一組中小學(xué)教室照明質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

謝竹雯

(福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350108)

0 引言

2019年4月，人民網(wǎng)發(fā)布的《國(guó)民視覺(jué)健康大數(shù)據(jù)》指出，我國(guó)近視患者有6億人，占人口數(shù)量的50%。其中，中小學(xué)人數(shù)超過(guò)1億，青少年近視率居世界第一。從數(shù)量上來(lái)看，小學(xué)生近視比例將近50%，初高中生近80%，大學(xué)生甚至高達(dá)90%。從趨勢(shì)上來(lái)看，視力不良狀況高發(fā)、低齡化，上升趨勢(shì)明顯。

人類80%以上的外部世界信息是經(jīng)由視覺(jué)獲取，考慮到青少年日?；顒?dòng)超過(guò)一半時(shí)間于校園進(jìn)行，教室光環(huán)境質(zhì)量將直接影響他們的視覺(jué)健康。因此，科學(xué)、健康的教室照明是近視防控的重要措施，中小學(xué)校開展照明質(zhì)量測(cè)評(píng)并對(duì)教室光環(huán)境加以改進(jìn)非常必要。

基于此，課題組選取了某市10個(gè)中小學(xué)校作為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)19間教室照明質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

1 照明質(zhì)量檢測(cè)

1.1 檢測(cè)對(duì)象與儀器

被檢測(cè)的10所學(xué)校共同點(diǎn)，是近年內(nèi)有進(jìn)行加固改造或裝修，其教室燈具均已重新設(shè)計(jì)并安裝，采用的照明光源均為L(zhǎng)ED。

檢測(cè)儀器為主要為光譜輻射儀與鉗形功率表。

1.2 檢測(cè)內(nèi)容

在工程項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)，照明相關(guān)檢測(cè)參數(shù)通常為照度值和照明功率密度值，檢測(cè)依據(jù)是現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 177)[1]、現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034)[2]、現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《照明測(cè)量方法》(GB/T 5700)[3]

除了照度和照明功率密度外，照明質(zhì)量其他相關(guān)參數(shù)主要包括顯色指數(shù)、相關(guān)色溫、色容差、照度均勻度、統(tǒng)一眩光值等。這些參數(shù)的技術(shù)要求在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034)都有明確的規(guī)定：第5.3.7條“教室照明統(tǒng)一眩光值小于19，照度均勻度不應(yīng)小于0.60，顯色指數(shù)大于80”；第4.4.1條“教室的相關(guān)色溫范圍宜符合3300K～5300K”；第4.4.4條“當(dāng)選用發(fā)光二極管光源時(shí)，其色度應(yīng)滿足下列要求：長(zhǎng)期工作或停留的房間或場(chǎng)所，色溫不宜高于4000K，特殊顯色指數(shù)R9應(yīng)大于零”[2]。然而，當(dāng)前工程驗(yàn)收檢測(cè)中很少涉及以上參數(shù)。

為了較全面地反映照明質(zhì)量情況，本次照明質(zhì)量檢測(cè)的參數(shù)主要包括照明功率密度值、照度值、照度均勻度、相關(guān)色溫、一般顯色指數(shù)、特殊顯色指數(shù)等。另外，統(tǒng)一眩光值也是評(píng)價(jià)照明質(zhì)量的重要參數(shù)之一，本次檢測(cè)因受儀器的限制，未進(jìn)行檢測(cè)，將在后續(xù)的研究中進(jìn)行。

表1 平均照度、功率密度與照度均勻度檢測(cè)值

2 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1 照明功率密度、平均照度與照度均勻度

19間教室的照明功率密度值的檢測(cè)結(jié)果如圖1所示，其最大值是6.5W/m2，最小值為3.2W/m2，平均值為4.7W/m2。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，教室照明功率密度的現(xiàn)行值≤9W/m2，目標(biāo)值≤8W/m2[2]，其合格率為100%。

