Освещение ледовой арены – одна из наиболее сложных задач в области светотехнических расчетов спортивных сооружений. Чтобы решить ее, надо учесть и соблюсти множество рекомендаций, требований и параметров: как объективных, связанных с техническими требованиями, так и субъективных, создающих визуальный комфорт для игроков и зрителей.
Освещение спортивного сооружения можно разделить на рабочее, аварийное и эвакуационное. В публикации речь пойдет о рабочем освещении ледовой арены, которое обеспечивает оптимальный тренировочный и соревновательный процессы.
Прежде всего при формировании технического задания к проекту необходимо определиться с назначением арены, видами спорта и категорией соревнований. Это поможет сформировать требования к уровню освещенности арены и принципиальную схему освещения, количество, мощность и места установки осветительного оборудования. Техническое задание также должно включать в себя основные характеристики системы освещения: выбор источников света и их параметров, допустимые места установки, уровень освещенности для вертикальной и горизонтальной плоскости, сценарии освещения (режимы), систему управления осветительным оборудованием.
Особенности освещения ледовых арен
Чистый белый свет. Ледовое покрытие формирует блики и меняет отражающие свойства по ходу игры. Хоккейные борта создают тень.
Общая концепция освещения ледовых арен принципиально не слишком отличается от освещения других спортивных объектов, но имеет и ряд существенных особенностей.
Вот некоторые из них:
1. Чистый белый свет
На ледовой площадке большое значение имеет цвет льда. Для его окраски используется специальная краска, которую наносят после получения первых двух слоев льда. Искусственный свет может иметь негативные цветовые примеси, когда световой поток, проходя через линзу (отражатель), плохо смешивается. Тогда на выходе из светильника он выдает оттенки разных цветов (желтого, голубого или других). Такой эффект называется «колоршифтинг». Идеальным цветом, на котором прекрасно будут смотреться выступления спортсменов, является ярко-белый цвет. Этому аспекту необходимо уделить внимание при выборе осветительного оборудования.
2. Ослепление и блики
Из-за высокой отражающей способности льда одна из возможных проблем – это блики. Чтобы избежать их, места расстановки световых приборов и углы юстировки (нацеливания) прожекторов должны быть тщательно продуманы.
3. Отражающая способность поверхности льда меняется по ходу игры
Свежезалитый лед отражает до 70% света. Но после жарких баталий, когда, как говорится, «плавится лед», этот показатель может снизиться до 30%. Для расчетов освещенности принимаются средние значения в пределах 40-50%.
4. Освещение с учетом хоккейных бортов
При неверном расположении и юстировке прожекторного оборудования хоккейные борта будут отбрасывать тень по краю площадки, иногда очень глубокую. Это частая ошибка при проектировании освещения ледовых арен, влияющая на качество восприятия игры.
5. Разные режимы для разных задач
Для тренировок и соревнований требуются разные уровни освещенности ледовой площадки. Поэтому создается несколько сценариев – дежурный режим, тренировка, игра без ТВ и игра с ТВ. Выбранный сценарий освещения зависит от задачи. Во время тренировок и соревнований без ТВ часть светильников отключается ради экономии электроэнергии и продления срока службы оборудования. Важно, чтобы при этом не появлялся градиент и не нарушалась равномерность освещения.
6. Световые эффекты требуют динамичного управления
Ледовая арена – не только спортивная площадка. Нельзя недооценивать ее развлекательную функцию для тысяч зрителей. Матч может сопровождаться световыми эффектами, трансляцией повторов, выходами спортсменов на площадку и награждением. Соответственно, для создания среды для спецэффектов и шоу-освещения должно быть обеспечено динамичное включение/выключение и приглушение освещения.
