学校教室照明设计指南之实战篇

   2014-04-14 照明微课堂(elicht)57330
核心提示:教室的布灯原则:根据教学功能将教室分为讲台教学区和学生座位区,如图1所示。讲台区主要是老师活动的主要位置,视觉目标是黑板、讲台演示区、老师的表情和动作,是学生注意的重点。学生座位区域主要是学生阅读、书写、听课的场所,视觉任务是桌面,有时会和老师互动,所以位置上也要适当考虑学生的面部表现。
 1 照度值的确定
 
照度取值考虑标准定为300 Lux,已经和最新的建筑照明标准要求相吻合,这个标准目前已经和国际标准接轨。布灯后采用高效灯具照度达448Lux。
 
比当时执行的规范所规定的150Lux高一倍,现在看来10多年过去了,学校的设计还未落后,这也表明规范既要执行,但也不能机械的执行,结合实际工程以及发展趋势需要设计人给予多方面的考虑,以免造成工程刚完工便落后了。
 
2 布灯方式和控制
 
教室的布灯原则:根据教学功能将教室分为讲台教学区和学生座位区,如图1所示。讲台区主要是老师活动的主要位置,视觉目标是黑板、讲台演示区、老师的表情和动作,是学生注意的重点。学生座位区域主要是学生阅读、书写、听课的场所,视觉任务是桌面,有时会和老师互动,所以位置上也要适当考虑学生的面部表现。
1教室的功能区域示意图
相应的布灯方式如图2所示。
相应的布灯方式如图2
2.1  教室教学基础照明
 
选择悬挂式2X36W荧光灯具。
 
灯具长轴方向垂直黑板,布置3列,每列4套,灯具的间距满足照度均匀度要求。而且这种布置方式更容易导引学生的视线,将注意力集中到讲台区域。
 
整个教室(10mX7.2m)的0.85m高工作面的照度分布如图3所示,平均照度433Lux,主要教学区域(8mX7.2m)内的0.85m高工作面平均照度达到480 Lux,均匀度高达0.8以上。
整个教室水平面分布3
对比不同功率灯具和布灯方式数据对比:
对比不同功率灯具和布灯方式数据对比4
使用方案核算功率密度为12W/㎡。
 
2.2  黑板照明
 
采用2套不对称配光专用黑板照明灯具,黑板照度502Lux,均匀度>0.63。
黑板照度4
2.3 开关设置
 
开关设在前门处,按平行外窗的灯具成列控制,黑板灯控制开关设在黑板旁。方便教师在教学过程中控制灯光。
 
最后由专业照明公司使用计算机模拟技术,将房间的空间尺寸和反射特性输入计算机,配合提供的灯具数据文件,计算核实照度、照度分布、眩光等数据。调整到合适的水平,据此完成电气设计。图5所示为计算机模拟的空间亮度分布伪彩渲染图。
模拟的空间亮度分布色彩5
3  灯具选型
 
 
3.1 普通教室
 
选用双管亚光格珊荧光灯具2X36W,见图6。灯具效率为72%。
双管灯具6
此种灯型不仅有下射光,同时有少量上射光,配光曲线见图7。
配光曲线7
这部分上射光线有2个方面的作用:一方面照亮天花,使整个室内空间显得高大、宽敞、明亮,很容易达到日光照明中天空的效果;另一方面,光线照射在天花板上,通过高反射率的天花二次反射到达地面,增加了空间内漫射光,漫射光在提高照明舒适度上有着重要的意义,特别是在进行多媒体阅读过程中更为重要。有研究表明,同样的300lx照度水平下,增加10%的漫射光照明的环境和单纯直射光照明的环境相比,人的愉悦程度增加1.5倍。
格柵灯具8
该格柵灯具在眩光控制方面性能优越,可以有效控制直射眩光和反射眩光,其计算结果如图8所示:最大UGR数值为18。
格栅灯具9
3.2 部分实验室
 
由于有吊顶,选用嵌入式。按实验室不同使用功能分别为:生物、物理实验室为哑光格栅荧光灯具(2X36W);化学实验室考虑有少量腐蚀性气体(从现有化学教室可以看到灯具被腐蚀的情况),则选用密闭型棱纹板罩荧光灯具(3X36W);计算机教室选用镜面格栅荧光灯具(2X36W)。
 
配光曲线10
3.3 黑板灯
 
选用不对称配光专用黑板照明灯具,非对称洗墙照明灯具,匹配低亮度偏光反射器,前置遮光挡板,适用于教室的黑板照明。灯具外形和尺寸如图9所示。
      根据装饰条件不同,灯具提供了多种安装方式,有嵌入式、吸顶式、悬挂式等。黑板灯位置的设定需要综合考虑学生和老师的观察视角,避免直接眩光和反射眩光对他们造成影响。如图11所示,学生的视觉干扰区内灯具必须合理设定灯具和选择合适的照明灯具,同样老师的视觉干扰区内也需要这样处理,选择合适的黑板灯灯具及其正确的安装位置是关键。
 
光路分布10
3.4 光源选择
 
当时选用三基色荧光灯(T8灯管),T8灯管比普通灯管光效提高15%,相同耗电量单管光通量更高,显色指数大于80;走道选用筒灯,配紧凑型节能灯13W。教室采用日光色色温为4000K光源,而走廊等公共休息活动区域配合装修色调采用暖色温的3000K光源,实现了光色在空间上和功能的配合。
 
目前来说,荧光灯灯管有T5灯管,比T8灯管光效有了进一步的提高,并在价格上比几年前下降,设计时可优选。(而LED灯具,可以选用光谱合宜且配光合适的产品)
 
3.5  灯具主要附件选型
 
所有灯管均配电子镇流器,比普通电感镇流器节能10%,而且消除频闪和噪音(交流声)。同时灯具的启动性能更好,有效延长光源使用寿命,减少维护成本。
 
 
4  结论和建议
 
 
照明呈现的是空间整体的效果,涉及多种因素,可以分成两大部分内容:
 
1) 照度水平和一般照明质量要求。
 
2) 照明舒适度
 
 
对于第一部分的主要指标,《新标准》对学校教室照明的具体推荐数值如下:
 
学校教室照明11
对于第二部分内容没有确定的国内标准进行参考,但是国际上已经有专业人士对照明的舒适度进行试验和评价。
 
据此,在设计过程中,我们按照下面的步骤进行详实的照明设计工作:
 
1)   确定各个细分区域的照度水平和空间亮度分布。
 
2)   根据建筑特点和功能分布,配置空间内灯光色温。
 
3)   光源显色性要求大于80。
 
4)   根据照明需要选择灯具,并对灯具布置进行对比和优化设计,综合实现标准中推荐的数值。
 
5)   节能:选用高效节能的照明灯具;采用高效节能的电光源;配置优质电子镇流器,克服频闪,提高光源效率;分区灯光控制等。
 
6)   环境协调:(1)光色协调,例如:教室与走道的协调,与装修特点一致;(2)照度协调,例如:教室与走道的协调。功能不同的相邻区域照度变化不应超过5:1。
 
7)   目前投影仪已成为教学的主要设备,教室照明可考虑部分灯具调光,针对看投影的场景增加部分区域灯具开关控制。
 
 
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