thiết kế chiếu sáng sân vận động QUY NHƠN

LỜI NÓI ĐẦU
Ánh sáng là vấn đề đặc biệt quan trọng trong đời sống. Ngoài việc chiếu
sáng bằng ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng nhân tạo đóng vai trò chủ chốt. Lịch
sử của chiếu sáng nhân tạo được chia ra làm hai giai đoạn: Giai đoạn trước
khi có đèn điện và giai đoạn sau khi có đèn điện. Giai đoạn trước khi có đèn
điện thì loài người chiếu sáng ban đêm bằng bếp lửa, nén, đèn dầu hỏa.. vv.
Những nguồn sáng này có ánh sáng yếu, hiệu suất thấp. Từ khi nghành điện
ra đời và đến nữa thế kỷ XIX những ngọn đèn điện đầu tiên được sáng chế,
nhưng hơn một trăm năm gần đây đèn điện mới được phát triển không ngừng
với những tiến bộ vượt bậc, mở ra một kỷ nguyên văn minh mới cho loài
người. Lúc đầu con người chưa quan tâm lắm đến chiếu sáng cũng như tính
mỹ thuật và thẫm mỹ. Khi đời sống được nâng cao thì nhu cầu của họ càng
cao, nhất là khi sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá phát triễn mạnh
như ngày nay, các đô thị, khu công nghiệp, xa lộ, công trình thể thao càng
phát triễn nhanh chóng . Việc chiếu sáng các công trình phải được thiết kế
theo đúng các tiêu chuẩn, đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật đem lại thẫm mỹ
cho công trình kể cả nội và ngoài thất, chiếu sáng tạo nên vẻ đẹp ban đêm cho
thành phố.
Việc thiết kế chiếu sáng cho các công trình thể thao ngoài trời nói chung
và sân vận động nói riêng đòi hỏi người kỹ sư thiết kế chiếu sáng phải đặc
biệt quan tâm đến các yếu tố về kỹ thuật và thẫm mỹ của công trình.
Sau thời gian làm việc được sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong
khoa, bạn bè cùng lớp và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy TS.Nguyễn
Ngọc Mỹ em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài “ Thiết kế
chiếu sáng trung tâm thể thao thành phố Quy Nhơn”.
Trong suốt thời gian làm việc dưới sự chỉ dẫn trực tiếp của thầy


TS Nguyễn Ngọc Mỹ, em đã hình dung được từng bước cụ thể trong công
việc của người thiết kế, cũng như vận dụng được những kiến thức đã học, học
hỏi thêm ở Thầy, ở bạn những kiến thức quí báu và tìm hiểu sâu hơn trong

lĩnh vực chiếu sáng để trang bị cho mình một kiến thức cần thiết cho công
việc sau này. Tuy nhiên vì kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án của em còn
nhiền sai sót và hạn chế. Em rất mong được sự xem xét và chỉ bảo của các
Thầy Cô.


MỤC LỤC
TRANG
Lời nói đầu ..........................................................................................................01
Chương I: Tóm tắt cơ sỡ kỹ thuật chiếu sáng......................................................03
1.1. Các đại lượng đo ánh sáng ...........................................................................03
1.2. Cấu tạo và những đặc tính của thiết bị chiếu sáng. .....................................09
Chương II: Thiết kế chiếu sáng sân vận động ....................................................14
2.1. Phương pháp thiết kế chiếu sáng sân vận động ..........................................14
2.2. Lựa chọn phương án chiếu sáng ..................................................................21
2.3. Thiết kế chiếu sáng sân vận động ................................................................24
2.4. Tính toán độ rọi trên sân..............................................................................28
2.5. Tính chiếu sáng tăng cường bằng đèn pha khán đài.....................................38
2.6. Tính toán độ rọi tại các điểm do đèn pha khán đài gây ra............................39
2.7. Độ rọi trên sân do toàn bộ hệ thống đèn pha gây ra.....................................41
2.8. Các số liệu ban đầu và kết quả tính toán ....................................................42
Chương III: Thiết kế chiếu sáng sân quần vợt.....................................................44
3.1. Lựa chọn phương án chiếu sáng...................................................................44
3.2. Thiết kế chiếu sáng sân quần vợt..................................................................47
3.3. Tổng hợp các số liệu ban đầu và kết quả tính toán ......................................56
Chương IV: Thiết kế chiếu sáng bể bơi...............................................................58
4.1. Lựa chọn phương án chiếu sáng ..................................................................58
4.2. Thiết kế chiếu sáng bể bơi............................................................................60
4.3. Tổng hợp các số liệu ban đầu và kết quả tính toán ......................................69
Chương V: Thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu ........................................................70

5.1. Phương pháp thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu...............................................70
5.2. Thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu....................................................................72
Chương VI: Thiết kế cấp điện cho trung tâm thể thao.........................................78
6.1. Những yêu cầu chung...................................................................................78