7. Ледовая арена должна быть освещена строго симметрично
Освещение ледовой площадки необходимо выполнять строго симметрично по соотношению сторон 50/50, в отличие, скажем, от футбольных полей, где допустимо соотношение световых потоков 60/40. Поэтому могут возникать дополнительные сложности с размещением и нацеливанием источников света, так как мостки и конструкции обслуживания инженерного оборудования не всегда расположены симметрично. Задача существенно усложняется, если учесть Медиа-куб, оборудование для шоу (проекторы, свет, дым-машины), вентиляционные короба.
8. Телевидение периодически повышает требования
Обновленный летом 2018 г. регламент КХЛ принципиально повышает требования к уровню освещенности ледовой площадки. Так уровень освещенности для главной камеры вырос на 25%, с 2000 Люкс до 2500 Люкс, а для второстепенных камер – на 125%, с 800 Люкс до 1800 Люкс. Новые требования диктуют новые решения в освещении, новые подходы и приемы.
Выбор источника света для освещения ледовой арены
Светодиодные светильники удобны и дешевы в эксплуатации. Высоки затраты на первичную покупку, но они могут оперативно окупиться за счет экономии электроэнергии.
На данный момент существует три актуальных варианта источников света для спортивных сооружений:
- люминесцентные – газоразрядные лампы низкого давления
- металогалогенные – газоразрядные лампы высокого давления
- светодиоды (LED)
У каждого из этих источников есть как положительные, так и отрицательные стороны.
Светильники с люминесцентными лампами (ЛЛ):
Для освещения спортивных арен нередко используются люминесцентные светильники. Для спортивных сооружений с высокими потолками применяются светильники с глубоким типом кривой силы света.
Положительные стороны светильников с люминесцентными лампами:
- равномерность системы освещения;
- низкая ослепленность игроков и зрителей благодаря невысокой габаритной яркости люминесцентных ламп;
- отсутствие бликов;
- низкие тепловые выделения системы;
- управление освещением светильников по протоколу управления DALI обеспечивает быстрый и плавный пуск установки.
Минусы осветительной системы с люминесцентными лампами:
- громоздкость установки (количество светильников для спортивного комплекса с ТВ-трансляцией колеблется от 500 до 1000 штук и приводит к сложности обслуживания осветительной установки);
- невысокая эффективность Люмен/Вт из-за больших габаритов лампы, ее запыления и деградации светового потока;
- сложность интеграции с другими инженерными системами, например, с осветительным оборудованием для шоу и концертов из-за отсутствия достаточного свободного места на потолке.
Светильники с газоразрядными металогалогенными лампами (МГЛ)
Популярным решением для ледовых арен является применение металогалогенных источников света. Причем на объектах, предполагающих ведение ТВ-трансляций, с высокими потолками, применяются газоразрядные прожекторы, а на ледовых аренах с низкими потолками используются металогалогенные светильники типа Хайбей (глубокоизлучатели).
Плюсы газоразрядных МГЛ:
- небольшие размеры лампы, а следовательно компактность светильника и установки в целом;
- высокая эффективность Люмен/Вт и соответственно сравнительно небольшое количество светильников для необходимого уровня освещения.
Минусы газоразрядных МГЛ:
- отсутствие управления световым потоком (диммирование светильников). Светильники невозможно быстро включить и выключить – или перезапустить, на это требуется несколько минут.
- низкий срок службы ламп, 4000-12000 часов;
- деградация лампы со временем: падение светового потока и изменение цветовой температуры;
- вероятность бликов и ослепленности игроков и зрителей;
- высокая температура работы лампы и, как следствие, выделяемое тепло прожектора. Газоразрядный прожектор выделяет 70% тепла через стекло. Фактически он работает как инфракрасный нагреватель, влияя на микроклимат помещений. Для ледовой площадки это особенно критично, ведь прожектор выделяет тепло в сторону льда, повышая нагрузку на системы заморозки льда и кондиционирования.
Управление светом на газоразрядных прожекторах. Газоразрядные МГЛ прожекторы с системой горячего перезапуска и механическими шторками.
