学校教室照明浅说

学校教室照明浅说章海骢以保持功能为目的---视觉环境为切入点----环境形态和情况:亮暗的分布和适应;---以视看对象为研究对象----环境中的物体:黑板,字体和对比以保护视力为最终结果---以学生为主体的研究方向----视线，光:反光,眩光，频率以节能为抓手---新光源,新电器和新灯具.一.学生在教室中上课或学习时注意的对象往前:黑板,教师脸部和衣服,前墙[极多]往下:书桌,书[很多]往上:吊灯,天花板[少]两侧:墙,窗[偶尔]各种观察耗用的时间在学习活动中的比例学生眼睛活动轨迹:从黑板到课桌来回扫视扫视次数和时间的多少:笔记的多少决定了眼睛扫视次数和时间眼睛在上课过程中活动范围内的分析从表内的信息表明:应关注:教师､黑板和墙､课桌的照明情况主要观察对象的光度学特性描述从表中的数据可见:白黑板和书的对比接近,但要注意:1)在黑板与作业照度相同时,白黑板显得过亮,不能接受;2)用白黑板的照度需要降低为1/2.什么是反射比?将从一个表面反射出来的光通量除以入射的光通量称这个表面的反射比,用字母ρ表示.根据入射和反射光线的范围,有不同定义.各种反射比的说明什么是对比度?对比度C=[Lt-Lb]/LbLt:对象亮度,Lb:背景亮度.任何眼睛看到的物体都是要它与背景有不同时才能被察觉.介绍几个光度学中的单位:光度量单位的说明:1.光通量:人眼看得见的光功率.单位:流明,符号:lm.2.发光强度:光束方向性的表示.单位立体角中的光通量,单位:坎特拉,符号:cd.(1cd=1lm/单位立体角).3.亮度:单位面积某方向上发出光线的多少.发光体在某个方向上的亮暗的表示,单位:cd/m2.4.照度:单位面积上接受的光通量,单位:勒克司,代号:lx.满月的月光下:2lx,夏日的太阳下:10000lx.办公室､教室:500lx.黑板上字迹的对比不同材质黑板上的视功能的比较从上图看出，黑底白字的视觉功能最高。但是：1）视觉功能的高低仅是决定的一个方面；2）视感觉相当重要。（1）视疲劳：视感觉与眼睛长期适应的大片背景有关，过分亮和过分暗的会增加视觉疲劳。（2）视舒适：非常重要。因此目前大多数用深绿色为黑板的板面。3)对比度与视力的关系:白底黑字的视力好于黑底白字:二.人眼观察时的特征1.根据作业对象需要相应的照度不同的标准有不同的要求:1)GB50034-2004”建筑照明设计标准“一般教室300lx(黑板和美术教室500lx),Ra80;2)GBJ99-86”中小学校建筑设计规范“一般教室150lx(美术200lx),Ra无;3)DG/TJ108-12-2004”普通中小学校建设标准“(上海市):一般教室150lx(美术200lx),黑板200lx,Ra无;一般显色指数Ra:发光体发出的光线能再现物体颜色的能力.有两点内容:1.以标准发光体为Ra=100为参照,即基准的照明体(黑体);2.目前观看是下面的8块色板:部分国外教室照明中使用的标准美国(IESNA-2000):500lxCIES008/E-2001和德国(DIN5035Part4-1990):300lx，成人夜校500lx.日本JISZ9110-1979：200-750lx.俄罗斯95：300lx.结论:教室课桌的照度水平在300-500lx.2.在视线变化时眼睛的适应能力3.结论和措施白天:防止阳光从窗户直射;晚上:有一个均匀明亮的光环境.4.IESNA推荐的教室各个面的反射比和人眼感觉亮度(以作业亮度为基准)三.能效要求为节约能源消耗,随着效率更高的电光源和配套电器的出现,各国都要求照明节能.照明节能不等于减低照度,而要求使用节能技术,降低能耗.