6.2. Chọn phương án cấp điện ............................................................................79
6.3. Tính toán hệ thống cấp điện..........................................................................80
6.4. Tính chọn máy biến áp và máy phát diezen..................................................82
6.5. Tính chọn phần tử cao áp .............................................................................83
6.6. Tính chọn các phần tử hạ áp ........................................................................84
6.7. Chọn dây dẫn từ trạm biến áp về các tủ phân phối ......................................89
6.8. Chọn ống luồng điện.....................................................................................92
6.9. Kiểm tra tổn thất điện áp .............................................................................92
6.10. Chọn tủ phân phối tại các phụ tải ..............................................................95
Chương VII: Các biện pháp tiết kiệm điện năng ................................................97
7.1. Nhận xét chung ............................................................................................97
7.2. Các giải pháp giảm tổn thất điện năng .........................................................97
7.3. Các biện pháp tiết kiệm điện năng ở trung tâm thể thao .............................98
Kết Luận ...........................................................................................................101
Tài Liệu Tham Khảo..........................................................................................102
Phụ Lục..............................................................................................................103


CHƯƠNG I
TÓM TẮT CƠ SỠ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
1.1. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG
1.1.1. Sóng điện từ
Sóng điện từ lan truyền trong không gian vừa có tính chất sóng vừa có
tính chat hạt, cũng giống như mọi sóng khác, sóng điện từ tuân theo các định

luật vật lý.
1.1.2 Ánh sáng
Ánh sáng là bức xạ điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được một
cách trực tiếp.
Ánh sáng có bước sóng  = 380 – 780 nm.
Các ánh sáng có bước sóng vào khoảng  = 555 nm được hiển thị tốt
nhất trên võng mạc của mắt người tại đây có hai loại tế bào :
- Tế bào hình nón có khoảng bảy triệu tế bào, nằm giữa võng mạc cho
ta phân biệt màu sắc của ánh sáng.
- Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần còn
lại của võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng đen, trắng.
- Bước sóng mà mắt người có thể nhận được có bước sóng
 = 380 – 780 nm.
Cc tế
bào

Võng mạc

Thần kinh
thị giác
Hìnhsáng
1 cần quan tâm đến đường cong hiệu
- Đối với người thiết kế chiếu
quả ánh sáng : V().

Hình 2


d

0

A

d
Hình 5

V() - Thị giác ban ngày
V’ ()- Thị giác ban đêm.
1.1.3. Các đại lượng đo ánh sáng và đơn vị đo
1.1.3.1. Gốc khối 
Đơn vị Steradian (Sr).
Góc khối được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích và bình phương của
bán kính. Nó là một góc trong không gian.
Ta giả thiết rằng một nguồn điểm đặt ở tâm O của một hình cầu rỗng
bán kính R và ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình cầu này.

0

R

 S

S

S
R2

K2S

R
Trong đó:
2
S - Diện tích trên mặt chắn trên mặt
KS cầu (m )
R- Bán kính hình cầu (m)
3 gốc khối khi không gian chắn là toàn bộ mặt cầu.
-Giá trị cực Hình
đại của


S
4. .R 2

 4
R2
R2

1.1.3.2 Cường độ sáng I
Đơn vị đo Candela,kí hiệu: (cd):


Cường độ sáng là thông số đặc trưng cho khả năng phát quang của
nguồn sáng .
Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một
bức xạ đơn sắc có tần số là 540.10 12 Hz (  = 555 nm) và cường độ năng
lượng theo phương này là Oát trên Steradian.

d

0
d

A

Hình 4
- Một nguồn phát quang tại 0, phát một lượng quang thông d trong góc khối
d có:
+ Cường độ sáng trung bình của nguồn :

+ Cường độ sáng tại điểm A:
- Cường độ sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác bị loá, khả năng
phân biệt màu sắc cũng như sự vật bị giảm đi, lúc này thần kinh căng thẳng và
thị giác mất chính xác.
1.1.3.3 Quang thông 
Đơn vị đo Lumen (lm).
Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thanh
ánh sáng, được đánh gía bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của
người có thể hấp thụ được lượng bức xạ :
- Quang thông của một nguồn phát ra trong góc khối :


�
I .d 
0

- Quang thông khi cường độ sáng đều ( I = const ):
 = I..
- Quang thông khi cường độ sáng I không phụ thuộc vào phương :


4

I .d
�
0

1.1.3.4 Độ rọi E
Đơn vị lux (lx):
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho mật độ quang thông nhận được trên
bề mặt được chiếu sáng.


E


S

hoặc

lux 

lm
m2

Trong đó:
 - Quang thông bề mặt diện tích nhận được ( lm )
S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng ( m2 )
Khi một mặt phẳng có diện tích S =1 m 2 nhận đươc cường độ sáng một
lượng quang thông  = 1 lm sẽ có độ rọi E = 1 lx.

