居室內(nèi)照明環(huán)境質(zhì)量測試研究

摘 要：為了解居室內(nèi)照明質(zhì)量與國家標準要求之間的差異，隨機選取成都市22戶住戶進行不同功能房間光照度測量和光均勻性分析，根據(jù)住戶實際用燈情況隨機購置36只燈進行光源顯色性測試。結(jié)果顯示：各類型房間平均照度值能夠達到國家標準要求的房間數(shù)量占被測同類型房間數(shù)量的比例不超過20%，未達到標準值要求一半的房間占比為25%～91.7%；各類型房間照度均勻度U2不低于0.7的房間數(shù)量占該類型房間數(shù)量的6.7%～42.9%；36盞燈的顯色指數(shù)Ra符合國家標準要求的僅占所測燈的44.4%。結(jié)果顯示，居室環(huán)境照明質(zhì)量與國家標準要求存在較大差異，應(yīng)當引起重視，并采取有效措施改善居室內(nèi)環(huán)境照明。

關(guān)鍵詞：照度；照度均勻度；顯色指數(shù)；光污染

文獻標志碼：A 文章編號：1674-5124（2017）03-0030-06

Abstract： 22 households were randomly selected in Chengdu city， for the understanding of the differences between the indoor lighting quality and the requirements of the national standard. Illuminances were measured in different function room， and uniformity ration of illuminance was analyzed. At the same time， the authors randomly purchased 36 lamps and tested color rendering index according to household actual lights. The results show that the ratio of the room is not more than 20%， for the same type of room which the average illuminance reach the value of the national standard， and the ratio range is 25%-91.7%， for the same type of room which the illuminance is lower than the half of standard value. The room number percentage range is 6.7%-42.9%， for the same rooms which the illumination uniformity U2 is not less than 0.7. The ratio of lamp number is only 44.4%， which the color rendering index meets the requirement of the national standard. The above results show that a big difference exists between the quality of the indoor environment lighting and the national standard requirement， which should be paid attention to and take effective measures to improve the indoor environment lighting.

Keywords： illuminance； uniformity ration of illuminance； color rendering index； light pollution

0 引 言

隨著人工照明技術(shù)的普遍化和多樣化，光污染成為繼廢氣、廢水、廢渣和噪聲污染之后的第5種環(huán)境污染[1]。由于居住建筑室內(nèi)燈具的選擇和照明設(shè)計往往根據(jù)居住者的喜好隨意進行，并未注重照明質(zhì)量和照明健康安全，所以室內(nèi)環(huán)境光污染對人的生理和心理產(chǎn)生的負面影響具有隱蔽性。目前，城市人口人均每天在室內(nèi)度過的時間超過15～16 h[2-3]，隱蔽的室內(nèi)光污染長期影響著現(xiàn)代居民的健康[4-7]，甚至引起視力下降、白內(nèi)障、皮膚癌等嚴重后果。

目前，我國針對室內(nèi)環(huán)境頒布實施了GB 50034——2013《建筑照明設(shè)計標準》[8]和GB/T 5700——2008《照明測量方法》[9]，對居住環(huán)境的照明質(zhì)量提出了設(shè)計要求，包括照度、照度均勻度、室內(nèi)用燈的顯色性等參數(shù)指標。對于學校圖書館[10]、醫(yī)院[11]、辦公樓[12]等室內(nèi)照明質(zhì)量研究結(jié)果表明，大多數(shù)室內(nèi)環(huán)境的照明質(zhì)量基本能夠滿足GB 50034——2013的要求。然而居住建筑的室內(nèi)照明在裝修過程中幾乎沒有參考該標準的要求，照明用燈的選擇隨意性較大，所以有必要對居住環(huán)境的照明質(zhì)量進行測量和分析研究。

本文針對分布于成都市五城區(qū)的22戶住戶，參照GB/T 5700——2008等提供的照明質(zhì)量測量方法，對住戶的室內(nèi)不同功能房間進行照度測量，研究分析照度、照度均勻度的實際情況。并參照用戶實際選擇的照明用燈的品牌和功率等情況，從市場隨機選擇了36只燈進行光源色的測量，研究分析室內(nèi)用燈顯色性情況，以期了解居住環(huán)境室內(nèi)照明質(zhì)量的實際情況，并為改善室內(nèi)環(huán)境光照質(zhì)量提供有益參考。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

FLUKE@941照度計， Fluke Corporation； UPRtek MK350N光譜計，群熠科技股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 照度測試

隨機選取分布在成都市五城區(qū)的22戶住戶測量其各功能房間的真實光照度。所選取房屋新舊程度、裝修程度和光照環(huán)境均由實際情形決定，未進行調(diào)整和改變。限于時間和其他客觀條件限制，照度測試共測量了20間起居室、20間臥室、22間老年人臥室、12間餐廳、14間廚房、15間衛(wèi)生間。

