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教室照明设计存在的问题及其对策
2017-11-01 14:29:53  作者:  来源:万选通资讯  
  •   如何做好教室照明设计,是一个值得我们认真思考的现实问题。根据现在正在施工的几所学校存在的问题,我们谈一下自己的看法。
  如何做好教室照明设计,是一个值得我们认真思考的现实问题。根据现在正在施工的几所学校存在的问题,我们谈一下自己的看法。

  这几所学校都是先后于2013年7~12月出图的,也就是说是在《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)正式颁布以后设计的。在其设计文件上都明确写上了所执行的国家标准(见图1),可实际上并未按标准实施。

  图1 照明设计所执行的设计标准

  这些标准中与教室照明设计相关的条款是这么规定的:

  1.教室黑板应设局部照明灯,其维持平均照度值不应低于500lx,照度均匀度不应低于0.8;

  2.教室课桌面上的维持平均照度值不应低于300lx,照度均匀度不应低于0.7;

  3.功率密度值现行值9W/㎡,目标值8W/㎡;

  4.统一眩光值UGR19(此值与GB50034-2004相同);

  5.宜采用细管径直管形荧光灯;

  6.光源的相关色温宜采用3300~5300;光源的显色指数(Ra)不宜小于80。

  这几所正在施工的学校,在设计中都未能在设计中执行国标,具体情况简单介绍如下。

  一.学校照明现状简介

  ㈠ 成都某小学:1.教室尺寸:7.55×8.55米;

  2.教室照明原设计方案:黑板照明采用2套36W灯具;教室照明采用9套36W灯具与黑板平行布置,均为简式荧光灯具;

  3.功率密度值:4.88W/m²,低于目标值;

  4.统一眩光值估计在22-24左右,大于19。

  存在问题:黑板和教室照度和均匀度都不达标;统一眩光值严重超标。

  图2 某小学教室照明原设计方案

  ​

  图3 某小学教室照明修改方案

  经过与有关部门协商,决定改为以下布置方案:

  1.黑板灯采用2*28W双反射器专用黑板灯(型号为SLTY-B-30-2*28),管吊安装,端部进线,可在0~30º范围内调整;

   图4 双反射器黑板灯

  ​

  2.教室灯采用以铝合金型材为灯体、长度为6米的光带,三组四连1*28W(型号为STLY-B-20-1*28),为尽量利用已经敷设好的管线,仍采用与黑板平行布置的方案。选择具有双重防眩功能的灯具,即散光罩加遮光板方案(见图5),有效地解决了眩光问题。

  图5 带遮光板的防眩灯

  ​

  改造后的主要指标如下:

  1.黑板照度维持值500lx以上,均匀度0.85左右(自测值);

  2.课桌照度维持值350lx以上,均匀度0.7(自测值);

  3.统一眩光值15.7(参照以往检测结果);

  4.功率密度值:5.06W/m²。

  前后对比,指标差别很大,可见选择什么产品关系全局。

  ㈡ 成都某小学

  1.教室尺寸:8.3×8.8米;

  2.光源:选择LED日光灯,T8直径(φ32);

  3.黑板灯:由3支16瓦LED灯管组成光带;

  4.教室灯:由5支16瓦LED灯组成光带,采用老一代教室灯(铝合金灯体)。

  ​

  图6 成都某小学教室照明原设计

  5.方案分析:本方案采用16瓦LED灯管作为照明光源。LED最大的特点是使用寿命长(30000小时以上),光效虽然达到100lm/W,但每支灯管的光通量比较低,比如16W的光通量只有1600lm,这么低的光通量怎么使照度达标?所以肯定地说不管是黑板照度还是教室照度都是不能达标的,这是问题的关键所在。此外,LED灯管没有任何防护措施,要使统一眩光值达标也不可能。LED灯管唯一的优势是能耗低,功率密度值是3.3 W/m² ,但是能耗再低,其它各项指标都不达标又有什么意义呢?

  由于关键指标都不达标,在供货商的要求下,由我们提出了修改方案(图7)。

  图7 成都某小学教室照明修改方案

  ​ 1.黑板灯采用双反射器黑板灯(2*28W三连);

  2.教室灯采用四组四连1*28W防眩灯(图8),与黑板垂直均匀布置,具体布置尺寸见图。需要说明的是,由于右侧布置有一排柜子,所以,布置尺寸不是对称的,包括黑板灯亦如是。

  图8 加散光罩的防眩灯

  ​ 3.主要指标:

  1)黑板照度维持值500lx以上,均匀度0.85左右;

  2)课桌照度维持值300lx以上,均匀度0.7;

  3)统一眩光值17.8;

  4)功率密度值:6.13W/m²。

  以上几项主要指标均达到国标要求。

  ㈢ 成都某中学

  这所中学规模比较大,建筑标准很高,唯一的是照明标准太低,而且目前均已装修好,灯具也已装好,实在是感到遗憾!但是我们还是对教室照明方案进行了研究。

  1.教室尺寸:8.2*10.6米;

  2.黑板灯:由三套简式1*28W黑板灯组成,非连续装设,每灯2根吊杆;

  3.教室灯全部为1*28W简式开口型灯具,分散均匀布置,有管吊和吸顶安装两种方式;