При проведении световых шоу или по время выхода хоккейных команд на лед режиссер кратковременно выключает или приглушает основное освещение арены. Технические особенности газоразрядных ламп не позволяют мгновенно выключить/включить или диммировать световой поток лампы. Температурный режим лампы МГЛ составляет около 900°С. Из-за технических ограничений лампа не включается в горячем состоянии, необходимо несколько минут на ее охлаждение и перезапуск осветительной установки со стандартными прожекторами.
Существует два варианта нестандартного оборудования для быстрого включения/выключения или приглушения основного освещения арены:
1. Система горячего перезапуска (Hot restrike). Прожектор представляет собой нестандартное изделие, комплектуется жаростойкими проводами, способными выдержать высокое напряжение, а также ИЗУ (импульсно-зажигающим устройством) с высоким стартовым напряжением, 25-35kV.
2. Механизированные шторки. При подаче DMX-команды приводы устройства поворачивают жалюзи, перекрывая световой поток прожектора.
Вариант 1
Вариант 2
Применение данных устройств – вынужденная мера ради зрелищности. Стоимость такой установки в два-три раза выше стандартного решения. Более того, следствием применения обеих систем становится снижение ресурса ламп и комплектующих прожектора.
Светильники со светодиодными источниками света (LED)
В настоящее время ледовые арены массово переходят на светодиодные источники света. Причин перехода несколько.
1. Экономия электроэнергии. Она может составлять в среднем 30-40% по сравнению с лампами МГЛ и ЛЛ.
2. Снижение выделения тепла. Светодиодный светильник греется, но тепло прожектора выходит в заднюю полусферу через радиатор, в отличие от ламп МГЛ, выделяющих тепло через стекло. Поэтому при использовании светодиодов поддержание климата обходится дешевле в сравнении с решением на лампах МГЛ.
3. Управление освещением и диммирование. Благодаря способности светодиодных источников света к быстрому старту и диммированию (плавной регулировке светового потока), проблема управления решается с помощью контроллеров по различным протоколам, например DALI или DMX (DMX-RDM). Отпадает необходимость группового включения светильников. Необходимого сценария можно добиться за счет диммирования светового потока в диапазоне 0-100%.
Возможность уменьшить яркость и мощность светильников приводит также к увеличению их ресурса, так как снижается энергетическая и тепловая нагрузка на светодиоды, и это существенно продлевает срок службы оборудования.
4. Равномерность освещения. Так как в разных сценариях освещения спортивного сооружения все светильники работают, меняется только их яркость, то равномерность освещения и его однородность остается неизменной.
5. Долгий срок службы. 50000 часов – номинальный срок для светодиодных источников света против 4000 часов для МГЛ мощностью 1-2 кВт.
6. Простое недорогое обслуживание. Если выбрано качественное светодиодное оборудование, то можно не сомневаться, что обслуживание светильников будет носить формальный характер.
7. Отсутствие пульсации. Если для газоразрядных ламп она составляет 10-30%, а для люминесцентных 1-10%, то для светодиодных источников – менее 1%. Принимая во внимание, что новый технический регламент Континентальной хоккейной лиги заявляет этот параметр как основной для игр с ТВ-трансляцией, можно с уверенностью сказать, что газоразрядные прожекторы скоро навсегда покинут хоккейные ледовые арены.
До недавнего времени ледовые арены освещались светильниками и прожекторами с газоразрядными лампами. В ледовых дворцах высшего спортивного уровня устанавливались прожекторы направленного света с металогалогенными источниками света мощностью 1000-2000Вт или светильники с линейными люминесцентными лампами.
Теперь их вытесняют светодиоды. Они пока дороже, но удобнее и экономичнее. Относительно высокая стоимость ввода светодиодной установки в эксплуатацию достаточно быстро окупается. Особенно это касается тренировочных ледовых площадок, работающих по 12-16 часов в сутки. Срок окупаемости за счет экономии электроэнергии составляет от полутора до трех лет.
