健康照明機(jī)理下的學(xué)校教室照明光環(huán)境設(shè)計(jì)探討

莊 檬

華建集團(tuán)上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041

0 引言

目前，照明工作者對學(xué)校照明的研究已不僅僅滿足于基本照明要求。光對于人們的視覺、情緒及節(jié)律的調(diào)整顯得尤為重要。自2018年習(xí)近平總書記對青少年視力健康問題連續(xù)作出重要指示以來，對不良的室內(nèi)光環(huán)境的整改力度持續(xù)加大，而整體提升學(xué)校教室光環(huán)境已刻不容緩。為了營造更加舒適的教室空間光環(huán)境，提高青少年學(xué)習(xí)效率，改善身心健康問題[1-2]，文章以提倡“健康照明”理念為指導(dǎo)思想，解讀學(xué)校教室照明的相關(guān)規(guī)范，如《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）[3]（以下簡稱《設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》）、《中小學(xué)教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 7793—2010）[4]、《中小學(xué)教室照明技術(shù)規(guī)范》（T/JYBZ 005—2018）[5]（以下簡稱《規(guī)范》）等國家及地方標(biāo)準(zhǔn)，以滿足色溫變化、眩光控制、節(jié)律調(diào)整、視力保護(hù)等需要[6]，從而構(gòu)建健康舒適的光環(huán)境。

1 學(xué)校教室照明現(xiàn)狀

不適的室內(nèi)光環(huán)境會加重青少年的近視問題。文章主要分析目前學(xué)校教室照明存在的問題，以便加快調(diào)整影響教室照明的不良條件，為青少年提供一個(gè)健康的室內(nèi)學(xué)習(xí)環(huán)境。主要圍繞以下問題作出闡述。

（1）教室整體光環(huán)境偏暗或偏亮的情況下，青少年長期處于此環(huán)境下學(xué)習(xí)，會加重近視，而色溫的變化會影響空間光環(huán)境的利用。

（2）過度的亮度對比以及過亮的光照容易引起青少年的視覺不適（不適眩光）、疲勞、視覺障礙，甚至損傷（失能眩光）。

因此，文章主要從照度、光頻閃、色溫等視覺參數(shù)和非生物效應(yīng)（節(jié)律照明）指標(biāo)出發(fā)，探討舒適、安全、健康的光環(huán)境設(shè)計(jì)方法。

2 教室健康照明的設(shè)計(jì)要求

在教室照明眾多視覺參數(shù)指標(biāo)中，色溫是光源的最重要參數(shù)。《設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對于教室的相關(guān)色溫值的要求是3 300～5 300 K（見表1）。色溫不同導(dǎo)致青少年處于不同的狀態(tài)環(huán)境下，如高色溫環(huán)境使人更容易集中精神，提高工作效率；低色溫環(huán)境容易使人放松，加快褪黑激素大量分泌，有利于人們進(jìn)入睡眠狀態(tài)。由此可以得出，光源色溫對人體的晝夜節(jié)律、激素分泌等有明顯影響的結(jié)論。

表1 光源色表分組

在《中小學(xué)校教室照明質(zhì)量分級評價(jià)》（T/SIEATA 000001—2020）[7]和《WELL建筑標(biāo)準(zhǔn)v1》[8]中都提出照明節(jié)律健康和視覺亮度指標(biāo)（見表2）。其中，重點(diǎn)關(guān)注晝夜節(jié)律健康問題，尤其在《WELL建筑標(biāo)準(zhǔn)v1》中的闡述光部分提供了照明方面的指南，旨在盡量減少對身體晝夜節(jié)律系統(tǒng)的干擾、提高工作效率、幫助獲得良好的睡眠質(zhì)量。

表2 視覺及節(jié)律照明指標(biāo)

除了可以促進(jìn)視覺，光還會以非視覺方式影響人體。考慮到光對與警覺、消化和睡眠相關(guān)的生理過程所起的作用，由于青少年的大部分時(shí)間是在學(xué)校教室中，照明不足或不當(dāng)?shù)墓猸h(huán)境設(shè)計(jì)會導(dǎo)致其晝夜節(jié)律混亂。接觸自然光可以改善青少年情緒、集中注意力和整體健康。

在《規(guī)范》中對照度、均勻度、顯色指數(shù)、統(tǒng)一眩光值等參數(shù)有所規(guī)定，使教室光環(huán)境滿足空間的整體視覺吸引力（見表3）。

表3 教室照明標(biāo)準(zhǔn)值

3 典型教室空間的光環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)用

目前大多數(shù)學(xué)校照明全天使用同一種亮度、色溫，容易影響青少年的感光舒適性，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)效率低下，這種光環(huán)境也打破了人體晝夜節(jié)律的平衡。為了更好地為青少年?duì)I造一個(gè)健康舒適的光環(huán)境，達(dá)到保護(hù)視力健康和提高學(xué)習(xí)效率目的[9-10]，文章以某個(gè)學(xué)校的典型教室空間應(yīng)用場景為例，進(jìn)行教室實(shí)際光環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)。典型教室尺寸為9 m×7 m×3.6 m，通過DIALux照明設(shè)計(jì)軟件模擬，選用LED燈具，對4種色溫進(jìn)行模擬計(jì)算，分別是2 700 K、3 000 K、4 000 K和6 500 K（見表4）。

表4 多種色溫模式照度模擬對比表

通過對比，結(jié)合人體晝夜節(jié)律體系（見圖1），分析得出色溫與人體晝夜節(jié)律的關(guān)系（見圖2）：在清晨時(shí)適合低強(qiáng)度的暖色溫，進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，可調(diào)控為冷色溫，有助于提高學(xué)習(xí)效率，而中午適合暖色溫模式，可以營造舒適放松的午休時(shí)間，下午時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚?qiáng)度的冷色溫，進(jìn)入高效學(xué)習(xí)，到晚上又回到低強(qiáng)度的暖色溫，可以過渡到容易睡眠模式，這樣的變色溫模式能夠保持晝夜平衡。在模擬中，3 000～6 000 K之間的色溫被認(rèn)為是較為理想的狀態(tài)，有助于保護(hù)青少年視力，營造一個(gè)健康照明的教室光環(huán)境。

圖1 人體晝夜節(jié)律

圖2 自制色溫與晝夜節(jié)律關(guān)系圖表

4 結(jié)束語

綜上所述，基于對青少年健康及教室照明設(shè)計(jì)指標(biāo)的解讀，以典型教室空間的照度模擬為應(yīng)用場景，著重分析多種不同色溫對室內(nèi)光環(huán)境的視覺感受，得出如下結(jié)論：通過多種色溫的干預(yù)策略，可在盡量減少對身體晝夜節(jié)律系統(tǒng)的干擾下，提高學(xué)習(xí)效率，幫助青少年獲得良好的睡眠質(zhì)量，并根據(jù)需要提供相應(yīng)的視敏度。合理的晝夜節(jié)律照明，對青少年在白天保持集中注意力和夜間入睡有著重要影響。因此，在設(shè)計(jì)學(xué)校照明空間時(shí)，需要結(jié)合其主要功能給青少年?duì)I造一種自然的帶入感、健康的視覺感知和情緒效應(yīng)。