教室照明设计.docx
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教室照明设计
关心学生视力健康
推广《教室照明系统》设计理念
当前我国学生视力低下的状况十分严重。
根据2006年国家体育总局第二次国民体质检测报告提供的数据,学生视力不良率为:
小学占32%、初中占58%、高中占76%、大学占83%。
专家们普遍认为:
造成学生视力低下的原因很多,例如:
先天因素;坐姿不正确;学习负担过重;看电视或操作电脑的时间过长等等,但最根本原因是学校的视环境不好所造成的。
学校教室照明环境存在的主要问题是什么?
根据我们长期研究,主要有以下几方面的问题:
1.黑板及课桌照度低于国家标准所规定的照度值,学生长期处于低照度环境下学习;
照片1某校教室照明实况
2.没有设专用黑板灯,或黑板灯装设不规范,如用普通的简式荧光灯当做黑板灯,不仅黑板照度低,视见度低,学生在观看黑板时,还可看到灯管的直接眩光,极易引起视觉疲劳;
3.一般都是采用质低、价低、能耗高、技术停留在上世纪6、70年代水平的简式荧光灯具;
4.一般都使用电感镇流器,存在严重的频闪效应;
5.一般都采用软吊,吊扇又安装在灯具的上方,吊扇与灯光同时开动时,存在严重的灯摆、灯光晃动的现象;
6.教室内一般均采用高色温(6500K)光色偏冷的荧光灯管。
总之,一个照度低、有眩光、有频闪、有灯光晃动、光色不好的视环境,怎能不引起视疲劳,怎能不危害视力健康呢!
?
2004年,建设部颁布了新的《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)。
新标准对教室照明作出了以下有关规定:
1.课桌照度300lx;黑板照度500lx;
2.照度均匀度(最小照度/平均照度)0.7;
3.统一眩光值UGR不得高于19;
4.直接型灯具的遮光角不应小于15°(光源平均亮度为20-50kcd/m²时).
5.功率密度值:
现行值11W/m²,目标值9W/m²;
6.宜采用细管径直管形荧光灯;
7.光源的相关色温3300~5300K。
2007年中央发布了《关于加强青少年体育增强青少年体质的意见》,提出了要通过5年左右的时间,使我国青少年近视的发生率明显下降的工作目标!
2008年9月4日,教育部为贯彻落实中央7号文(中发20077号)的精神,印发了关于《中小学学生近视眼防控工作方案》的通知。
通知中提出课桌面和黑板照度应符合国家标准要求,并制定了具体措施和实施方案。
本人长期从事教室教室照明的研究和实践。
1998年,为教室照明设计和灯具的标准化进行了大胆的尝试,推出了采用T8光源、以铝合金型材为灯体的新型教室灯具,受到社会的广泛关注,先后在成都外国语学校、四川大学、成都大学、西南科技大学、西南交通大学等上百所学校采用。
2006-2008年,我们又在新型教室灯的基础上,经过不断完善、不断实践,再次成功研制出采用T5光源的节能型教室灯,并从光源、灯具的选择到灯具的布置等,总结了一套完整的《教室照明系统》设计理念。
该技术已获实用新型专利,专利号:
。
该技术为落实《中央200707号文件》精神;为落实中央“节能减排”精神;为落实新的《建筑照明设计标准》奠定了良好的基础。
《教室照明系统》的主要内容是:
一.光源选择:
以往在设计中,一直使用T8光源,存在的问题是;
1.镇流器的选择具有不确定性,一般用户会选用电感镇流器。
2.三基色灯管的光效虽可达83.8lm/W,但很少在工程中应用,这不是设计院的问题,而是用户的选择。
国标推荐的中色温灯管也很难在工程中实施,追求低价或受旧观念的影响,一般会选用光效最低、价格最便宜的日光色灯管,照度、光质、光效无法得到保证。
3.功率密度值始终保持在11W/m²左右,无法降低。
表1 T5与T8灯管的参数比较(欧司朗灯管)
序
灯管型号
灯管
类型
含电子镇流器
之功率(W)
光通(lm)
光效(lm/W)
色温
(K)
显色
指数(Ra)
平均
寿命(h)
同一
房间
相同
照度
的灯
管数
1
FH36W/765
T8
40
2500
62.5
6500
>80
10000
100
2
FH36W/640
T8
40
2850
71.3
4000
>80
10000
88
3
L36W/840
T8
40
3350
83.8
4000
>80
10000
75
4
FH28W/865/HE
T5
30
2400
80
4000
>80
20000
78
5
FH28W/840HE
T5
30
2600
86.7
4000
>80
20000
75
通过对比,T5管的技术性能明显优于T8管(见表1):
1.光效高达86.7lm/W,比常用的T8日光色灯管提高了38.7%;
2.平均寿命为20000小时,是T8管的一倍;
3.无可选择地采用电子镇流器;
4.年使用费用(含灯具、维护费、电费等)比常用的T8日光色灯管降低40左右%。
通过大量工程实践,仅照明方面的节能都达到了30%左右,为国家节约了大量的资源。
二.灯具选择
1.课桌灯:
为了节能和课桌照度达标,选用节能型教室灯。
该灯的主要技术特征是:
1) 所有部件均采用铝合金型材结构,可组成连续光带,采用管吊安装。
2) 按直接型灯具设计,根据国标要求,灯具的遮光角≧15°,预留有加设散光罩的可能。
3) 为提高灯具效率,采用了双渐开线镜面反射器。