1.1.3.5. Độ chói
L đơn vị cd/m2:
Độ chói là thông số để đánh giá độ tiện nghi của chiếu sáng, là tỷ số
giữa cường độ sáng và diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một phương
cho trước.
Độ chói nhỏ nhất để mắt nhìn thấy là 10 -5 cd/m2 và bắt đầu gây nên khó
chịu và loá mắt ở 5000 cd/m2 .
1.1.3.6. Định luật Lamber
Khi nhìn ở các góc khác nhau thì độ chói L bằng nhau. Đây là đặc
trưng cho độ phản xạ của vật.
Nếu bề mặt có độ rọi E thì độ chói khi nhìn lên bề mặt:
+ Định luật Lamber:
I

Khi độ sáng do khuyếch tán định luật Lamber được tổng quát :
Trong đó:
: Hệ số phản xạ của bề mặt (<1)
E : Độ rọi (lx) Hình 6
M : Độ trưng (lm/m2)
L : Độ chói ( cd/m2).
1.1.3.7. Tri giác nhìn thấy và độ tương phản


Tri giác nhìn thấy là độ nhạy của mắt với sự tương phản, với sự chênh
lệch tương đối của hai độ chói của các vật cạnh nhau mà mắt có thể phân biệt
được .
Khi quan sát một vật có độ L0 trên một nền có độ chói Lf chỉ có thể
phân biệt được nếu độ tương phản:
Trong đó:
L0 : Độ chói khi nhìn vật

Lf : Độ chói khi nhìn nền
C : Độ tương phản.
1.1.3.8. Độ nhìn rõ và tính năng nhìn
Độ nhìn rỏ là khả năng cảm nhận của mắt khi nhìn nguồn sáng và các
bề mặt được chiếu sáng .
+Tính năng nhìn được biểu diển theo:
C/CS :
Cho phép đánh giá tính năng nhìn.
C/CS = 1: Tính năng nhìn chỉ 10% ( khó nhìn )
C/CS =7.5: Tính năng nhìn được 84% ( nhìn tốt)
C/CS = 12 : Tính năng nhìn là 90% ( khó chịu )
Trong đó:
C: Độ tương phản
CS: Ngưỡng tương phản.
1.1.4. Màu của nguồn
1.1.4.1. Nhiệt độ màu
Để đặc trưng rõ hơn khái niệm về ánh sáng trắng thì người ta gán cho
nó khái niệm về “ nhiệt độ màu “, tính bằng độ Kelvin. Đó là mô tả màu của
một nguồn sáng bằng cách so sánh với màu của một vật đen nói chung được
nung nóng giữa 2000 và 10000 K.

T, 0K
7000
6000

Vùng môi
Trừơng sáng
Tiện nghi

5000

4000
3000
2000
50

100

200

300 400 500 1000 1500 2000
Độ rọi, lx

Hình 7


1.1.4.2. Chỉ số màu của ánh sáng:(IRC)
Chỉ số màu là thông số để đánh giá chất lượng trung thực của ánh sáng
do nguồn phát ra.
+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh màu sắc không trung
thực.
+ I.R.C = 90  100 ánh sáng trung thực.
Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu
I.R.C > 85
Khi tính toán thiết kế các nguồn sáng thì cần phải chú ý đến chỉ số màu.
1.2. CẤU TẠO VÀ NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG
Có 3 cách cơ bản
- Dùng điện đốt nóng các sợi đốt ở nhiệt độ cao
- Dùng phóng điện giữa 2 điện cực để tạo ra các bức xạ
- Kết hợp phóng điện với lớp bột huỳnh quang
1.2.1. Những chỉ tiêu đánh giá ánh sáng và bóng neon


Hiệu suất ánh sáng: P (lm/W)

Nhiệt độ màu:Tm (0K)
Chỉ số thể hiện màu:IRC(Ra)
Tuổi thọ bóng neon
1.2.1.1. Bóng đèn
1. Đèn sợi đốt
a. Cấu tạo
Đèn sợi đốt gồm 3 bộ phận chính: Sợi đốt, bóng đèn và đuôi đèn. Sợi
đốt thường làm bằng dây vonfram, bóng đèn thường làm bằng thủy tinh có
thêm chì, bên trong có chứa khí trơ hoặc thành phần halogen, để tăng hiệu quả
ánh sáng.
b. Các đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Có nhiều loại, kích thước, cấp điện áp, và công suất khác nhau.
+ Chỉ số màu gần bằng 100, màu sắc ấm áp.