Общие рекомендации по освещению ледовых площадок
Рекомендации к освещению ледовых арен регламентируются сводом правил СП 31-112-2007 (3) «Физкультурно-спортивные залы. Часть 3. Крытые ледовые арены» и касаются конькобежного спорта, шорт-трека, фигурного катания, хоккея с шайбой. Рекомендации распространяются на объекты для проведения тренировочного процесса и соревнований, в том числе соревнований с телевизионной трансляцией. Эти рекомендации могут отличаться от требований спортивных федераций, обладающих более глубокой и подробной спецификой.
Требования к освещению в зависимости от категории арены
Уровень освещенности ледового поля зависит от категории объекта и уровня проводимых соревнований.
Можно выделить три основных категории объектов, схожих по функциям, но отличающихся по назначению и наполнению.
КАТЕГОРИЯ III
Ледовая площадка для тренировочного процесса и соревнований начального уровня. Она имеет длину 56-60 метров, ширину 28-30 м, невысокие потолки 6-9 м, отсутствие или незначительное количество (200-500) зрительских мест. К этой категории относятся ледовые площадки начальной подготовки. Они создаются для массового спорта и регламентируются общими (отраслевыми) нормами освещения, такими как СП 31-112-2007 (3) «Физкультурно-спортивные залы. Часть 3. Крытые ледовые арены» или EN12193 Европейскими нормами освещения. Требования к уровню освещенности ледового поля являются минимальными и варьируются в пределах 300-750 Люкс. Для тренировочного процесса КХЛ регламентирует уровень освещенности 750 Люкс.
Для освещения ледовых арен начального уровня применяются газоразрядные источники света мощностью 250-700 Вт или светодиодные светильники сопоставимого светового потока. Этого достаточно ввиду начальных требований к уровню освещенности и конструкции арены с низкими потолками (в пределах 6-10 метров). При освещении такой ледовой площадки важно избегать бликов и градиента (пятнистости) и обеспечить хорошую равномерность освещения.
КАТЕГОРИЯ II
Ледовая площадка для проведения тренировок и соревнований профессиональных команд с ведением ТВ-трансляции. Это ледовые дворцы республиканского уровня, с трибунами от 1500 до 5000 мест. Такие объекты могут принимать чемпионаты федераций. ВХЛ (Высшая хоккейная лига) и МХЛ (Молодежная хоккейная лига) регламентируют уровень освещенности ледового поля в вертикальной плоскости в направлении главной камеры 1500 Люкс.
КАТЕГОРИЯ I
Ледовая площадка с трибунами для проведения тренировок и соревнований высшего уровня, в том числе с ведением телевизионной трансляции. Это ледовые дворцы вмещают в себя более 5000 зрителей. Уровень освещенности ледового поля в вертикальной плоскости составляет 2000-2500 Люкс в направлении главной камеры. Современные ледовые дворцы могут вмещать в себя несколько площадок: основную арену для соревнований и второстепенную для тренировок.
Освещение соревнований с телевизионной трансляцией
Самые строгие требования по освещенности предъявляются к ледовым аренам для режима соревнований с телевизионной трансляцией. Для качественной телевизионной картинки необходимо равномерное освещение во всех зонах площадки в направлении ТВ камер.
Освещение соревнований по хоккею с шайбой
Требования к площадкам для хоккея с шайбой устанавливаются спортивными Федерациями КХЛ, ВХЛ, МХЛ (Континентальная, Высшая и Молодежная хоккейные лиги) в форме технического регламента и распространяются на нормы освещения ледовых арен для тренировок и соревнований по хоккею с шайбой. Требования прописаны достаточно подробно, но надо сказать, что их соблюдение не является абсолютной гарантией качественного света на арене, хоть и обеспечивает нормируемые уровни освещенности.
Сводные требования технического регламента хоккейных федераций:
Освещение соревнований по фигурному катанию и конькобежному спорту
Требования к уровню освещенности для фигурного катания, конькобежного спорта и шорт-трека при проведении международных соревнований регламентируются международной федерацией ISU. Точный перевод формулировки ISU звучит так: минимум 1500 Люкс необходимо обеспечить во всех зонах ледовой площадки, где идут соревнования.
