小至1m，更利用与光线的折射。

3  照明效果

最终LED照明方案，灯具吊装长度1m，灯具数量40盏，灯具型号RT690HB 300W，球场主赛区平均照度521lx，均匀度0.87，眩光指数≤10，整体方案较传统灯原方案节能70%。使用寿命大大增加，满足甲方的照明需求，甲方对照明效果非常满意。

案例二1  项目背景

北京信息科技大学小营校区位于北京市清河小营东路12号，中国电力科学研究院正对面。原隶属北京机械工业学院，现主要有人文社科学院的传播学专业和行政管理专业、经管学院与信管学院，占地约40万平方米。

气膜馆体育馆位于校区大门入口处左侧，为室内大学生活动中心，校方为了给学生提供健康、舒适的运动环境和健身服务，对活动中心进行了改造，采用防雾霾，温度、湿度等可调的气膜结构。场地面积：50m×25m，运动场实际面积：35m×25m，场地高度：12.5m。场地照明采用气膜表面漫反射原理，原灯具采用15盏1000W金卤灯，由于原灯具损坏率高，已严重影响活动中心的正常上课和业余活动。故校方觉得对场地灯光进行改造。

活动中心内包含羽毛球场6块、乒乓球台3块和其他系一列健身设施。（见图2）

2  照明设计

羽毛球场照明设计之初，根据《JGJ 153-2007体育场馆照明设计及检测标准4.1.3-羽毛球场地的照明标准》照明标准，结合北京信息科技大学校方需求进行分析，照明标准定为训练和娱乐要求，场地照度为300LUX；均匀度：0.5。

北京信息科技大学室内活动中心建造之初是为学校师生提供健康舒适的健身乐园，满足课堂教学和业余体育活动，场地照明为一般的娱乐及训练要求。考虑到气膜结构的特殊性，特别是高度按弧线变化，给灯位选择、安装高度选择都带来了很多困难。在适合安装灯具的位置，高度都比较低，因此普通安装很难达到照明所需要的投射角，从而带来较大的眩光问题。

考虑到这些因素，最后采用适合此类结构的间接照明系统。灯具安装位置在球场两侧，安装高度：4.5m，灯杆数量：5基，灯具数量：17盏。灯具采用窄光束角高纯度铝膜反射器，大大提高了光输出效率及防眩光效果，确保运动员在运动过程有一个舒适的视觉效果。

由于间接照明灯光不是直接投向场地，所以没有直接投射到运动员眼睛的光线，可以获得良好的眩光控制效果。且灯光投向弧形气膜，由于漫反射效应，光线会从各个角度反射至场地，因此球体会接受到各个方向的光线从而得到比普通照明更清晰的图像。同时因为光线不是从特定几个方向投向场地，所以场地基本没有运动员及其他设备的影子。

3  照明效果

最终LED照明方案，灯杆高度4.5m，灯杆数量5基，灯具型号RT410FL-S 200W，灯具数量：17盏，球场主赛区平均照度330lx，均匀度0.87，眩光指数≤10，整体方案较传统灯原方案节能72%。使用寿命大大增加，满足甲方的照明需求，甲方对照明效果非常满意。     

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