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：2008201405081。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1T5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1FH36W/765T840250062.56500＞80100001002FH36W/640T840285071.34000＞8010000883L36W/840T840335083.84000＞8010000754FH28W/865/HET5302400804000＞8020000785FH28W/840HET530260086.74000＞802000075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日节能型教室灯被授予发明专利（专利号：2007100497705）。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日双反射器黑板灯被授予发明专利（专利号为：2007100497692）。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12.56413970.840.797.6222.66493660.880.7032.76443970.880.79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