То есть если КХЛ четко регламентирует минимальные значения среднего уровня вертикальной освещенности, то требование федерации ISU, «обеспечить по всем зонам минимум 1500 Люкс», можно трактовать как необходимость именно минимального уровня освещенности в каждой точке ледового поля.
Требование ISU диктуется спецификой телепоказов соревнований по фигурному катанию. Съемка фигуристов ведется с разных ракурсов, со всех телевизионных камер, расположенных по периметру ледового поля. Поэтому нужно обеспечить строгую вертикальную освещенность по четырем сторонам света (север, юг, запад, восток). Это гарантировано обеспечит необходимый уровень света с любой точки, для всех телекамер.
Освещение соревнований по хоккею с мячом
Требования к уровню освещенности для соревнований по хоккею с мячом регламентирует Международная федерация бенди FIB.
Русский хоккей или хоккей с мячом (бенди) – захватывающая и динамичная игра, по накалу страстей не уступающая хоккею с шайбой. Раньше этот вид спорта собирал полные стадионы, но потом стал терять популярность. Возможно, это связано со сложностью сделать качественную телетрансляцию матчей. Размер площадки для хоккея с мячом практически идентичен футбольному и представляет собой прямоугольник длиной 90-110 и шириной 50-70 метров, залитый льдом. Соревнования на открытом воздухе проводят зимой. Игры часто сопровождаются порывистым ветром и снегом, что усложняет телевизионную съемку. Высокие скорости игроков и мяча усугубляют проблему. Телетрансляция игры в бенди либо ведется панорамно, и тогда сложно следить за мячом из-за его маленького размера, либо крупным планом, разделяя игру на эпизоды. Высокое качество освещения ледового поля в совокупности с продуманными приемами трансляции игры могли бы улучшить телевизионную картинку и, возможно, повысить интерес к этому виду спорта.
В последнее время наметилась тенденция перевода ледовых полей для бенди под крышу, что положительно отразится на восприятии хоккея с мячом как зрителями, так и телезрителями.
Требования к уровню освещенности для бенди регламентируются Международной Федерацией хоккея с мячом и распространяются на международные соревнования (чемпионаты мира и Европы). Уровень освещенности 1600 Люкс необходимо обеспечить во всех зонах ледовой площадки, где идут соревнования.
Освещение трибун
Уровень средней горизонтальной освещенности трибун для зрителей – 50 лк. Однако для ТВ-показа зрителей крупным планом освещение трибун требуется значительно увеличивать:
- в режиме телетрансляции стандартной четкости до 500 лк;
- в режиме телетрансляции высокой четкости до 750 лк.
Зоны определяются заданием на проектирование в пределах 20% площади трибуны. КХЛ регламентирует уровень освещенности первых 8 трибун. Он должен быть не менее чем 40% от среднего значения.
Программное обеспечение для выполнения расчетов освещенности ледовых арен
Количество светильников, необходимых для освещения основной и тренировочной площадки ледового дворца, рассчитывается в светотехническом расчете (проекте) при помощи специализированного софта (Dialux, Reluх, специализированный софт от производителей осветительного оборудования Calculux, Dlux Ex, а также другие профессиональные продукты). Чтобы максимально точно рассчитать освещенность, в проекте учитываются различные параметры спортивной площадки: архитектура и объем помещения ледового дворца, трибуны, высота потолков, отражающие поверхности стен и потолка.
Система освещения ледовой арены определяется как техническими параметрами сооружения, так и целями его использования. Они диктуют выбор источников света, их количество, расположение, мощность. Уровень освещенности регламентируется специальными нормативными документами и – в зависимости от вида спорта – требованиями соответствующих спортивных федераций. Учесть все факторы, сделав верный выбор – сложная профессиональная задача, ее решение требует опыта и глубоких специальных знаний.