四川省成都市某羽毛球体育运动馆
400W金卤灯球场灯光节能改造工程简析
成都市某羽毛球场馆,对原球场灯光400W金属卤化物灯(400W金卤灯)实施照明节能工程改造。体现了体育运动场馆照明,一要明亮、清晰、舒适,二要节能省电的科学理念。
有哲人箴言:他人的成功案例与经验,是福惠后来之人的明灯。羽毛球体育运动场馆照明,球场灯光成功的照明节能工程,亦是如此。
该羽毛球场馆照明改造案例,涵盖了体育运动场馆照明,球场灯具布光方案、球场灯光应该具有的光色品质,两部分内容。供业界人士参考。
一、羽毛球馆面积、高度、羽毛球场地片数、排列模式
1、羽毛球场馆面积、高度。四川省成都市某羽毛球体育运动馆,场馆宽约30米、长约45米,面积在1400平方米左右。羽毛球馆高度10米左右。
2、场馆内羽毛球场地片数、排列模式。成都某羽毛球体育运动馆内,共设计有12片羽毛球场地,按照3列 * 4排的阵列布置。
二、羽毛球场馆照明原球场灯具及存在弊端。
成都市某羽毛球运动馆照明的球场灯光,原设计使用的是400W金属卤化物灯(400W金卤灯)。因400W金卤灯的技术性能和品质原因,羽毛球场地的照明质量与效果存在以下弊端。
1、程度较为严重的的眩光危害:由于400W金卤灯光谱能量分布结构,存在眩光能量。由于羽毛球是多方向、多角度的在飞行。由于打球的运动员,是多角度、多相向运动的。
所以,打球的运动员经常在某个位置、某个方向、某个角度,感觉到球场灯光的光线刺眼、晃眼,场地灯光眩目。只看到空中一块耀眼的光幕,看不到空中飞行的羽毛球体。
并且,打球的运动员在角度、方向、位置转换后,眼睛尽管避开了球场灯光的眩光能量。但是,仍存在短暂时间内的“视觉黑”和视觉恢复时间较长的现象。严重影响打球的时效性和准确性。
球场灯光,眩光能量产生的眩光危害,运动员反映较为强烈,意见很大。对羽毛球体育运动馆经营,带来较大负面影响。
2、存在程度严重的频闪效应危害:因为400W金卤灯,是50周工频交流电直接驱动发光,球场灯光频闪波动大。因为,400W金卤灯,其频闪能量是球场灯光中最严重的。因为,羽毛球体在空中飞行,是球体既做自旋运动又做抛物线运动的复合运动。因为,羽毛球体的自旋角速度和抛物线运动速度,是随机变化的。
所以,一旦羽毛球体的自旋角速度和抛物线运动速度,与400W金卤灯的频闪频率形成谐振时,就会产生严重的频闪效应危害。
表现主要有两种:第一是,羽毛球馆空中飞行的羽毛球体,视觉影像不是一个羽毛球体在飞。而是在前面羽毛球的后面,有几个羽毛球体形成一个小尾巴串,一起在空中飞行。羽毛球体空中飞行轨迹不真实,空中定位不准。挥拍打球,出现空打现象。
第二是,严重的频闪能量作用于人眼,导致感光调节肌频繁的调节,形成视觉神经疲劳。
球场灯光的频闪效应危害,导致的视觉疲劳危害,是一直存在的。空中定位不准的危害,不是一直出现,但是会经常发生。
球场灯光400W金卤灯的频闪效应危害,在羽毛球场馆经营中,产生的负面效应尽管具有隐形的特点。但是,对于经营效益的影响,是不能不认真对待的。
3、光色铮亮、偏青带蓝光、颜色不真实、有效视觉亮度低:400W金卤灯,光谱分布偏离太阳光的可见光谱结构。球场灯光可见光比例低,显色能力低,有效视觉光效低。场地灯光铮亮铮亮的生冷、刺眼。光色偏青多蓝光,颜色不真实。
400W金卤灯场地灯光,不具有太阳光色纯白、明亮、清晰、舒适的技术品质。尽管羽毛球馆,场地水平照度和垂直照度已经做得很高。但是,球场灯光的明亮度、清晰度、真实度、舒适度都比较低。羽毛球馆视觉照明质量与照明效果很低。
在一个城市中,羽毛球场馆所使用的地胶(地板)、网杆等设施器材,档次质量相差不大,基本一样。唯一能够使羽毛球场馆之间拉开差距的因素,就是球场灯光的照明效果。场地灯光照明质量高,照明效果就好。来打球的运动员,视觉感舒适,打球心情就会舒畅。羽毛球场地每小时的门票价格就会高一点,来打球的人也会越来越多,羽毛球运动馆经营效益好。
羽毛球运动馆照明,使用400W金属卤化物灯做场地灯光,投资不少,电耗很高。但是。球场灯光照明效果跟预期目标相差甚大。较大程度地影响了羽毛球场馆的经营效益。
