Выбор системы и способа освещения обусловлен функциональным назначением помещения при учете наилучшего освещения рабочих поверхностей. Существенным является выбор модуля (шага) при размещении светильников. Этим определяется «световой» ритм, который не должен диссонировать с архитектурным ритмом. Проблема естественного освещения тесно связана с расходами на строительство и эксплуатацию спортивных сооружений.
Остекленные поверхности стен часто обходятся на 15–20% дороже глухих участков, а их термическое сопротивление на 50–60% меньше. Это ставит вопрос о целесообразности сочетания естественного и искусственного освещения.
Прямое естественное освещение должны иметь все помещения спортивных сооружений, за исключением огневых зон крытых тиров, складов оружия и боеприпасов. Естественное освещение может не предусматриваться в спортивно-зрелищных залах и крытых катках с трибунами для зрителей.
Согласно СНиП II—76—78, ориентация боковых световых проемов спортивных залов, крытых катков с искусственным льдом, залов для подготовительных занятий и залов-ванн в бассейнах при одностороннем освещении в центральных и северных районах России (выше 45° северной широты) должна быть на юго-восток, а в южных районах (ниже 45° северной широты) — на северо-восток. При двустороннем освещении стена с наибольшей площадью световых проемов должна быть ориентирована в центральных и северных районах на юго-восток, а и южных — на север. При вынужденном отступлении от этого следует предусматривать защиту от слепящего и теплового действия солнечных лучей.
Для заполнения светопроемов целесообразно использовать оргстекло, стеклоблоки, стеклопрофилит и другие светорассеивающие прозрачные материалы. Иногда в спортивных залах применяются затеняющие и све-торассеивающие устройства.
В СНиП II—3—79 приводятся данные по коэффициентам тсплопропускания солнцезащитных устройств, и в том числе внутренних, наиболее часто применяемых в спортивной практике. Так, штора-жалюзи с металлическими пластинами под углом 45° имеет коэффициент тсплопропускания 0,6, с пластинами под углом 90° к плоскости проема — 0,7, штора из светлой ткани — 0,4, штора из темной ткани — 0,8.
Искусственное освещение может быть общим и местным для освещения только определенных поверхностей. Недостаточная освещенность или чрезмерная яркость и контрастность освещения ведет к утомлению зрительного анализатора, снижению контрастной чувствительности, устойчивости ясного видения, быстроты различения и др. [Данциг Н. М., 1963].
Как результат ослабления функциональной способности зрительного анализатора возможно истощение, а в последующем тормозное состояние центральной нервной системы. Неблагоприятными для спортивной работоспособности являются как прямая блескость, возникающая от ярких источников света и частей светильников, так и отраженная при наличии в поле зрения поверхностей с зеркальным отражением.
Основным условием различения подвижных спортивных предметов является наличие контрастов в яркости или цвете между ними и фоном. Повышение видимости благодаря увеличению контраста различаемых объектов является более эффективным и экономичным. Так, для создания одинаковых условий различения объектов равнозначно увеличение контраста между объектом и фоном в 5 раз и увеличение освещенности на рабочем месте в несколько десятков раз. Для видов спорта с ярко выраженным направлением движения предметов наблюдения вдоль игрового поля (мяч, игрок) рекомендуется верхнебоковая система освещения. Система верхнего света используется для наземных видов спорта, в которых преимущественное направление линии зрения спортсменов и зрителей не выше горизонтального направления (хоккей с шайбой, конькобежные дорожки). В спортивных объектах основой осветительной установки должна быть система общего освещения. В противном случае в центре поля зрения окажутся блескис объекты, яркость стен будет неравномерной, светотень искажена, горизонтальные поверхности также будут освещены резко неравномерно, что приведет к неудовлетворительным условиям видения.
Светильники прямого света, используемые в спортивной практике, могут быть «утоплены» в потолке. Так как несущие бетонные перекрытия для этого не приспособлены, то используются «подшивные» потолки. Для искусственного света получили распространение световые потолки. При этом используют чаще всего люминесцентные лампы и стремятся к понижению их яркости. Предельной величиной яркости для световых потолков можно считать 2000 кд/м2 в высоких залах (от 6 м) и 1000 кд/м2 в залах с высотой менее 6 м [Волоцкий Н. В., 1979). В качестве рассеивающего материала наиболее широкое распространение получило органическое стекло различных типов как замутненное, так и рифленое. Органические рассеиватели вытесняют решетчатые затенители.
Для понижения блескости световых потолков применяют пластины (обычно из акустических материалов), подвешиваемые в виде ребер к раме остекления. Современные требования к освещению школьных спортивных сооружений регламентированы в ВСН 19—74 «Инструкции по проектированию электрооборудования общественных зданий массового строительства». В школьных спортивных залах применяются специальные потолочные светильники с защитной решеткой. Их не монтируют на торцовых стенах и в центральной части потолка около них. При использовании эритемных ламп их ориентируют выходными отверстиями на потолок.
