改进教室照明设计的探讨

朱世君

【摘要】本文通过对教室照明现状的调查和分析,详细介绍了教室照明设计中,灯具的选型、灯具的布置方式、照度均匀度及照明功率密度值的计算、频闪效应及眩光的限制等几个方面的内容,以供大家在设计中参考。

【关键词】照度 三基色荧光灯 照度均匀度 照明功率密度值 眩光 频闪效应

据统计,学生大约有60%的时间是在教室里度过的,教室照明质量的优劣是导致学生近视的重要因素之一。近年来我国中小学生近视的问题日趋严重,因此改进教室的照明设计已成为目前刻不容缓的事情。

一、 教室的照明现状

近来我们对全市的中小学校进行了调查,发现教室照明不合格的现象很严重。在光源方面有些教室仍然采用光效低、寿命短的粗管径(38mm)40W的T12荧光灯,在灯具的布置上,有些学校在8mX8m的标准教室内只设置了6只T12型40W的荧光灯,照度要求。此外还有些学校的教室照明仍然采用电感镇流器的荧光灯,不满足频闪、眩光、节能等的要求。

二、 教室照明的分析与设计

1、光源的选择

《建筑照明设计标准》GB50034-2004条文说明中3.2.3明确规定,选择光源的一般原则:细管径(<=26mm)直管荧光灯光效高、寿命长、显色性较好,适用于高度较低的房间,如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产场所。

根据灯管的直径不同,直管荧光灯又可分为φ38mm(T12)、φ26mm(T8)、φ16mm(T5)等几种。目前教室照明中普遍使用的T8卤粉荧光灯比传统的T12荧光灯光效提高了10%,寿命提高了3-4倍,节电率达10%。近年来,随着新材料和新技术的运用以及人们对教室照明的重视,采用稀土三基色荧光粉的T8和T5荧光灯由于具有光效高、寿命长、节能、护眼、环保、显色指数高等众多优点而成为教室照明设计中的新型光源。T8卤粉荧光灯管与T8、T5三基色荧光灯管具体比较见下表:

由上表显示,T5三基色灯管的各项指标最高,T8三基色灯管次之。但由于T8三基色灯管相对T5价格便宜,改造成本较低而得到普遍推广。而T5荧光灯的市场普及率只有10%。

2、灯具的布置及相关指标计算

在设计中我们怎样能够准确的计算出灯具的数量,并且保证布置方式能够满足照度均匀度及照明功率密度值的要求呢?下面我们通过一个典型教室的照明设计来详细说明。某教室的尺寸为长8mX宽8mX高3.6m,灯具安装高度距课桌面1.8m。由《建筑照明设计标准》GB50034-2004表5.2.7中查得教室(以课桌面为参考高度)的照度标准值Eav为300LX。由《照明设计手册》查得T8三基色36W单管荧光灯光通量为3200lm,灯具的利用系数为0.6,维护系数为0.8,然后依据照度计算公式导出N=Eav*A/(φ*U*K)式中 φ—光源的光通量 N—灯具数量 U—灯具的利用系数K—维护系数A—教室的面积

计算取 N=16盏。具体灯具布置见右图

为了保证教室的照度均匀度,应调整布等间距L和灯具距离工作面的高度H,使得灯具的距高比L/H不大于所选灯具的最大允许距高比。由《照明設计手册》中查得该灯具垂直灯轴方向最大L/H为1.5,平行灯轴方向最大L/H为1.3。上图灯具布置方式中,平行与垂直灯轴两个方向L/H为1.2,均小于灯具的最大允许距高比,满足照度均匀度的要求。

灯具的布置方式同时也要满足照明功率密度值的要求。根据《照明设计手册》LPD=(Wa+Wb)/A 式中 LPD—照明功率密度值Wa—灯具的功率Wb—电子镇流器的功率(取4W)A—教室的面积根据上图中灯具布置方式计算得LPD=10W/m²,满足《建筑照明设计标准》GB50034-2004中表6.1.6中规定教室的照明功率值(现行值)为11W/m²的要求。

3、频闪效应及眩光的抑制

目前部分学校的教室还采用电感式镇流器的荧光灯,这种荧光灯发出的灯光会产生“频闪”现象,学生长期在“频闪”状态下学习很容易导致视觉疲劳,引起近视、神经紧张等不良后果。特别是当电压不稳、灯管老化时,频闪现象就更为严重。

为了解决这个问题我们通常是将电感式镇流器更换成专用的电子式镇流器,由于此种镇流器的频率比较高,可以有效地限制频闪现象的产生。

教室内的眩光主要分为直接眩光和反射眩光。抑制直接眩光我们采用两种方式:1)灯具的布置方式应长轴平行于学生的主视线,并与黑板垂直。有条件的教室应把灯具布置在垂直黑板通道的上空,使桌面形成侧面或者两侧面采光,照明效果更好。2)采用带格栅罩的灯具来取代裸露的灯管,这样可以减少灯具直接照射产生的眩光。

反射眩光主要是由视野中的反射所引起的,特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。反射眩光使视觉对象的对比降低,以致难以看清细部。为了避免反射眩光,我们主要在教室内表面采用浅色装修,采用无光泽的材料,这样可以减少反射眩光的影响。

三、结束语

要想把教室照明设计得合理、先进,这是一个很重要的课题。随着时代的进步、社会的发展同时随着照明与视力及心理健康等理论研究的不断深入,教室照明设计必定会迎来革命性的飞跃和发展。希望本文能对今后的照明设计有所借鉴和帮助。

参考文献

【1】现代建筑电气设计技术(2005年)四川科学技术出版社

【2】照明设计手册(第二版) 中国电力出版社

【3】建筑照明设计标准 (GB50034-2004)