照明技术中的能耗指标是:照明功率密度(LPD)即单位面积中的耗能:W/m2.LPD的定义说明例如,T12的荧光灯管的功率40W,电感镇流器的功耗9W,该系统的功耗49W.现在,新T8灯管功率32W,电子镇流器的功耗3W,该系统的功耗35W.减少14W之多.教室照明中的能效要求国家标准规定:计算举例,面积=60m2的教室:场所,房间照明功率密度(w/m2)对应照度值(lx)现行值目标值教室119300美术教室1815500耗用功率(w)对应照度教室11·60=660540300lx美术教室1080900500lx有关的国外信息最新的美国能耗指标如下:从上表看出:1)ASHRAE的指标与我们的目标值是一致的;2)加利福尼亚州的要求高于我们的目标值.标准名称ASHRAE90.1(2004)Title24(2005)对应照度(lx)LPD值1.4w/ft2(15w/m2)1.2w/ft2(12.9w/m2)500四.现状1.昼光照明新建的教室使用两侧开窗,提高对日光的利用水平.2.人工照明:---使用T12或T8卤粉的很多很多;发光效率比目前推广应用三基色粉的灯管低20%还多.---水平照度150-200lx;---使用简单的白漆双管或单管悬吊灯具;---使用功耗为9W左右的电感镇流器;---教室内灯具的悬挂方式平行黑板;---不设黑板照明五.提高能效的改善途径减小LPD(照明功率密度)的数值可以:1.使用发光效率更高的光源2.使用损耗更少的配套电器光源:目前各种标准荧光灯管及其电器的功耗表:T5灯管的发光效率在环境温度35°C时可达104lm/w.T8灯管在环境温度25°C时可达93-96lm/w.灯管功率荧光粉光通量(冷白光)(lm)电感镇流器功耗(w)电子镇流器功耗(w)T8GB10682-200236W卤粉26509PHILIPS28509国产三基色粉29503-4PHILIPS33503-4T5PHILIPS28W三基色粉2600(25ºC)3-4电器:电子镇流器点灯节能分析1.什么是高频点灯:常用频率:30-50KHz.高频点灯的优点：1。灯管的阴极位降区减少，光通量增加2.电子镇流器的功耗小，功率因数高功耗在3-4W，功率因数≈0。99。3.重量减轻70%以上;4.几乎没有噪音.将原来灯管更换为三基色灯管和使用电子镇流器就可以较大幅度提高教室内的照度和节约能耗。1）灯管光通提高3350lm/2650lm=1.26倍2）耗电(电子镇流器以4W计)从原来的：T12：40w+9w=49w减少到40w.节能18.4%.T8:36w+9w=45w减少到40w.节能11%六.国外动态美国加州实施了ICLS的教室照明改造计划改进后的照明水平（水平照度分布）改进后的照明水平（平均参数的对比）改进后的能耗比较教室示例:长：9.76m宽：9.15m.约90m2.七.我们的思考1.调研报告的内容教室大小(长X宽X高);各个面的反射比;窗户情况;现有的布灯情况:1.使用灯具,灯具内光源数;2.使用光源,直径,荧光粉,镇流器;3.灯具的数量和排列情况(含黑板灯);4.灯具与课桌的相互关系;5.使用功率(W)和LPD值.现有的照明情况:1)课桌上的水平照度及分布;2)水平照度的均匀度;3)黑板面上的照度分布和均匀度;4)各个墙面(黑板面,左右墙面)的照度(测量于前方的几个点)和均匀度;5)看得见灯管吗?6)有否日光直射?方向?遮阳方法和材料.2.改善教室照明的提议1)根据调查结果进行改进如:(1)照度,能耗降低的提高/改进;(2)日光的遮挡;(3)眩光的避免.2)畅想曲----新创意(1)教室内光环境的改进;(2)光源和灯具的改进/提高;(3)控制方法的实施.谢谢