根據(jù)同一間被測房間的照明功能區(qū)劃分，分別對功能照明和一般照明進行測量，參照GB/T 5700——2008的中心布點法布點：在照度測量的區(qū)域，將測量區(qū)域劃分成1 m×1 m的矩形網(wǎng)絡(luò)，在矩形網(wǎng)格中心點測量照度，如圖1所示。

針對選取的功能房間，打開所測房間測量區(qū)域的所有照明用燈，關(guān)閉門窗及其他房間光源，防止雜散光對測試結(jié)果的影響。房間光源穩(wěn)定30 min。照度計固定于矩形網(wǎng)格中心點0.75 m水平面或操作臺面，打開，調(diào)零，對一般活動區(qū)域和書寫閱讀區(qū)域分別進照度值的測試。記錄測試結(jié)果并計算平均照度，中心布點法的平均照度[9]為

顯色指數(shù)的測試，每個燈測試3次，計算其算術(shù)平均值。

1.2.2 光均勻性計算

居室內(nèi)光的均勻性采用照度均勻度U2表示[9]，U2指規(guī)定表面上的最小照度與平均照度之比。

1.2.3 顯色性測試

根據(jù)各家庭使用光源的實際情況，從燈具市場隨機選取了標稱功率為4，5，6，10，12，13 W，品牌為普通品牌A、普通品牌B、知名品牌A、知名品牌B和知名品牌C的熒光燈或LED燈樣品共計36只，用于光源顯色指數(shù)測量。選取時盡量保證每個品牌選取的樣品包含每個標稱功率。

針對每一只樣品進行顯色性測量：打開光譜計，儀器系統(tǒng)自動執(zhí)行暗校正。將光譜計置于0.75 m水平面處，在30°角方向?qū)适軠y光源，按下測量測鍵，顯示屏上顯示出顯色指數(shù)，直接讀取結(jié)果Ra值。

2 結(jié)果與討論

2.1 標準要求

GB 50034——2013中規(guī)定了我國居住建筑室內(nèi)場所照度及照度均勻度標準值及室內(nèi)用光源的顯色指數(shù)，具體要求如表1所示?？梢钥闯觯何覈幼〗ㄖ彰麽槍γ块g功能房間基本提出了兩種標準值要求：1）不需要精細作業(yè)的一般活動照明標準值要求，通常在75～150 Lx之間；2）針對閱讀、書寫、操作等精細化作業(yè)提出的照度標準值要求，通常在150～300 Lx之間。盡管國內(nèi)外對各功能房間照明要求存在一定差異，但本文仍然依據(jù)我國照明設(shè)計標準要求作為照明質(zhì)量是否符合要求的評判依據(jù)。

2.2 光照度分析

2.2.1 起居室

20間起居室的照度測試結(jié)果如表2所示：有12間起居室進行了活動功能分區(qū)，8間沒有明確的活動功能分區(qū)。20間起居室一般活動照明的測得照度中，最低為4 Lx，最高為224 Lx。其中，一般活動照明的平均照度不低于100 Lx為5間，平均照度值在102～157 Lx之間，占被測起居室數(shù)量的25%。低于100 Lx為15間，占被測起居室數(shù)量的75%，平均照度值在50～100 Lx的起居室數(shù)量為4間，占被測起居室數(shù)量的20%；平均照度值未達到標準值要求一半的起居室數(shù)量為11間，占被測起居室數(shù)量的55%。12間起居室書寫閱讀照明的測得照度中，最低為46 Lx，最高為496 Lx。其中，平均照度值不低于300 Lx的起居室有2間，占12間起居室的17%；平均照度值低于300 Lx的起居室有10間，占83%；平均照度值在150～300 Lx有6間，占50%；平均照度值未達到標準值要求一半的起居室數(shù)量為4間，占33%。測得結(jié)果顯示，基本能夠同時滿足起居室對一般活動照明和書寫閱讀照明要求的僅有編號為2和4的房間，占所有被測房間的10%。從上述結(jié)果可以看出，所測起居室的照度值普遍偏低，基本能夠滿足國家標準照度值要求的僅為10%，一般活動照明能夠滿足國家標準照度值要求的僅為25%，書寫閱讀照明滿足國家標準照度值要求的僅為17%。

2.2.2 其他房間照度值

按照起居室照度的測量分析方法，對22戶住戶的臥室、老年人臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間的照度進行測量和統(tǒng)計，各房間的平均照度測量結(jié)果見表3。