+ Quang thông giảm không đáng kể, khi bóng đèn bị lão
hóa cũng chỉ giảm khoảng 15%.
+ Nối trực tiếp vào lưới điện, bật sáng ngay.
+ Gọn nhẹ.
+ Giá thành rẻ.
+ Nhiệt độ màu phù hợp vơi chiếu sáng mức thấp và trung bình.
+ Không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất phát sáng thấp 10  20 lm/w.
+ Với đèn halogen từ 20  27 lm/w.
+ Tuổi thọ thấp 1000h. Đèn halogen 2000h.

+ Tốn điện và phát nóng.
+ Tính năng của đèn thay đổi lớn theo sự biến thiên điện áp nguồn.
- Ứng dụng:
+ Dùng để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng trang trí.
+Thuận lợi cho việc chiếu sáng mức thấp và trung bình ở các
khu vực dân cư.
+ Dùng làm đèn tín hiệu.
+ Sử dụng trong vấn đề đốt nóng và sưởi ấm.
2. Đèn phóng điện
Gồm hai điện cực đặt trong bóng thủy tinh có chứa khí trơ hoặc hơi
kim loại. Để có sự phóng điện phải đặt vào hai điện cực một điện áp U Pd lớn
hơn điện áp định mức của đèn (Udm den) do đó phải dùng chấn lưu (balat) và tắc
te để tạo ra quá trình quá độ.
- Có hai loại chấn lưu: chấn lưu điện cảm và chấn lưu điện từ.
3. Các loại đèn phóng điện
a. Đèn hơi Natri áp suất thấp
Đen có hình ống hoặc chữ U, chứa natri ( khi nguội ở trạng thái giọt)
trong khí neon cho phép mồi. Sau vài phút natri bốc hơi phát sáng có màu da
cam ( = 589  589.6) gần với độ nhạy của mắt (550 nm)
- Đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 190lm/w.
+ Chỉ số màu bằng 0 do sự tỏa tia hầu như đơn sắc.
+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ.


+ Thường dùng chiếu sáng xa lộ, đô thị.
b. Đèn hơi Natri áp suất cao:
Đèn có kích thước nhỏ để duy trì nhiệt độ và áp suất. Được làm bằng
thủy tinh Alumin, thạch anh bị ăn mòn bởi Na . Đèn được đặt trong một bóng
hình quả trứng hay hình ống có đuôi xoáy.

- Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 120lm/w.
+ Chỉ số màu thấp ( Ra  20) tuy nhiên có loại Ra>80.
+ Có nhiệt độ thấp nên dễ chịu ở mức độ rọi thấp.
+ Tuổi thọ đạt tới 10000 giờ.
+ Dùng để chiếu sáng đường phố, bến đổ xe và các công trình thể thao
+ Có màu trắng ấm.
c. Đèn Halogen kim loại:
Là đèn gồm hỗn hợp thủy ngân và halogen kim loại ở áp suất cao.
- Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 95 lm/w.
+ Nhiệt độ màu có 40006000 K, màu rất trắng.
+ Chỉ số màu 6090
+ Tuổi thọ trung bình là 4000 giờ.
+ Đèn dùng để chiếu sáng diện tích lớn như sân vận động, quảng
trường vì có chỉ số màu cao nên có thể truyền hình tivi màu.
+ Nhược điểm của đèn là giảm nhiệt độ màu sau thời gian sử dụng
5001000 giờ, giá thành cao.
d. Đèn huỳnh quang ( đèn ống)
Được cấu tạo là một ống thủy tinh, bên trong có hai điện cực (sẽ
nung hoặc sơi đốt) đặt ở hai đầu ống, phiá trong ống có chứa khí Acgôn và
thủy ngân, phía trong ống có bôi một lớp huỳnh quang để làm phát ra các tia
bức xạ lần hai có bước sóng mắt thường nhìn thấy được. Loại đèn này có
công tăc te và chấn lưu kèm theo.
- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:
+ Hiệu quả ánh sáng từ 6095 lm/w.
+ Chỉ số màu từ 5592.
+ Nhiệt độ màu giữa 28006500oK.
+ Tuổi thọ khoảng 7000 giờ.
+ Ít nóng.

+ Độ chói tương đối ít.
+ Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp khoảng 450C.
+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm.
+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sơi đốt .
+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn.


+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ.
3. Một số loại đèn thông dụng dùng để chiếu sáng diện tích lớn.
a/ Đèn SON – SON/T:
Nhìn bóc tách.
1. Ống phóng điện oxit nhôm trong để có hiệu suất tối đa.
2. Lớp phủ bên trong.
3. Thiết bị giãn nỡ để khữ ứng suất nhiệt trên mối hàng và ống
phóng điện.
4. Điện vào / giá đỡ trên ống phóng điện thẳng hàng.
5. Đầu điện vào / giá xoắn cải thiện đặc tính quang học.
6. Bóng hình ống hoặc elíp bằng thủy tinh bền, ít chịu ảnh hưởng
của khí quyển.
7. Ống phóng giá đỡ.
8. Chất hút khí để giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại
trong quá trình đèn làm việc.
9. Đuôi đèn xoáy E40
b/ Đèn HPI (/T):
Nhìn bóc tách.
1. Vòng cố định khí giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại
cho đèn.
2. Vỏ ngoài hình ống hoặc elip bằng thuỷ tinh bền không chịu ảnh
hưởng của khí quyển.
3. Lớp phủ bên trong.

