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

據統計,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、 教室的照明現狀

近來我們對全市的中小學校進行了調查,發現教室照明不合格的現象很嚴重。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流器的熒光燈,不滿足頻閃、眩光、節能等的要求。

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、電子等生產場所。

根據燈管的直徑不同,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鹵粉熒光燈比傳統的T12熒光燈光效提高了10%,壽命提高了3-4倍,節電率達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、節能、護眼、環保、顯色指數高等眾多優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,燈具的利用系數為0.6,維護系數為0.8,然后依據照度計算公式導出N=Eav*A/(φ*U*K)式中 φ—光源的光通量 N—燈具數量 U—燈具的利用系數K—維護系數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《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—電子鎮流器的功率(取4W)A—教室的面積根據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中規定教室的照明功率值(現行值)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流器的熒光燈,這種熒光燈發出的燈光會產生“頻閃”現象,學生長期在“頻閃”狀態下學習很容易導致視覺疲勞,引起近視、神經緊張等不良后果。特別是當電壓不穩、燈管老化時,頻閃現象就更為嚴重。

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

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)