圖1 教室照明功率密度值

19間教室課桌面平均照度值的檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，其最大值為522lx，最小值為141lx，平均值為321lx，數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大。依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，教室課桌面照度標(biāo)準(zhǔn)值為300lx，設(shè)計(jì)照度與照度標(biāo)準(zhǔn)值的偏差不應(yīng)超過(guò)±10%，即當(dāng)照度在270lx～330lx區(qū)間時(shí)為合格[2]。此見，被檢測(cè)的教室照度低于270lx的有7間，照度在270lx～330lx的有3間，照度高于330lx的有9間，合格率僅為16%。

圖2 教室平均照度值

被檢測(cè)的19間教室照度均勻度的檢測(cè)結(jié)果如表1所示，最大值是0.91，最小值0.56，平均值為0.75。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，教室照度均勻度不應(yīng)小于0.6。照度均勻度大于等于0.6的有16間，小于0.6[2]的有3間，合格率為84%。

2.2 相關(guān)色溫

被檢測(cè)的19間教室相關(guān)色溫檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，最大值是6400K，最小值是4604K，平均值為5513K。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，教室的相關(guān)色溫宜在3300K～5300K之間；當(dāng)選用發(fā)光二極管燈光源(LED)時(shí)，色溫不宜高于4000K[2]。對(duì)照國(guó)標(biāo)，被檢測(cè)教室的相關(guān)色溫在3300K～5300K之間的有8間，合格率為47.4%。如果考慮照明光源為L(zhǎng)ED，相關(guān)色溫小于4000K的教室0間，表明了受檢測(cè)的19間教室均不滿足國(guó)標(biāo)要求。同時(shí)，因標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)色溫的要求為“宜”，所以該項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)不能判定相關(guān)色溫為不合格。

圖3 相關(guān)色溫

2.3 顯色指數(shù)

受檢測(cè)的19間教室一般顯色指數(shù)(Ra)檢測(cè)結(jié)果如圖4所示，最大值是95，最小值是69，平均值是82。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，教室的一般顯色指數(shù)不應(yīng)小于80[2]。而被檢測(cè)教室的一般顯色指數(shù)大于80的教室只有11間，合格率為58%。

圖4 一般顯色指數(shù)

被檢測(cè)的19間教室的特殊顯色指數(shù)(R9)檢測(cè)結(jié)果如圖5所示，最大值是92，最小值是-33，平均值是28。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，采用LED作為照明光源時(shí)，教室的特殊顯色指數(shù)應(yīng)大于0[2]。此見，被檢測(cè)的教室特殊顯色指數(shù)大于0的教室只有11間，合格率為58%。

圖5 特殊顯色指數(shù)

2.4 檢測(cè)結(jié)果分析

綜合以上被測(cè)的19間中小學(xué)教室的照明數(shù)量和質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果(表1)：照明功率密度值合格率為100%，平均照度合格率為16%，照度均勻度合格率為84%，一般顯色指數(shù)合格率為58%，特殊顯色指數(shù)合格率為58%。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研分析，LED光源的光效約是熒光燈的1.1～1.5倍，所以，同樣的照度要求采用LED光源時(shí)，功率密度較采用熒光燈光源容易滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

照度的合格率較低，是因?yàn)楦鶕?jù)國(guó)標(biāo)要求取值在標(biāo)準(zhǔn)要求值的±10%范圍。如果本次檢測(cè)教室平均照度大于300lx即判定為合格，合格率則為63%，大幅提高。本次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法，是將照度測(cè)量區(qū)域分成正方形網(wǎng)格，在網(wǎng)格中心點(diǎn)測(cè)量照度。平均照度的算法是將所有網(wǎng)格照度檢測(cè)值的和除以檢測(cè)點(diǎn)數(shù)，所以網(wǎng)格的大小及位置選擇、教室的實(shí)際尺寸等因素會(huì)影響檢測(cè)值。如果增加教室邊沿部分區(qū)域的測(cè)量點(diǎn)，則可能測(cè)到更小的照度，進(jìn)而影響照度均勻度[4]。同樣的檢測(cè)方法，教室5、6、9、11、18等功率密度同為5.0(W/m2)，但是照度分別為439lx、156lx、302lx、293lx、455lx，相差極大，所以有必要對(duì)產(chǎn)生原因進(jìn)一步分析。

