健康照明机理下的学校教室照明光环境设计探讨

庄 檬

华建集团上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041

0 引言

目前，照明工作者对学校照明的研究已不仅仅满足于基本照明要求。光对于人们的视觉、情绪及节律的调整显得尤为重要。自2018年习近平总书记对青少年视力健康问题连续作出重要指示以来，对不良的室内光环境的整改力度持续加大，而整体提升学校教室光环境已刻不容缓。为了营造更加舒适的教室空间光环境，提高青少年学习效率，改善身心健康问题[1-2]，文章以提倡“健康照明”理念为指导思想，解读学校教室照明的相关规范，如《建筑照明设计标准》（GB 50034—2013）[3]（以下简称《设计标准》）、《中小学教室采光和照明卫生标准》（GB 7793—2010）[4]、《中小学教室照明技术规范》（T/JYBZ 005—2018）[5]（以下简称《规范》）等国家及地方标准，以满足色温变化、眩光控制、节律调整、视力保护等需要[6]，从而构建健康舒适的光环境。

1 学校教室照明现状

不适的室内光环境会加重青少年的近视问题。文章主要分析目前学校教室照明存在的问题，以便加快调整影响教室照明的不良条件，为青少年提供一个健康的室内学习环境。主要围绕以下问题作出阐述。

（1）教室整体光环境偏暗或偏亮的情况下，青少年长期处于此环境下学习，会加重近视，而色温的变化会影响空间光环境的利用。

（2）过度的亮度对比以及过亮的光照容易引起青少年的视觉不适（不适眩光）、疲劳、视觉障碍，甚至损伤（失能眩光）。

因此，文章主要从照度、光频闪、色温等视觉参数和非生物效应（节律照明）指标出发，探讨舒适、安全、健康的光环境设计方法。

2 教室健康照明的设计要求

在教室照明众多视觉参数指标中，色温是光源的最重要参数。《设计标准》中对于教室的相关色温值的要求是3 300～5 300 K（见表1）。色温不同导致青少年处于不同的状态环境下，如高色温环境使人更容易集中精神，提高工作效率；低色温环境容易使人放松，加快褪黑激素大量分泌，有利于人们进入睡眠状态。由此可以得出，光源色温对人体的昼夜节律、激素分泌等有明显影响的结论。

表1 光源色表分组

在《中小学校教室照明质量分级评价》（T/SIEATA 000001—2020）[7]和《WELL建筑标准v1》[8]中都提出照明节律健康和视觉亮度指标（见表2）。其中，重点关注昼夜节律健康问题，尤其在《WELL建筑标准v1》中的阐述光部分提供了照明方面的指南，旨在尽量减少对身体昼夜节律系统的干扰、提高工作效率、帮助获得良好的睡眠质量。

表2 视觉及节律照明指标

除了可以促进视觉，光还会以非视觉方式影响人体。考虑到光对与警觉、消化和睡眠相关的生理过程所起的作用，由于青少年的大部分时间是在学校教室中，照明不足或不当的光环境设计会导致其昼夜节律混乱。接触自然光可以改善青少年情绪、集中注意力和整体健康。

在《规范》中对照度、均匀度、显色指数、统一眩光值等参数有所规定，使教室光环境满足空间的整体视觉吸引力（见表3）。

表3 教室照明标准值

3 典型教室空间的光环境设计应用

目前大多数学校照明全天使用同一种亮度、色温，容易影响青少年的感光舒适性，导致其学习效率低下，这种光环境也打破了人体昼夜节律的平衡。为了更好地为青少年营造一个健康舒适的光环境，达到保护视力健康和提高学习效率目的[9-10]，文章以某个学校的典型教室空间应用场景为例，进行教室实际光环境优化设计。典型教室尺寸为9 m×7 m×3.6 m，通过DIALux照明设计软件模拟，选用LED灯具，对4种色温进行模拟计算，分别是2 700 K、3 000 K、4 000 K和6 500 K（见表4）。

表4 多种色温模式照度模拟对比表

通过对比，结合人体昼夜节律体系（见图1），分析得出色温与人体昼夜节律的关系（见图2）：在清晨时适合低强度的暖色温，进入学习状态后，可调控为冷色温，有助于提高学习效率，而中午适合暖色温模式，可以营造舒适放松的午休时间，下午时转变为高强度的冷色温，进入高效学习，到晚上又回到低强度的暖色温，可以过渡到容易睡眠模式，这样的变色温模式能够保持昼夜平衡。在模拟中，3 000～6 000 K之间的色温被认为是较为理想的状态，有助于保护青少年视力，营造一个健康照明的教室光环境。

图1 人体昼夜节律

图2 自制色温与昼夜节律关系图表

4 结束语

综上所述，基于对青少年健康及教室照明设计指标的解读，以典型教室空间的照度模拟为应用场景，着重分析多种不同色温对室内光环境的视觉感受，得出如下结论：通过多种色温的干预策略，可在尽量减少对身体昼夜节律系统的干扰下，提高学习效率，帮助青少年获得良好的睡眠质量，并根据需要提供相应的视敏度。合理的昼夜节律照明，对青少年在白天保持集中注意力和夜间入睡有着重要影响。因此，在设计学校照明空间时，需要结合其主要功能给青少年营造一种自然的带入感、健康的视觉感知和情绪效应。