20間臥室的測量結(jié)果顯示：1）一般活動照度平均值不低于75 Lx的臥室為5間，照度值為79～182 Lx，占所測臥室的25%；低于75 Lx的臥室為15間，照度值為9～63 Lx，占所測臥室的75%；低于37.5 Lx的臥室為12間，占所測臥室的60%。2）有書寫、閱讀功能的臥室為12間，其中書寫、閱讀活動區(qū)域的照度平均值不低于150 Lx的臥室為2間，平均照度分別為273 Lx和326 Lx，占該類臥室的17%；平均照度值在75～150 Lx的臥室為7間，占該類臥室的58%；平均照度值低于75 Lx的臥室為3間，占該類臥室的25%。3）一般活動照度平均值不低于75 Lx，同時書寫閱讀照度平均值不低于150 Lx的臥室僅有2間，占總數(shù)的10%。22間老年人臥室的測量結(jié)果顯示：1）一般活動照度平均值不低于150 Lx的老年人臥室為2間，平均照度值為151 Lx和185 Lx，占所測老年人臥室的9.1%；平均照度值在75～150 Lx的老年人臥室為5間，平均照度值范圍為79～101 Lx，占所測老年人臥室的22.7%；低于75 Lx的臥室為15間，平均照度值范圍為10～70 Lx，占所測老年人臥室的68.2%。2）有書寫、閱讀功能的老年人臥室為9間，其書寫、閱讀活動區(qū)域的照度平均值均低于300 Lx；平均照度值在150～300 Lx的臥室為3間，占該類臥室33.3%；平均照度值低于150 Lx的臥室為6間，占該類臥室66.7%。比較臥室和老年人臥室的測量結(jié)果還可以看出：盡管我國國家標準對成人臥室和老年人臥室的照度有不同的設(shè)計要求，但在實際的居室照明環(huán)境中并未得到體現(xiàn)和實施，成人臥室和老年人臥室照度總體水平相當。

12間餐廳的平均照度值均低于150 Lx，其中平均照度值在75～150 Lx的餐廳有1間，而未達到國家標準設(shè)計要求標準值一半的為11間，占該類房間的91.7%。

14間廚房的平均照度測量結(jié)果顯示：1）一般活動照度平均值不低于100 Lx的廚房有4間，平均照度值分別為114，127，167，197 Lx，占被測廚房總數(shù)的28.6%；照度平均值在50～100 Lx的廚房為2間，占被測廚房總數(shù)的14.3%；照度平均值低于50 Lx的廚房為8間，占被測廚房總數(shù)的57.1%。2）操作臺照度平均值不低于150 Lx的廚房有1間，占被測廚房總數(shù)的7.1%；照度平均值在75～150 Lx的廚房為5間，占被測廚房總數(shù)的35.8%；照度平均值低于75 Lx的廚房為8間，占被測廚房總數(shù)的57.1%。沒有廚房能同時滿足一般活動平均照度值不低于100 Lx和操作臺平均照度值不低于150 Lx的要求。

15間衛(wèi)生間中，3間的平均照度值不低于100 Lx，占所測衛(wèi)生間總數(shù)的20%；平均照度值在50～150 Lx的衛(wèi)生間有4間，占所測衛(wèi)生間總數(shù)的26.7%；平均照度值低于50 Lx的衛(wèi)生間有8間，占被測衛(wèi)生間總數(shù)的53.3%。

2.3 光均勻性

照度均勻度即房間內(nèi)最低照度與平均照度之比，本文用U2表示，一般不宜小于0.7[10]。若房間內(nèi)照度差別太大，會引起視覺不舒適和疲勞感?？紤]到居室環(huán)境中書寫、閱讀僅為很小的區(qū)域，因此在計算起居室、臥室、老人臥室時未分區(qū)域計算。前述各房間的照度均勻度計算結(jié)果如表4所示。

可以看出：20間起居室U2不低于0.7的房間數(shù)為3間，占起居室總數(shù)的15%；22間老年人臥室U2不低于0.7的房間數(shù)為6間，占老年人臥室總數(shù)的27.2%；12間餐廳U2不低于0.7的房間數(shù)為4間，占老年人臥室總數(shù)的33.3%；14間廚房操作臺面和0.75 m水平面U2不低于0.7的房間數(shù)均為6間，均占廚房總間數(shù)的42.9%，其中操作臺面和0.75 m水平面U2同時不低于0.7的房間數(shù)為6間，占廚房總間數(shù)的42.9%。15間衛(wèi)生間U2不低于0.7的房間數(shù)為1間，占衛(wèi)生間總數(shù)的6.7%?？梢姡饩鶆蛐詽M足要求的房間占各類型房間總數(shù)的比例在6.7%～42.9%，不及所測房間的一半，即居室環(huán)境的光均勻性較差。

2.4 光源顯色性（顯色指數(shù)）

36只燈的顯色指數(shù)測試結(jié)果如表5所示?？梢钥闯?，顯色指數(shù)Ra為67.0～86.4。其中，顯色指數(shù)不低于80的燈共有16只，占所測燈的44.4%；顯色指數(shù)Ra低于80的燈總共20只，占據(jù)所測燈的55.6%。