4、400W金卤灯功率大、电耗高、空调冷负荷加大、经营成本高:
第一、400W金卤灯的实际消耗功率,应该包括电感镇流器功耗和金属卤化物灯泡功耗两部分。400W金卤灯现场实际耗电总功率,会在450W左右,有的高达500W左右。
第二、400W金卤灯消耗的电功率,分成两部分。一部分是启辉点燃过程中直接转化为热能。另一部分通过金卤灯泡转化为光能。光能量在羽毛球场馆内完成照明使命后,通过空间介质转化为热能。所以,400W金卤灯消耗的电能量,最终全部转化为热能量。
第三、羽毛球馆在夏季是必须开空调的。空调要维持馆内一定的温度,是靠消耗电能量实现的。
第四、温度是能量的体现。羽毛球馆内的温度,是场馆内两部分能量的综合体现。第一部分是馆内自然环境热能量表现的自然环境温度,跟季节与天气条件有关联。第二部分是馆内球场灯光转化的热能量,体现出来的温度,跟球场灯光的耗电功率有关联。
第五、正因如此,羽毛球场灯光400W金卤灯,每消耗一度电能量,羽毛球馆的空调冷负荷,就必须相应增加一份电能量。
第六、球场灯光400W金卤灯的耗电费用,加之空调耗电费用,占据羽毛球馆经营管理费用的大部分。高额的耗电费用,大大增加了场馆经营成本。
5、400W金卤灯高温自熄、不能立即重启,严重影响场馆照明:高温自熄是400W金属卤化物灯的物理属性。高温自熄后,不能立即重启,是不争的客观事实。400W金卤灯一旦出现高温自熄,必须等到发光体的温度降下来以后,才能够重新启动点燃。
虽说400W金卤灯高温自熄的现象,不是每一天都一定出现,也不是整个羽毛球馆的灯光,同时全部发生高温自熄。但是,经常出现先后有几盏400W金卤灯,发生高温自熄的现象。
一旦发生高温自熄,因为温度较高、散热较慢,重新启辉点燃的时间还是比较长的。有的时候会严重影响运动打球。
400W金卤灯高温自熄现象无法改变,也很难控制。对羽毛球运动馆经营运行,产生了较大程度的负面影响。
三、采用6U-50W大功率节能灯直接替代400W金卤灯改造球场灯光
成都市该羽毛球体育馆,经认真调研论证,在2005年5月份,选用体育运动场馆照明专用,无眩光和频闪效应危害球场灯光。青岛法兰克6U--50W高频率大功率节能灯,共计69套。保持球场灯具高度不变,直接替代原来400W金卤灯,实施羽毛球馆照明节能改造。
(一)、球场灯光改造,功率替代比例、节电率。
因该羽毛球馆球场灯光控制布线的原因,不便于现场测量计算球场灯光的实际耗电功率。因尔,在比对实际功率替代比例和实际节电率时。对400W金卤灯和体育运动场馆照明专用无眩光和频闪效应危害场地灯光,青岛法兰克6U--50W高频率大功率节能灯。其功率均按照额定功率值计算。
1、400 W金属卤化物灯总功耗: 400 W金属卤化物灯的总功耗包括光源本身和电感镇流器的功耗。电感镇流器的功耗,相当于光源本身功耗的20%左右。
400W金属卤化物灯总功耗=400 W+(400 W×20%)=480 W左右。节电计算取值480 W。
2 、6U—50W高频率大功率节能灯总功耗:6U—50W高频率大功率节能灯,设计定型额定功率在220V电压状态下,为50W。考虑到现场电压升高的因素,实际功耗还会提高5—10%。6U—50W高频率大功率节能灯,实际总功耗会在55 W左右,节电计算取值55 W。
3、球场灯光节能改造后,现场实际功率替代比例:6U—50 W高频率大功率节能灯,直接替代400 W金卤灯。实际功率替代比例为:55W :480W = 1 W:8.7 W。
4、球场灯光节能改造后,现场实际节电率:大功率节能灯直接替代400W金卤灯后,现场实际节电率=(480W-55W)÷480W×100%=87%。
(二)、羽毛球馆球场灯光改造,布光模式、每盏灯覆盖的平方米数。
成都市该羽毛球运动馆,关于球场灯具如何布局的问题。综合平衡球场灯光高度、场地面积、用灯数量、场地照度值及均匀度等技术参量。经科学论证,方案如下:保持球场灯具,垂直吊挂高度与原来400W金卤灯一样,采用矩阵式布灯模式,均匀布光。
矩阵式均匀布灯(光)模式,具有场地灯光水平照度均匀度高和垂直照度均匀度合理的技术特点。场馆照明无阴影,照明质量高。羽毛球场地布置与调整,灵活随意,不受球场灯光的限制。
