改進教室照明設計的探討

朱世君

【摘要】本文通過對教室照明現(xiàn)狀的調查和分析,詳細介紹了教室照明設計中,燈具的選型、燈具的布置方式、照度均勻度及照明功率密度值的計算、頻閃效應及眩光的限制等幾個方面的內容,以供大家在設計中參考。

【關鍵詞】照度 三基色熒光燈 照度均勻度 照明功率密度值 眩光 頻閃效應

據(jù)統(tǒng)計,學生大約有60%的時間是在教室里度過的,教室照明質量的優(yōu)劣是導致學生近視的重要因素之一。近年來我國中小學生近視的問題日趨嚴重,因此改進教室的照明設計已成為目前刻不容緩的事情。

一、 教室的照明現(xiàn)狀

近來我們對全市的中小學校進行了調查,發(fā)現(xiàn)教室照明不合格的現(xiàn)象很嚴重。在光源方面有些教室仍然采用光效低、壽命短的粗管徑(38mm)40W的T12熒光燈,在燈具的布置上,有些學校在8mX8m的標準教室內只設置了6只T12型40W的熒光燈,照度要求。此外還有些學校的教室照明仍然采用電感鎮(zhèn)流器的熒光燈,不滿足頻閃、眩光、節(jié)能等的要求。

二、 教室照明的分析與設計

1、光源的選擇

《建筑照明設計標準》GB50034-2004條文說明中3.2.3明確規(guī)定,選擇光源的一般原則:細管徑(<=26mm)直管熒光燈光效高、壽命長、顯色性較好,適用于高度較低的房間,如辦公室、教室、會議室及儀表、電子等生產(chǎn)場所。

根據(jù)燈管的直徑不同,直管熒光燈又可分為φ38mm(T12)、φ26mm(T8)、φ16mm(T5)等幾種。目前教室照明中普遍使用的T8鹵粉熒光燈比傳統(tǒng)的T12熒光燈光效提高了10%,壽命提高了3-4倍,節(jié)電率達10%。近年來,隨著新材料和新技術的運用以及人們對教室照明的重視,采用稀土三基色熒光粉的T8和T5熒光燈由于具有光效高、壽命長、節(jié)能、護眼、環(huán)保、顯色指數(shù)高等眾多優(yōu)點而成為教室照明設計中的新型光源。T8鹵粉熒光燈管與T8、T5三基色熒光燈管具體比較見下表:

由上表顯示,T5三基色燈管的各項指標最高,T8三基色燈管次之。但由于T8三基色燈管相對T5價格便宜,改造成本較低而得到普遍推廣。而T5熒光燈的市場普及率只有10%。

2、燈具的布置及相關指標計算

在設計中我們怎樣能夠準確的計算出燈具的數(shù)量,并且保證布置方式能夠滿足照度均勻度及照明功率密度值的要求呢?下面我們通過一個典型教室的照明設計來詳細說明。某教室的尺寸為長8mX寬8mX高3.6m,燈具安裝高度距課桌面1.8m。由《建筑照明設計標準》GB50034-2004表5.2.7中查得教室(以課桌面為參考高度)的照度標準值Eav為300LX。由《照明設計手冊》查得T8三基色36W單管熒光燈光通量為3200lm,燈具的利用系數(shù)為0.6,維護系數(shù)為0.8,然后依據(jù)照度計算公式導出N=Eav*A/(φ*U*K)式中 φ—光源的光通量 N—燈具數(shù)量 U—燈具的利用系數(shù)K—維護系數(shù)A—教室的面積

計算取 N=16盞。具體燈具布置見右圖

為了保證教室的照度均勻度,應調整布等間距L和燈具距離工作面的高度H,使得燈具的距高比L/H不大于所選燈具的最大允許距高比。由《照明設計手冊》中查得該燈具垂直燈軸方向最大L/H為1.5,平行燈軸方向最大L/H為1.3。上圖燈具布置方式中,平行與垂直燈軸兩個方向L/H為1.2,均小于燈具的最大允許距高比,滿足照度均勻度的要求。

燈具的布置方式同時也要滿足照明功率密度值的要求。根據(jù)《照明設計手冊》LPD=(Wa+Wb)/A 式中 LPD—照明功率密度值Wa—燈具的功率Wb—電子鎮(zhèn)流器的功率(取4W)A—教室的面積根據(jù)上圖中燈具布置方式計算得LPD=10W/m²,滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2004中表6.1.6中規(guī)定教室的照明功率值(現(xiàn)行值)為11W/m²的要求。

3、頻閃效應及眩光的抑制

目前部分學校的教室還采用電感式鎮(zhèn)流器的熒光燈,這種熒光燈發(fā)出的燈光會產(chǎn)生“頻閃”現(xiàn)象,學生長期在“頻閃”狀態(tài)下學習很容易導致視覺疲勞,引起近視、神經(jīng)緊張等不良后果。特別是當電壓不穩(wěn)、燈管老化時,頻閃現(xiàn)象就更為嚴重。

為了解決這個問題我們通常是將電感式鎮(zhèn)流器更換成專用的電子式鎮(zhèn)流器,由于此種鎮(zhèn)流器的頻率比較高,可以有效地限制頻閃現(xiàn)象的產(chǎn)生。

教室內的眩光主要分為直接眩光和反射眩光。抑制直接眩光我們采用兩種方式:1)燈具的布置方式應長軸平行于學生的主視線,并與黑板垂直。有條件的教室應把燈具布置在垂直黑板通道的上空,使桌面形成側面或者兩側面采光,照明效果更好。2)采用帶格柵罩的燈具來取代裸露的燈管,這樣可以減少燈具直接照射產(chǎn)生的眩光。

反射眩光主要是由視野中的反射所引起的,特別是在靠近視線方向看見反射像所產(chǎn)生的眩光。反射眩光使視覺對象的對比降低,以致難以看清細部。為了避免反射眩光,我們主要在教室內表面采用淺色裝修,采用無光澤的材料,這樣可以減少反射眩光的影響。

三、結束語

要想把教室照明設計得合理、先進,這是一個很重要的課題。隨著時代的進步、社會的發(fā)展同時隨著照明與視力及心理健康等理論研究的不斷深入,教室照明設計必定會迎來革命性的飛躍和發(fā)展。希望本文能對今后的照明設計有所借鑒和幫助。

參考文獻

【1】現(xiàn)代建筑電氣設計技術(2005年)四川科學技術出版社

【2】照明設計手冊(第二版) 中國電力出版社

【3】建筑照明設計標準 (GB50034-2004)