Слепящее действие светильников зависит от направления света, конструкции светильников и расстояния от источника света.
При прожекторном освещении спортивных арен высота их установки определяется из условия, чтобы световой луч составлял с горизонтальной плоскостью угол не менее 27°. Боковое освещение дорожек легкоатлетических, конькобежных, а также трамплинов и велотреков должно быть устроено таким образом, чтобы оптические оси светильников имели наклон в сторону движения спортсменов. В стрелковых тирах источники света, освещающие огневые зоны и мишени, должны быть полностью экранированы от глаз стреляющих и наблюдателей.
Для искусственного освещения крытых спортивных сооружений чаще всего используются люминесцентные лампы. Они могут давать свет различного цвета, который зависит от состава люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность лампы. Люминесцентные лампы более экономичны по сравнению с лампами накаливания. При меньших затратах электроэнергии они дают света в 2—3 раза больше, срок службы их в 5 раз больше. Они требуют тщательной установки и хорошего ухода во время эксплуатации. Некачественная установка люминесцентных светильников может привести к возникновению шума, отрицательно действующего на нервную систему занимающихся и тренеров. Нужно помнить, что со временем лампы изнашиваются, покрываются пылью с соответствующим уменьшением светоотдачи. Так, мощность лампы в 80 Вт может понизиться до 40 Вт, поэтому лампы периодически следует заменять новыми.
Интенсивность излучения люминесцентных ламп в ультрафиолетовой части спектра незначительна и влияния на организм спортсмена практически не имеет. Подсчитано, что для получения эритемы при помощи обычной люминесцентной лампы потребуется от 100 до 2000 суток непрерывного облучения с расстояния в 1 м.
Из многих видов люминесцентных ламп для спортивных залов рекомендуются лампы, имитирующие дневной свет, а именно лампы ЛД и ЛДЦ, имеющие голубоватый цвет свечения и спектр белого естественного света. Их свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость их на единицу поверхности в сотни раз меньше, чем у ламп накаливания. Это во много раз уменьшает слепящее действие. Световая отдача у этих ламп больше в 2,5—3 раза, чем у ламп накаливания.
К числу недостатков люминесцентного освещения относится так называемый стробоскопический эффект. Переменный ток обычной частоты меняет свое направление 100 раз в секунду, поэтому любой безинерционный источник света, питаемый таким током, гаснет и зажигается 100 раз в секунду. Лампы накаливания обладают большой тепловой и световой инерцией тела накала, что значительно сглаживает эти пульсации. Световая инерция люминофоров несравнимо меньше. Если у ламп накаливания глубина периодических пульсации не превосходит 23%, то у люминесцентных ламп типа ЛД она доходит до 57% [Волоцкий Н. В., 1979]. При рассмотрении неподвижных предметов эти пульсации неощутимы и не отражаются на зрении. Наблюдение движущихся предметов, быстрая переадаптация зрения приводят к тому, что изображение на сетчатке перемещается с одних ее элементов на другие и возникает так называемый стробоскопический эффект: плавное движение предмета воспринимается как прерывистое. Мелькание вызывает преждевременную усталость зрительного анализатора и в дополнение к этому прямо отрицательно воздействует на успешность спортивной работы. При мелькании труднее определить расстояние до мяча, скорость его перемещения и другие моменты, особенно в теннисе, когда мяч после сильной подачи летит со скоростью свыше 100 км/ч. Для исключения этого явления люминесцентные лампы следует включать по двухламповой или трехламповой схеме, в которой пульсации светового потока отдельных ламп сдвинуты во времени относительно друг друга. При применении газоразрядных ламп коэффициент пульсации освещенности не должен превышать 20%.
Рекомендуемые нормы освещения (ГОСТ 76—78) следующие. При естественном освещении: световой коэффициент для спортивных залов не менее 1/6, угол падения световых лучей не менее 27°, угол отверстия не менее 5°, коэффициент естественной освещенности (КЕО) не менее 1%. Коэффициент неравномерности (отношение минимальной освещенности пола к максимальной) должен быть не менее 0,5.
Для демонстрационных спортивных сооружений рекомендуется большая освещенность. Так, в зарубежных нормах для больших демонстрационных спортивных сооружений уровень освещенности предусмотрен в 3—4 раза выше, чем для учебно-тренировочных [Кистяковский А. Б., 1973]. Искусственное освещение арен спортивных сооружений рассчитано на съемки цветного телевидения, поэтому освещение в крытых помещениях достигает 1500—1800 лк, а на открытых площадках – не менее 600 лк.
При освещении залов для спортивных игр не менее 10% суммарного светового потока осветительных приборов должно быть направлено вверх для освещения потолка. Устройство верхнего освещения для спортивных игр на открытых плоскостных сооружениях допускается при высоте подвеса светильников не менее 12 м для волейбола и тенниса, 8 м для бадминтона, баскетбола и гандбола, 6 м для хоккея.