4. Ống phóng điện thạch anh.
5. Măng sông bảo vệ giá đỡ.
6. Điện vào, giá đỡ.
7. Đuôi xoáy E40.
c/ Bóng đèn huỳnh quang HPL N:
Nhìn bóc tách.
1. Giá đỡ
2. Vỏ ngoài bằng thuỷ tinh bền không chịu ảnh hưởng khí quyển
3. Lớp phủ bên trong
4. Điện vào/ giá đỡ
5. Ống phónh điện thạch anh
6. Điện cực phụ
7. Điện cực chính hoạt tính đặc biệt
8. Điện trở mồi
9. Đuôi xoáy.


CHƯƠNG II
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SÂN VẬN ĐỘNG QUY NHƠN
2.1. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SÂN VẬN ĐỘNG
2.1.1. MỤC ĐÍCH, ĐẶC ĐIỂM VÀ TIÊU CHUẨN CHIẾU SÁNG
2.1.1.1. Mục đích:
Mục đích chiếu sáng sân vận động là tạo ra được độ rọi cần thiết,ánh
sáng trung thực,độ tiện nghi cao giúp cho cầu thủ,trọng tài,khán giả quan sát
tốt nhất quả bóng và đảm bảo truyền hình màu trực tiếp
2.1.1.2. Các đặc điểm và yêu cầu chiếu sáng sân vận động
Sân vận động là nơi thuờng xuyên tổ chức tập luyện thi đấu các môn thể
thao đặc biệt là bóng đá. Vì thế việc thiết kế chiếu sáng cần quan tâm 1 số tiêu
chuẩn sau:
- Độ rọi trung bình theo phương ngang

- Độ rọi thẳng đứng để đảm bảo nhìn rõ quả bóng trong không gian
- Các điều kiện tiện nghi ,độ chói để tránh gây chói mắt
Với cầu thủ và khán giả
- Chỉ số màu của nguồn sáng và nhiệt độ màu của nguồn sáng để đảm
bảo ánh sáng chân thật
- Để đáp ứng yêu cầu đó ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho sân
vận động có sức chứa theo quy chuẩn sau:
Tiêu chuẩn
Độ rọi ngang
trung bình Ehtb
Độ đồng đều của
độ rọi ngang
Độ rọi đứng theo
phương Y, Evy
Độ rọi đứng theo
phương X, Evx
Nhiệt độ mu
Chỉ số mu

Quay camera
≥ 1000

K quay camera
≥ 500

Luyện tập
≥ 200

≥ 0.8

≥ 0.8

≥ 0.8

≥ 1000

≥ 500

≥ 200

≥ 1000

≥ 500

≥ 200

≥ 1000
≥65

≥ 400
≥ 65

≥ 400
≥ 65



2.1.2. CHIẾU SÁNG BẰNG ĐÈN PHA
Việc sử dụng đèn pha có quang thông tương đối tập trung là giải pháp
thực tế duy nhất để chiếu sáng mức cao có ít cột cách xa nhau

Chùm tia sáng được đặc trưng bằng chỉ số phát có các mặt đối xứng là
các mặt của đèn chiếu sáng và giao tuyến xác định trục quang của bộ đèn ,tất
nhiên trục này cũng là trục khai triển đối với các đèn chiếu sáng cùng loại
z
Trục quang

B
Trục cực

0

y

B=0
B<0
B>0
Trong
trường hợp đèn pha,trục quang của đèn làm với pháp tuyến của
x
cực
cực
mặt đất góc tới hoặc góc
nhìn (V) nhưng V<65 cực
Do vậy độ rọi trên mặt sân sẽ phụ thuộc vào chỉ số phát của đèn pha và góc
nhìn V, bằng cách tiến hànhHình
việc 8hiệu chỉnh lần đầu tỷ lệ với quang thông thực
tế cũng như lần hiệu chỉnh thứ hai tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
Lấy hệ toạ độ OXYZ gắn liền với sân, các cường độ sáng do đèn pha
phát ra xung quanh trục quang với một nguồn sáng 1000 lm được cho theo
các phương pháp khác nhau. Biểu diễn trong hệ toạ độ B, , trong đó  là góc