就品牌而言，19只知名品牌燈中，顯色指數(shù)Ra不低于80的燈共有10只，占該類燈數(shù)量的52.6%；16只國產(chǎn)品牌燈中，顯色指數(shù)Ra不低于80的燈共有6只，占該類燈數(shù)量的37.5%。由此可見，知名品牌燈與國產(chǎn)品牌燈相比，光源顯色性略好，但兩者的顯色指數(shù)Ra合格率均不高。

分別采用標稱功率和實測色溫對顯色指數(shù)Ra作圖，如圖2所示。無論是標稱功率（圖2（a））還是實測色溫（圖2（b））與顯色指數(shù)Ra均沒有明確的相關(guān)關(guān)系。換言之，一般情況下居室用燈在常用功率和正常色溫范圍內(nèi)，光源顯色性合格率均無明顯差異。

3 結(jié)束語

居室內(nèi)照明環(huán)境與人們生活息息相關(guān)，但受個人喜好和不規(guī)范光源選擇的影響，居室內(nèi)照明質(zhì)量與GB 50034——2013存在較明顯的差異：1）就照度而言，居室內(nèi)照度水平普遍偏低。平均照度值能夠達到國家標準要求的各類型房間占被測同類型房間數(shù)量的比例不超過20%，衛(wèi)生間該比例最高，臥室和起居室該比例均為10%；平均照度值未達到國家標準值要求一半的各類型房間占被測同類房間總數(shù)的25%～91.7%，餐廳該比例最高，達到91.7%，其次是老年人臥室。2）采用照度均勻度U2評價各居室的光均勻性，各類型房間U2不低于0.7的房間數(shù)量占該類型房間數(shù)量6.7%～42.9%，不及所測房間的一半?？梢?，光照度在居室分布不均的現(xiàn)象普遍存在。3）就光源顯色性而言，顯色指數(shù)與標稱功率和顯色指數(shù)無明顯相關(guān)性。隨機選取的36盞燈的顯色指數(shù)Ra符合國家標準要求的僅占所測燈的44.4%，知名品牌燈的顯色性略好于國產(chǎn)品牌。

鑒于上述，居室內(nèi)照明質(zhì)量與GB 50034——2013《建筑照明設(shè)計標準》的顯著差異應(yīng)當引起重視。一方面，應(yīng)當在裝飾裝修過程中，采用規(guī)范的照明設(shè)計提高居室內(nèi)照明設(shè)計的規(guī)范性，避免照明設(shè)計的隨意性，重視餐廳、老年人臥室等房間的照明要求，進而提高居室內(nèi)照明質(zhì)量，包括光照度水平和光均勻性。另一方面，應(yīng)當加強對市售電光源的顯色性監(jiān)測和抽查，淘汰顯色性較差的電光源，提高居室內(nèi)照明用光源的顯色指數(shù)，從而促進居室內(nèi)照明質(zhì)量的全面提高。

參考文獻

[1] 鄭燕. 探索室內(nèi)光污染的來源、危害及防治措施[J]. 科學中國人，2014（23）：75-76.

[2] SALTHAMMER T. Critical evaluation of approaches in setting indoor air quality guidelines and reference values[J]. Chemosphere，2011（82）：1507-1517.

[3] FRONTCZAK M， WARGOCKI P. Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor and environments[J]. Building and Environment，2011（46）：922-937.

[4] 封根泉. 我國環(huán)境物理研究進展[J]. 環(huán)境科學與技術(shù)，1984（1）：45-48.

[5] 古為民. 光污染與健康[J]. 中國城鄉(xiāng)企業(yè)衛(wèi)生，1991（6）：30.

[6] 紀振，韓瑋，何康林. 淺論室內(nèi)光污染及其控制措施[J]. 燈與照明，2005，29（1）：8-10.

[7] 陳瀟，何書喜. 光污染對人眼視覺質(zhì)量的影響[J]. 國際眼科雜志，2010，10（3）：530-532.

[8] 建筑照明設(shè)計標準：GB 50034—2013[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[9] 照明測量方法：GB/T 5700—2008[S]. 北京：中國標準出版社，2008.

[10] 陳亢利. 某大學圖書館室內(nèi)光環(huán)境調(diào)查[J]. 環(huán)境與健康雜志，2010（6）：539-540.

[11] 李玉報. 閱片室內(nèi)環(huán)境照度的檢測與分析[J]. 泰山醫(yī)學院學報，2007（1）：59-61.

[12] 陳道湧. 上海市7幢辦公樓室內(nèi)環(huán)境狀況調(diào)查[J]. 上海預防醫(yī)學雜志，2009（3）：118-119.

（編輯：李剛）