  4.功率密度值为5.2W/m²。

   图9 成都某中学教室照明布置图

  方案分析:黑板照度肯定不达标;由于采用开口型灯具,统一眩光值在22-24左右,也是不达标的;灯具吸顶安装时与吊扇存在使用上的矛盾;唯一达标的只有功率密度值。

  照片1 某中学安装的黑板灯

  照片2 某中学安装的教室灯(管吊安装)

  照片3 某中学安装的教室灯(吸顶安装)

  根据有关方面要求,由我们提出了修改方案(图10),但鉴于所有教室均已施工完毕,灯已安装(见照片1-3),要现在进行修改肯定是不可能的。但不妨还是把建议方案介绍给大家。

  图10 建议方案

  ​

  1.黑板灯:采用一组三连2*28W双反射器黑板灯;

  2.教室灯:采用四组五连1*28W防眩灯,连续光带采用与黑板相垂直的布置方式;

  3.可以达到的主要指标:

  1)黑板和课桌照度和均匀度均可达标;

  2)统一眩光值17.8;

  3)功率密度值6.44W/m²。

  二. 对策

  针对以上所介绍的几种不同情况,我们提出了两种简单易行、成本相对较低、便于实施的解决方案,综合介绍如下:

  ㈠ 教室照明灯具宜采用铝合金型材结构,因为铝合金型材性能比较稳定,能耐久蚀耐,使用寿命长,外表美观,易于成型,可以根据需要科学的设计断面,是加工灯具最理想的材料。

  ㈡ 铝合金灯具的组合性能较好,可组成任意长度的连续光带,不管是黑板灯还是教室灯,都是连续布置,所以系统比较简单,都是一点进线,一律采用标准的管吊安装方式,造型简洁大方,同时妥善地解决了灯具与吊扇、大梁之间的矛盾,节管、节线、安装方便;

  ㈢ 黑板灯具推荐采用双反射器黑板灯,这是获得发明专利的专用灯具,只要按照我们提出的布置尺寸设计(至黑板水平距离1.2米;安装高度2.65米,即距离黑板上沿25厘米),保证黑板照度和均匀度都能达标(维持平均照度500lx以上,均匀度可达0.85)。

   照片4 成都某校改造后的教室照明

  ​

  ㈣ 推荐教室灯采用以下两种布置方式,一为纵向布置即光带与黑板垂直;另一种为光带与黑板平行布置。两种方式灯具的防眩光措施略有区别。纵向布置时,灯具采用散光罩防眩(见图8),统一眩光值可达17.8,低于国标19的要求;横向布置时,除采用散光罩外,还在灯具的下侧加设了遮光板(见图5),此时统一眩光值可达15.7,这是在某些要求达到省标(川教函483中提出的)的情况下采取的一项特殊措施。

  ㈤ 关于光源选择:推荐采用T5光源作为教室的主要光源,理由是它的光效高(如果不计入镇流器损耗,光效为93lm/W,接近LED),使用寿命长(20000小时),综合使用费用低,是教室的理想光源。

  三.关于LED光源在教室的应用问题。LED是一种非常节能的光源,其光效和使用寿命均高于T5,按道理在教室中推广使用是理所当然的。但我们认为现在还不够成熟,其理由如下:

  1.LED单位长度的光通量不足,例如一支1.2米16W的LED灯管为1600lm,单位长度光通量为1333lm/M,同样的1.13米28W的T5管为2600lm,单位长度的光通量为2300lm/M,相差了将近一倍,要保证照度达标怎么办?那就需要多装灯,势必提高成本。前面图6所示的那个教室就是个例子,照度明显不够,这是事实。

  2.统一眩光值不达标,要解决这一问题,必须量身打造LED专用灯具,选择任意一种开口型灯具是不可行的;

  3.价格问题也是一个不可忽视的因素,根据欧司朗在网上公布的产品目录,长度为1.5米,光通量为2700lm的27W灯管(目前还没有货源),价格是昂贵的(80元/支)。

  现在推广LED光源似乎还不是时候。

  三.关于教室照明的设计问题:

  目前设计单位在教室照明设计中仍然普遍选用简式荧光灯,其中的真正原因是什么不得而知。简式荧光灯投入少,但效果确实不佳,与国标的规定相违背,对学生的视力健康容易造成不利影响。在此,强烈呼吁不要再在教室照明设计采用简式荧光灯具,而应选用具有防眩功能,光效高,节能型灯具。

  以往在做设计概预算时,一直把教室灯具作为建筑材料处理,价格定得比较低,一般也就是60-70元,施工单位当然会根据这个价格采购灯具,甚至有的还大大低于此价格。这可能是影响教室照明标准偏低的一个重要原因。上面展示的几张照片在当前新建的许多学校中是普遍现象。

  针对教室照明的现状,适当提高概预算标准很有必要。因此,建议所有新建学校应将教室灯具列为设备公开招投标处理,这是牵涉到学生视力健康的大问题,仍由建筑承包方应对似乎不太妥当。

  目前国家对教室照明十分重视,为了学生的视力健康,不惜投入巨资,对老学校进行光环境改造,为什么在新建的学校中又如此轻率呢!?要知道以后再由国家花重金进行改造,那相当于双倍的投入,不仅第一次投入的灯具要废弃,管线都可能重来,这是一种巨大的浪费,也是对学生极不负责任的表现!因此建议,所有设计单位从一开始就对这一问题引起足够的重视。

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