dư vĩ và B là độ kinh được đánh dấu bằng mặt phẳng kinh tuyến chứa trục
quang và trục các cực hay chiều dọc của đèn pha theo hình trên.
Đối với điểm P(x,y) chiều cao của đèn điện, góc nhìn V, độ rọi ngang
trên điểm phụ thuộc vào:
d - Khoảng cách từ P đến đèn:
 - Góc pháp tuyến ở điểm P với phương của cường độ sáng phát


về điểm P:
 - Góc dư vĩ đối với điểm P:
B - Độ kinh với điểm P:
Từ điểm P(x,y) ta xác định được d, , B, tra bảng bộ đèn của nhà chế
tạo ta được cường độ sáng IP phát về điểm P, từ đó ta xác định được độ rọi
ngang ở điểm P đối với nguồn sáng 1000 lx là:
Tính độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao h’ so với
mặt đất được tiến hành tương tự khi coi rằng độ cao : Z’ = Z.
Z’=Z- h’
+Độ rọi thẳng đứng trên mặt có hướng về các âm:
+ Độ rọi thẳng đứng trên mặt có pháp tuyến:
Từ các biểu thức đã xác định suy ra :
E2VX + E2VY = Eh . tg2
Nếu pháp tuyến đối với mặt này theo hướng chân cột đèn (hướng )độ
rọi thẳng góc là:
Khi tính toán độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao
h’ so với mặt đất được tiến hành tương tự khi coi rằng Z’=Z với Z’=Z- h.

X
Z

Hình 9

d
V+

Y


2.1.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Lựa chọn bộ đèn cũng như loại bóng đèn cần sử dụng là đèn halogen
kim loại cao áp, phải cố định khoảng cách tới biên sân cũng như hàng cột để
chọn chiều cao của cột đèn.


y

y

=0
V
y
y1

y0
>0
B>0

R

B=0

P

Chiều rộng

B<0

x
x1

x

Ngoài ra cũng cần quan tâm đến việc thực hiện đèn pha quay xung
quanh trục OZ để cho phép ánh sáng đều trên sân. Góc quay ký hiện R (hình
x0
19) là đường khi quay vào giữa sân và ta gắn cho nó tam diện thuận X0,Y0,Z.
Vị trí của cột so với góc sân gần nhất được ký hiệu bằng các khoảng
cách X1 đến đường
Hìnhbiên
10 ngang và Y1 đến đường biên dọc.
Từ độ rọi trung bình E0và từ hệ số đồng đều U0 ta cũng có thể xác định
được hệ số sử dụng fut bằng cách xác định như tỷ số của quang thông trực
tiếp nhận được (E0,S) với tổng quang thông của các đèn pha.
2.1.3.1. Xác định lưới các điểm tính toán:
Ta chon một góc sân làm góc toạ độ của hệ XYZ toàn bộ các diện tích
mặt sân được chia thành các điểm lưới hình chử nhật theo toạ độ này, tất cả
các điểm này được định vị khác nhau tùy theo các môn thể thao khác nhau.
Để kiểm tra chính xác hơn độ đồng đều trên sân thì số điểm chia phải từ 25
điểm trỡ lên.
Tại mỗi điểm ta phải tính độ rọi của mỗi đèn và sau đó ta xếp chồng độ
rọi của các đèn của các cột gây nên tại điểm đó lúc này ta được độ rọi tại điểm
xét.

y,

y

R

y0

x

0
0’ 2.1.3.2. Quy đổi hệ toạ độ
Khi phân lưới để tính toán thì ta phân theo hệ x,
toạ độ XYZ, nhưng khi
tính theo toạ độ của từng mắt lưới thì ta lại tính trong hệ toạ độ X 0Y0Z, do đó
11 XYZ sang hệ toạ độ X0Y0Z
mà ta phải quy đổi cácx0điểm trong hệ Hình
toạ độ
thông qua hệ toạ độ X’Y’Z.
Đối với hệ toạ độ X’Y’Z ta chọn một cột làm tâm 0’, có trục X’ song
song với trục X và trục Y’ song song với trục với trục Y của hệ trục toạ độ
XYZ. Để chuyển hệ toạ dộ XYZ sang hệ tọa độ X’Y’Z ta dùng ma trận tịnh
tiến.
X’
X
X1
Y’
Y

Y1

Với : X1= Xcột
Y1= Ycột
Để biến đổi hệ toạ độ X’Y’Z sang hệ tọa độ X 0Y0Z ta dùng phương pháp
quay trục tọa độ một góc R.
X0 = X’.cosR - Y’. sinR
Y0 = X’ sinR - Y’. cosR
Trong quá trình tính toán độ rọi trên sân ta đều phải tính theo hệ toạ độ
X0Y0Z.
2.1.3.3 Phương pháp xác định độ rọi tại một điểm:
Để xác định độ rọi tại một điểm bất kỳ trên mặt sân ta dựa vào hệ tọa độ
đ X0Y0Z như đã nêu ở trên.
Sau khi có giá trị X0, Y0 ta tính được các giá trị d,  và B, với ,B tìm được
của từng điểm lưới, ta tiến hành nội suy kép theo bảng cường độ sáng của của bộ
đèn do nhà chế tạo quy định. Ta tìm được cường độ IP của nguồn sáng 1000 lm.