经北京建筑质量监督检验中心测试,灯具效率达81.4%,比采用T8光源及平面反射器的新型教室灯提高了10.6%。
4) 为确保灯具的安全性能,设立了将内线和外线(分支线路)完全分开的双走线通道。
5) 所有灯具部件均采用卡接连接方式,实现了部件标准化和预组装功能,大大提高了工效。
2008年12月30日
图1节能型教室灯(双布线通道,完全符合电磁干扰标准)
2.黑板灯:
为使黑板照度达标,应选用带双抛物面反射器的专用黑板灯。
多年来,为使黑板照度达标,我们做过各种努力,做了多种方案的实践和对比,唯有采用T5光源的双反射器黑板灯能够使黑板照度达标。
图2双反射器黑板灯(双布线通道,完全符合电磁干扰标准)
该灯的主要技术特征是:
1) 灯具的所有部件均采用铝合金型材组合,可组成连续光带,采用管吊安装。
2) 灯具的第一和第二反射器均为抛物面,其照射中心分别指向黑板的中区和下区,第二反射器还起到了拦截照射黑板上区光线的作用,确保了黑板照度达标和照度均匀度。
3) 由于合理的灯具结构设计,获得了较高的灯具效率,经北京建筑质量监督检验中心测试,灯具效率达83.5%。
4)经中测院现场测试:
采用双连双管灯时,黑板照度可达650lx,均匀度0.5;采用三连双管灯时,黑板照度可达760lx,均匀度0.7。
5) 灯具的全部部件均采用卡接或插接连接方式;标准化程度较高。
2008年11月13日
三.教室灯具的布置
1.灯具布置有规律可循,为设计提供了方便,也为确保设计质量提供了保证,但它是建立以下两个条件基础上的:
1)黑板灯及课桌灯均组成连续光带;
2)采用管吊安装方式。
2.布置规律:
.黑板灯平行于黑板、课桌灯垂直于黑板布置,相关布置尺寸参见表2。
特殊情况应以照度计算为准,例如美术教室教室的照度标准为500lx,光带间距可能调整至1.8-2米。
3.灯具安装高度一般为2.5-2.7米,黑板灯与课桌灯等高,特殊情况例如采用升降式黑板时,黑板灯安装高度可为3=3.5米。
阶梯教室的灯具安装高度应以最后一个台阶为基准。
图3教室照明布置图
4.布管及布线原则
由于该系统是采用光带布置,且分支线均已在工厂内敷设好,因此,管路和线路的布置变得非常简单,节省了大量人工和材料,这也是本系统的最大特点之一。
具体工程可按以下要求布置接线盒和管路(见图4)。
1)在每条光带的第一个灯具的中部设接线盒,此接线盒即每条光带的线路入口;
2)黑板灯的接线盒至黑板中心距离:
双连灯具为600mm,三连灯具为1200mm。
3)所有接线盒用管路相连。
图4管线分布图
四.灯具安装
这种灯具的安装也是最简单的,它的特点就是成组安装,举例来说,7×9米的标准教室就是四组灯,一组黑板灯加三组课桌灯,一共11跟吊杆,施工时只要确定好吊杆的位置,按以下步骤安装就是:
1.固定膨胀螺栓;
2.安装吊杆安装件;
3.吊杆及附件整体就位;
4 光带就位。
五.《教室照明系统》的特点
1.照度完全达标。
2.节能。
由于采用T5直管荧光灯和合理的灯具结构设计,使两种灯具的效率均超过80%;使功率密度值远远低于国标规定的目标值,一般在7..5~9W/m²左右。
3.由于采用全铝合金型材灯具组成的光带,具有以下特点:
1)灯具材料具有耐腐蚀特性,使用寿命长;
2)采用全光带系统,系统简单清晰,布置简洁;
3)造型美观,与建筑十分协调;
4)整体性强,可组成任意长度光带。
4.采用管吊安装方式的优点:
1)光带安装在合理的高度,照度分布均匀合理;
2)妥善解决了与吊扇和大梁的矛盾;3)安装方便;
4)节管、节线。
5.优质的照明质量:
照片2 成都西南交大#8教学楼教室
1)黑板的照度高、无直射眩光,学生观看黑板时,能看的清晰,看得舒服,不易产生视觉疲劳。
2)由于T5光源均采用电子镇流器,基本消除了荧光灯的频闪效应;
3)无灯光晃动现象;
4)选用4000K暖色光源,光色柔和舒适,提高了视觉舒适度和视觉灵敏度。
六.实例
我们选择一个可容纳50个学生,面积为7×9米的教室(图5)作为实例。
室内布置一组双连2×28W黑板灯(DCY30-2-2/28)和三组四连1×28W课桌灯(DCY-4-1/28),灯具安装高度分别为2.5、2.6及2.7米,采用旺元照明节能计算软件对其进行照度
图57×9米教室照明布置图
计算,其结果见表2;
表27×9米教室各种安装高度照度计算结果表
序号
灯具安装高度
(m)
照度(lx)
均匀度
LPD
(W/m²)
黑板
课桌
黑板
课桌
1
2.5
641
397
0.84
0.79
7.62
2
2.6
649
366
0.88
0.70
3
2.7
644
397
0.88
0.79
从结果看,在功率密度值仅为7,63W/m²的情况下,黑板及课桌照度均超国标。
事实充分说明,《教室照明系统》是一个系统简单、可靠;在高度节能的基础上,照度超国标,具有优良的照度经济性和可操作性;有布置规律可循;能全面保证教室照明质量;有利保护学生视力健康;便于设计,又能较好地保证设计质量的好方案。
特向广大设计人员做出推荐.
作为老一代设计人员有责任向社会呼吁:
当前我国学生视力下降问题实在是太严重了,应该引起全社会的广泛关注。
因此我建议,不仅在新设计的学校应该大力推荐采用《教室照明系统》新理念,而且在老学校也应该采用这一新技术进行教室照明改造。
让我们共同努力,把光明还给孩子们吧!
——西南电力设计院:
汤我武