解码智慧冬奥｜罗涛：创新节能照亮“冰立方”

解码智慧冬奥｜罗涛：创新节能照亮“冰立方” 字体： 小 中 大 分享到： 解码智慧冬奥｜罗涛：创新节能照亮“冰立方” 2021-11-17 09:13:54 来源：新华网

新华网北京11月17日电(赵、)北京2022年冬奥会期间，国家游泳中心(以下简称“水立方”)将变身“艾斯·库伯”，成为冬奥会冰壶和轮椅冰壶的比赛场地。对于冰壶比赛来说，场地的光环境效果将直接影响到比赛能否顺利进行，运动员的竞技状态，技术水平的发挥以及最终的比赛成绩。

“国家游泳中心冰壶环境与节能关键技术研究”作为北京市科委重点项目，项目负责单位为国家游泳中心，中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究所承担并完成光环境研究。近日，中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究所罗涛博士接受新华网专访，讲述了双碳背景下，大功率LED照明如何满足冰壶比赛的要求，以及如何让水立方在不同工况下节能高效运行。

结果直接应用于工程实践。

据了解，该项目是北京市科技计划项目“国家游泳中心冰壶环境与节能关键技术研究”的子项目，起止时间为2017年1月至2019年12月。

中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究所罗涛博士，新华网，周晶洁摄

本项目的主要研究目标是根据水立方的光环境、冬奥会的特点和冰场改造的要求，提出大功率LED照明产品的技术指标，解决LED照明应用的关键技术问题，形成冰场高水平体育赛事LED照明的应用技术方案，为项目实施提供指导。同时，考虑到赛后应用的要求，场馆照明方案应满足游泳、跳水比赛及赛后各项活动的彩电转播要求。

据罗涛介绍，该课题主要集中在五个方面:冰上场馆大功率LED照明产品关键技术指标研究、比赛场馆照明设计方案研究、智能照明控制与节能关键技术研究、冰上场馆自然采光与节能关键技术研究、冰上场馆多功能照明控制关键技术研究。同时，本项目的研究与国家游泳中心冰壶场馆照明改造项目同步进行。本项目成果直接应用于工程实践，在产品招标、照明设计、系统调试、最终验收全过程的各个阶段提供相应的技术支持。改造后的场馆照明既能满足冬奥会的要求，又能兼顾赛后运行，达到可持续设计的目的。

针对这个项目给项目组带来的挑战，罗涛认为:首先，水立方是现有场馆，原有的建筑布局和步道主要满足游泳、跳水等水上运动的灯光需求。在满足上述条件的同时，要达到冰壶比赛的要求，难度相当大；其次，在满足光环境的同时，也要实现赛中和赛后节能和综合利用的要求。要满足冰雪水上运动赛后的照明需求，需要提供一套灵活的、适应性强的解决方案。第三，大功率LED在国内高水平场馆还没有应用，没有参考，建设时间紧，对课题组来说也是一个不小的挑战。

“经过课题组的研究，在水立方的大力支持和相关单位的配合下，终于圆满完成了这项任务。本项目成果直接应用于国家游泳中心冰壶场馆照明改造工程。经现场测试，各项照明指标满足冬奥会和电视转播要求，得到了奥运转播机构OBS专家和冬奥组委的充分肯定，为2022年冬奥会提供了重要的技术支撑。研究成果中照明产品的性能要求和超高清转播的技术要求被国家标准《LED体育照明应用技术要求》采用，为其他场馆的建设提供了参考，特别是对高水平体育照明的实践起到了重要的指导作用。”罗涛说。

首次提出了适用于冰壶领域的大功率LED灯的性能评价指标。

随着LED照明技术的快速发展，LED已经广泛应用于普通照明，完全取代传统照明是大势所趋。国际冰壶联合会也推荐使用LED。然而，大功率LED能否应用于高水平体育赛事的现场照明，从成熟度来看，还有很多问题需要研究和解决，尤其是在光电性能、散热、色彩一致性、谐波和频闪等方面。，以及如何在这种高空房间和高水平的体育赛事中达到良好的光环境效果，都是需要研究的。

据罗涛介绍，体育照明需要关注运动员和裁判员、观众以及场馆内电视转播的需求。其中，冰壶比赛对场地照明的基本要求包括以下几个方面:一是冰面照明水平高，尽可能均匀，无反射眩光，以便运动员和裁判员准确判断和正常比赛；二是有足够的垂直照度，保证运动员和裁判员的现场眼神交流，满足观众观看比赛的要求；三是避免眩光，保证正常比赛和竞技水平；第四，在以上的基础上，垂直照度、均匀性、眩光、显色性也要满足电视转播的要求。

研究表明，在高色温、高照度的条件下，可以提高运动员的兴奋性，从而保证其竞技状态和技术水平。同时，照明水平足够高且均匀也是比赛公平性的基本要求。本课题基于冰壶场馆的照明需求和国家游泳中心的建筑特点，对大功率LED照明产品的控光特性、光电显色性能、散热、光衰减、谐波和频闪性能进行了实验研究，首次提出了适用于冰壶场馆的大功率LED灯具的性能评价指标，为相关标准的修订奠定了基础。

“良好的光环境不仅能保证比赛的顺利进行，运动员应有的水平，还能保证电视转播的效果，让全球亿万观众欣赏到精彩的比赛。”罗涛说道。

照明达到节能和可持续设计的目标。

除了高水平冰壶比赛对场馆灯光效果的高要求外，场馆灯光方案还要考虑水立方的赛后应用。对此，课题组提出了合理的照明设计，保证冰壶比赛用灯在游泳比赛模式下使用，无需调整灯位；提供智能照明控制方案，可实现模式的快速切换，可与表演照明和景观照明联动，满足赛后冰水双模式、彩电转播及赛后各种活动的要求。

据介绍，在场地照明方案设计中，课题组研究了冬夏项目场地转换的运行模式和控制策略，首次同时满足水上运动和冰上运动的需求，使水立方在服务2008年北京奥运会后，也能服务2022年北京冬奥会。

目前双碳背景下，节能运行是核心内容。研究团队通过多次优化方案，实现了赛中和赛后的综合利用，即通过一键切换，实现不同模式之间的转换，实现节能高效运行。同时，利用动态变参数光热性能模拟和太阳能全光谱优化选择技术，通过光热优化和照明协同设计研究，提出了优化地下溜冰场整体性能的被动式节能设计方法。

“首先要保证大功率LED投射灯的产品性能，尤其是光学性能。具体来说，主要包括配光合理(即配光合理)、显色性好、光输出稳定；其次，好的灯光设计是核心内容。根据大功率LED的特点，结合场地要求和道路设置，优化灯具选择，合理布置灯具，以最少的灯具数量达到最佳的照明效果。最后，要充分利用智能照明控制的优势，保证高效经济的运行。通过研究，这个项目节能率超过60%。”罗涛说。

值得注意的是，罗涛研究团队作为国内最早开展体育照明系统研究的专业团队，不仅完成了《体育场馆照明设计与测试标准》、《LED体育照明应用技术要求》等国家和行业标准的制定和修订，还开发了具有国内领先水平的检测设备，如体育照明眩光检测设备，并用于横滨国际综合竞技场照明工程的眩光检测和改善。完成了2008年北京奥运会北京所有场馆和部分京外场馆以及广州亚运会和深圳大运会所有场馆的亮灯检查。配合体育总局训练局完成篮球、游泳跳水、体操、田径、举重等场馆的LED照明改造。

“目前，我们正在全力调试和测试北京和张家口冬奥会场馆的2022年北京冬奥会照明系统。”罗涛说。

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