Cường độ sáng thực tế: Iu = IP . 1nhóm
Trong đó 1nhóm là quang thông tổng của tổng số đèn chiếu sáng của một
nhóm đèn trên một cột.
1nhóm = N1nhóm . đèn
Trong đó:
N1nhóm - Số đèn một nhóm bố trí trên một cột
đèn - Quang thông của một đèn.
Công thức nội suy tuyến tính kép:
Từ bảng cường độ sáng ta thực hiện nội suy tuyến tính kép, với B nội
suy theo cột dọc và  nội suy theo hàng ngang. Sau khi tìm được cường độ
sáng ta tính độ rọi của từng điểm do một cột gây ra và sau đó xếp chồng độ
rọi do tất cả các cột gây ra ta có độ rọi tại điểm cần tìm.

Trong đó:
Ei - Độ rọi tại điểm i do cột j gây ra
n - Số cột.
Độ rọi trung bình trên toàn mặt sân ( ký hiệu là E 0) bằng tổng độ rọi tại
tất các điểm lưới chia cho số điểm lưới.
Trong đó:
E0 - Độ rọi trung bình trên toàn bộ mặt sân
Ei - Độ rọi tại mọi điểm do các cột gây ra
m, n - Số điểm lưới chia theo phương X và Y
2.1.3.4. Tính độ đồng đều của ánh sáng
Độ đồng đều là tỷ số giữa độ rọi nhỏ nhất và độ rọi trung bình.
Trong đó:
Emin – Độ rọi nhỏ nhất trên sân.
2.1.3.5. Tính hệ số sử dụng của đèn pha
Hệ số sử dụng là tỷ số giữa quang thông trực tiếp nhận được với tổng
quang thông của các đèn pha.
Trong đó:
a - Chiều dài của sân (m)
b - Chiều rộng của sân (m)
E0 - Độ rọi trung bình theo phương ngang (lx)
den- Quang thông của một đèn (lm)
N - Tổng số đèn sử dụng.
2.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHIẾU SÁNG
2.2.1.CÁC PHƯƠNG ÁN CHIẾU SÁNG


2.2.1.1. Phương án 1
Bố trí đèn bốn cột có góc quay R = 0 (hình vẽ)

Y1

0

5

6

15

16

25

26

4

7

14

17

24

27

3

8

13

18

23

28

2

9

12

19

22

29

1

10
10

20
21
30
Y1
X

X1
Theo cách bố trí này thì sự đồng đều của ánh sáng thấp nhưng hệ số sử
12 Để tăng sự đồng đều thì ta phải tăng
dụng quang thông của đèn tươngHình
đối lớn.
chiều cao của cột đèn do đó làm giảm độ rọi và hệ số sử dụng của đèn, hoặc
bằng cách định hướng khác nhau đối với mỗi bộ đèn.
2.2.1.2. Phương án 2: Bố trí sáu cột đèn .

Y1
0

11

5

6

15

16

25

26

4

7

14

17

24

27

3

8

13

18

23

28

2

9

12

19

22

29

1

10
10

11

20

21

30

X

X1

Việc thưc hiện tăng thêm Hình
số cột13sẽ làm tăng độ đồng đều mà không làm
5
6
15
16
25
26
giảm hệ số sử dụng fut nhưng theo cách này thì tốn kém hơn và không có tính
mỹ quan cho sân bóng.
4

17 góc sân,
24 góc quay
27 R > 0.
2.2.1.3. Phương
án 3:7 Đặt bốn 14
cột đèn ở bốn
4
3

8

13

18

23

28

2

9

12

19

22

29

Y1 1
R
X1

10
10

11

20

21

30

Y’

X’

Hình 14


Cách bố trí này có X1 âm và góc quay R > 0, nên các góc nhìn lớn nhưng
không được quá 650 vì gây lóa mắt trực tiếp. Đối với cách bố trí này thì chiều
cao của cột phải lớn ( 30  42 m).
Phương án này hệ số đồng đều cao hơn phương án một, ít tốn kém hơn
phương án hai, nhưng hệ số sử dụng của bóng đèn thấp, do vậy để tăng độ rọi
ta phải tăng công suất phát quang của đèn.
4. Phương án 4

Bố trí đèn rải đều theo hai mái che của khán đài chính A và B. Đối với
phương án này tính mỹ quan rất cao, độ đồng đều và hệ số sử dụng của đèn
pha lớn, dùng cho những sân vận động có sức chứa lớn và khán đài phải cao
để tránh loá mắt cho các cầu thủ thi đấu trên sân, tổ trọng tài và tất cả khán
giả trên sân.
Khán đài