该羽毛球场馆,宽约30米、长约45米,面积在1400平方米左右。场地灯光改造,共使用69套球场灯光。平均每盏球场灯,覆盖的平方米数为:1400平方米/69盏灯=20平方米左右。
(三)、每一片羽毛球场地的球场灯数量和每小时耗电费。
1、每片场地用灯5.75套:羽毛球场馆照明,矩阵式均匀布光(灯)模式,用灯数量少,投资节省。成都市该羽毛球馆照明节能改造后,平均到每一片羽毛球场地的球场灯光数量为=69套球场灯/12片场地=5.75套球场灯。
2、每片场地每小时耗电不足一元钱:羽毛球场馆照明,矩阵式均匀布光模式,用灯数量少,耗电量省。成都市该羽毛球馆灯光节能改造后,场馆球场灯光照明耗电功率节省87%,灯光耗电量大幅度地降低。平均到每一片羽毛球场地,每小时的照明电费不到1元钱。
(四)、节省下来的都是纯效益。
因为,场地灯光耗电功率节省了87%,空调冷负荷也随之大幅度减低,空调耗电功率大大降低。因为,羽毛球场馆经营电费,占据经营管理成本的很大一部分。因为,场地灯光照明节能改造,降低了球场灯光耗电量和空调耗电量,节省了电费。因为,众人周知,节省下来的都是纯效益,因此,羽毛球馆经营效益提高。
四、6U-50W大功率节能灯直接替代400W金卤灯有关数据
6U-50W大功率节能灯直接替代400W金卤灯数据列表
实际功率 替代比例 |
实际 节电率 |
布光(灯) 模式 |
平均每片 场地灯盏数 |
每盏灯覆盖 平方米数 |
平均每片场地 每小时电费 |
1 W:8.7 W |
87% |
矩阵式 均匀布光 |
5.75盏/片 |
20.28 平方米 |
每小时 不到一元钱 |
五、羽毛球场馆球场灯光节能改造后照明质量
成都该羽毛球馆,对场地灯光实施照明节能改造后。专门邀请有关专业羽毛球训练队试打,实际验证改造后的照明质量和照明效果。
1、太阳光色,纯白明亮:经几个专业训练队试打反映,改造后的球场灯光,为太阳光色,光色纯白、明亮、舒适。
2、四个光色参量优秀:场馆水平面明亮度和垂直面明亮度、光色真实度、视觉清晰度和舒适度,四个方面的光色参量。都较原来的400W金卤灯的照明效果,有较大幅度的提高。
3、无眩光危害不晃眼:球场灯光不晃眼、不刺眼、不耀眼、不眩目,没有眩光危害。
4、无频闪效应危害空中定位准确:场地灯光稳定平滑不波动,羽毛球体在空中飞行,轨迹不拖尾、不重影,球体轨迹清晰真实。对空中飞行的羽毛球,看的真实、看的准确,空中即时定位准确。挥拍打球,打得着、打得准,不出现打空现象。
5、视觉舒适不疲劳:改造后的球场灯光,没有频闪及频闪效应危害。连续打球运动时间,即是接近半天,人眼视觉也不疲劳。
六、羽毛球场馆球场灯光运行状况
(1)、球场灯光运行状况:自2005年5月份,直接替代400W金卤灯安装完毕开始运行,至2013年9月中旬,历时8年多。69套球场灯光,年故障率低,在百分之一内。年光衰幅度很小。启辉点燃稳定可靠。
(2)、球场灯光使用寿命周期:该羽毛球体育馆,在历时8年多的时期内。先后陆续、分批将69套球场灯光更换了一遍。球场灯光启辉点燃寿命周期,有的基本上在4--5年左右,有的基本上在5--6年左右。
实际状况是,成都市该羽毛球馆,替代400W金卤灯节能改造时,初装一遍球场灯光,是69套球场灯具。在历时八年多的照明周期中,在启辉点燃四至七年的时间里,分批更换了一遍,使用69套球场灯光。
(3)、继续稳定可靠地启辉点燃:至2013年9月中旬,电话跟踪询问,成都市该羽毛球体育运动场馆经理反馈信息为:更换后的69套,青岛法兰克无眩光危害和无频闪效应危害,体育运动场馆专用6U--60W高频率大功率节能灯,全部能够可靠地启辉点燃,运行稳定,继续使用。技术支持电话:1526 525 8265。1357 326 2961。1360 630 6833。
作者简介: 韩俭荣。专注于气体放电等离子体物理和固体发光理论及技术研究,着力于国学文化与儒释道研修。现服役于青岛法兰克微电子有限公司总工程师职位。自主研发、设计、生产,体育运动场馆照明专用球场灯具:无眩光危害和无频闪效应危害,6U—60W高频率大功率节能灯。