3 原因分析

3.1 施工圖階段

經(jīng)過(guò)圖審合格的電氣施工圖，照明功率密度值、照度值、顯色指數(shù)、色溫等參數(shù)的數(shù)值在圖紙上都有體現(xiàn)，并符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034)的要求。

一般情況下，設(shè)計(jì)師進(jìn)行電氣施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)計(jì)算照明功率密度值與照度值的具體數(shù)值，并在圖紙上標(biāo)明。所以，設(shè)計(jì)階段，這兩項(xiàng)參數(shù)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但對(duì)于其他參數(shù)，施工圖上一般只體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，比如顯色指數(shù)≥80、色溫≤4000K等，而不是具體的數(shù)值，不利于后期施工的把控。

另外，對(duì)于相關(guān)色溫，因檢測(cè)的教室照明光源均采用LED，所以標(biāo)準(zhǔn)要求相關(guān)色溫不宜高于4000K，19間教室無(wú)一間符合要求。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，普遍反應(yīng)工作或?qū)W習(xí)場(chǎng)所采用偏白光也即相關(guān)色溫5000K以上的光源，注意力會(huì)相對(duì)集中。針對(duì)相關(guān)色溫，筆者進(jìn)行過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，將一間10人間辦公室的光源相關(guān)色溫由6000K更換為4000K，更換初期，10人均反映不適應(yīng)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月后，辦公室工作人員10人中，有8人反映相關(guān)色溫4000K的光源比原來(lái)的6000K光源更舒適。當(dāng)然，對(duì)于相關(guān)色溫參數(shù)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完全論證，僅能作為參考，筆者將在后續(xù)的研究中進(jìn)行更全面、更合理的實(shí)驗(yàn)以論證分析。

3.2 施工階段

在施工環(huán)節(jié)中，因照明系統(tǒng)施工技術(shù)含量相對(duì)較低，所以施工質(zhì)量一般不對(duì)照明質(zhì)量造成較大的影響。該環(huán)節(jié)存在的關(guān)鍵問(wèn)題是未把好照明產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。目前，工程項(xiàng)目采用的照明光源基本為L(zhǎng)ED光源。LED光源產(chǎn)品質(zhì)量參次不齊，單純從外觀上無(wú)法判定產(chǎn)品的優(yōu)劣。在施工過(guò)程如果未嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)核查各類照明產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告，或者未對(duì)進(jìn)場(chǎng)光源的光通量、顯色指數(shù)、色溫等進(jìn)行抽檢，則無(wú)法控制質(zhì)量。

3.3 驗(yàn)收階段

在驗(yàn)收過(guò)程，一般僅對(duì)照度值或功率密度值進(jìn)行檢測(cè)，僅少數(shù)項(xiàng)目有對(duì)照明質(zhì)量其余參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。這個(gè)也是造成較多教室照明質(zhì)量參數(shù)不合格的重要原因之一[5]。

3.4 運(yùn)行階段

在運(yùn)行的過(guò)程，學(xué)校工作人員僅對(duì)燈具的損壞進(jìn)行維護(hù)，對(duì)照明質(zhì)量的參數(shù)未進(jìn)行定期的相關(guān)檢測(cè)與評(píng)價(jià)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)教室照明存在的問(wèn)題[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前中小學(xué)教室照明質(zhì)量的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，需要政府將監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)機(jī)制落到實(shí)處，嚴(yán)格把控照明設(shè)計(jì)、圖審、施工、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)，提高新建教室的照明質(zhì)量。通過(guò)對(duì)各中小學(xué)教室的照明質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)，對(duì)不合格的教室進(jìn)行相應(yīng)的改造，使之達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。