Y1

5

6

15

16

25

26

4

7

14

17

244

27

3

8

13

18

23

28

2

9

12

19

22

29

1

10

10

11

20

21

30

X1

Khán đài

2.2.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT
KẾ
Hinh 15


Sau khi phân tích 4 phương án trên ta thấy:
Đối với phương án một tuy có hệ số sử dụng của đèn lớn,nhưng đối với
sân vận động Quy Nhơn có sức chứa trung bình nên phải đặt trụ xa làm cho
hệ số sử dụng giảm hơn nữa độ đồng đều không cao và không có tính mỹ
quan nên ta không chọn phương án này
Với phương án hai khi bố trí thêm cột thì đảm bảo độ đồng đều và hệ số
sử dụng cao nhưng không có tính kinh tế vì phải dùng đến sáu cột.
Phương án ba đảm bảo được sự đồng đều hơn so với phương án một và
kinh tế hơn phương án hai nhưng hệ số sử dụng của đèn thấp do đó để đảm
bảo được độ rọi ta phải dùng nhiều bóng với bốn cột nên phương án này tính
kinh tế không cao

Phương án bốn do bố trí trên mái của khán đài nên không tốn trụ nhưng
chỉ áp dụng cho những sân có sức chứa trung bình và lớn,có khán đài tương
đối cao từ 24m trở lên nên có thể bố trí đèn mà không gây loá mắt cầu thủ bố
trí này có tính kinh tế và tính thẩm mỹ cao cho nên phù hợp với xu hương
thiết kế chiếu sáng thời đại
Chọn phương án
Sau khi phân tích và xem xét các phương án và điều kiện thực tế của sân vận
động Quy Nhơn có sức chứa nhỏ và mái che khán đài thấp nên ta chọn
phương án ba có bốn cột đặt ở bốn góc sân và có góc quay của các nhóm đèn
R > 0 là giải pháp hợp lý
2.3. THIẾT KẾ CHIẾU SNG SN VẬN ĐỘNG
2.3.1. YU CẦU V ĐẶC ĐIỂM
2.3.1.1. Yu cầu
Việc thiết kế chiếu sáng cho cc cơng trình thể dục thể thao nĩi chung v
chiếu sáng cho sn vận động nói riêng phải đảm bảo phục vụ cho luyện tập và
thi đấu
- Tuân thủ các yêu cầu về kĩ thuật và các tiêu chuẩn của nhà chế tạo
- Hệ thống chiếu sáng phải bố trí phù hợp với từng sân bãi, không gây
lãng phí vận hành đơn giản
- Dùng các thiết bị chiếu sáng hiện đại,đáp ứng các yêu cầu về quang
thông,tiết kiệm điện năng.
- Đảm bảo được các mức chiếu sáng theo quy định của sân bãi
- Hệ thống chiếu sáng phải có tính thẫm mỹ đem lại cảnh quang cho
khu vực chiếu sáng .


2.3.1.2 Đặc điểm
Sân vận động Quy Nhơn có sức chứa nhỏ,các khán đài A,B,C,D đều chỉ
có một tầng và có mái che vì thế ngoài việc thiết kế chiếu sáng đèn pha còn
thiết kế chiếu sáng khán đài

2.3.2. SƠ BỘ CHỌN CC SỐ LIỆU V BỘ ĐN
2.3.2.1 Cc số liệu ban đầu
Chiều di sn : a = 105(m)
Chiều rộng sn : b = 65(m)
Chiều cao cột đn : Z = 35(m)
2.3.2.2. Chọn bộ đn
Dựa vo cc yu cầu chiếu sng của sn vận động ta chọn đn pha hợp lý, loại
đn Halogen kim loại cao p
Sau khi xem xt ta chọn bộ đn T4/EXT của hng MAZDA
- Quang thơng một đn l : = 180000(lm)
- Cơng suất của một đn : P = 2000(W)

 90
Hiệu suất nh sng l P
(lm/W)

- Nhiệt độ mu l 5000 0K
- Tuổi thọ trung bình l 4000h
- Cấp bảo vệ IP -65
- Cấp bảo vệ điện Class1
- Trọng lượng 16,7kg
2.3.2.3. Sơ bộ phân bố các điểm rơi ánh sáng trên sân
Để tăng độ đồng đều trên sân ta chia số bóng đèn trên một cột ra thành
4 nhóm,mỗi nhóm có một góc quay và một góc nhìn khác nhau
a. Xác định góc quay
cos RA 

YA
dA

Ta có công thức :
Trong đó : YA :là toạ độ của điểm rơi ánh sáng nhóm đèn A so với trục
Y
DA: là khoảng cách từ chân cột đèn đến điểm rơi ánh sáng nhóm
đèn A