中小学建筑室内照明设计

1如何避免频闪效应的影响

荧光灯由于它的发光率较高，目前一般教室都选用荧光灯作为照明光源。但是荧光灯在交流电路中使用时，它的光通量输出是与交流电相同的规律变化，而且变化频率是交流电变化频率的两倍，光通量输出随交流电变化而变化的这种现象称为频闪，频闪效应对照明将产生什么样的后果，我们通过下面例子来进行分析。图1是一个黑白相间的扇形图。假定这个扇形图由一定频率转动的机械带动，并有一支荧光灯照明。荧光灯要有100次接近于0，也就是说扇形图上的照度每秒钟有100次接近0，假定扇形图每秒钟旋转25次则对于空间上每一固定的位置ab来讲，每秒钟要有100次黑扇形通过这个位置ab，如果黑扇形面通过空间位置的ab瞬间，正好是光通量接近于0的瞬间。由于光通量波动的频率和黑扇形面通过ab位置的频率一致，所以在空间位置ab上就几乎没有来自黑扇形面的反射光而只有来自白扇形面的反射光，即我们在ab位置上几乎看不到黑扇形出现而只看到白扇形，这就相当于白扇形固定在ab位置上不动一样。如果扇形图的旋转速度略小于25rad/s，则看到扇形图是以光通量输出的变化速度与扇形图实际转动速度之差的速度以相反的方向旋转，如果扇形图旋转略高于25rad/s，则扇形图看起来好像以上述两个速度之差的速度按原来的方向旋转。由上例可以看出，频闪效应确实是一个不容忽视的问题，设计中考虑不慎，将会造成不良后果，因此为了减少闪烁，荧光灯可以采用两灯管移相结线及三灯管接入三相交流电路的方法。当三灯管接入三相交流电路后流过三个灯管的电流互差120°时间差，两灯管移相接入电路也可以使两灯管的电流差120°时间角。这样虽然流过单个灯管的电流仍然存在着0值，但在同一时间内不可能使流过教室内所有灯管的电流为0，因此可以使总光通量的闪烁指数大大减少，避免频闪效应。

2如何减少眩光

眩光是指由于亮度分布或亮度范围不合适或者在时间上相继出现的亮度相差过大，造成观看物体时感觉不舒适或使视力下降的现象。教室里的眩光主要表现为较强的光直接射入眼睛，使视网膜上的光幕现象增强，观察受到光幕的遮挡，视度下降，光线方向与视线夹角愈小，则视度愈低。如何限制眩光，从图2可看出当光源对黑板的入射角θ与学生对黑板顶部的仰角α相等时，是学生感到反射眩光的基本因素，光源对黑板的入射角θ越大，越能限制反射的眩光，但黑板上的照度就越低，而θ越小则黑板照度越高，但容易产生反射眩光，因此在设计中应处理好θ和学生与黑板的水平距离之间的关系，灯具距黑板的距离L的关系。

黑板是垂直的，单靠顶棚照明时黑板面上的垂直照度是不够的，必须专设黑板照明灯，黑板照明灯如何安装，才能避免对教师和学生产生眩光。从图3可以看出，荧光灯照明器光强分布曲线关键是要控制光线与视线的夹角β，由图4可知，当β在45°～60°之间时，为微弱眩光区，当β＞60°时为无眩光区，但当β＞55°时将使黑板照明降低，因此，综合考虑一般取β=55°，由图2可知，当光源对于黑板顶的入射角θ与学生对黑板顶的仰角α相等时，就会对学生产生反射眩光。所以在设计中要同时考虑β角与θ角来确定灯具的安装高度H及灯具距黑板的距离L，现以图2为例来确定灯具安装高度H及灯具距黑板的距离L，得:tgβ=H－1．7/L(1)当β=55°时，要使老师不感到有直射弦光，则:H－1．7/L＞1．43。H＞1．43L+1．7(2)又由图1知:tgα=2．4－1．2/2．5=0．48。tgθ1=H－2．4/L。当学生感到有反射弦光，即α=θ1时，H－2．4/L=0．48。

要使学生不感到反射眩光则应有:根据上述公式可得出:H≠0．48+2．4(3)根据上述公式可得出:L＜0．63m。H＞2．6m。黑板照明灯具的安装没有一个具体的数值可作参考，上面计算出的H及L值是针对图2计算出来的，当黑板高度、讲台高度及学生距黑板的距离不同时，H，L值也不相同。关于黑板照度，在JGT16-2008建筑电气设计技术规程表9-5的注2规定:当装设黑板照明时，教室黑板上的垂直照度不低于水平照明的1．5倍，最低不宜低于150Lx，由于θ值越小(当降低灯具高度)，黑板的垂直照度就越高，因此在满足眩光限制的条件下，应尽可能减少θ值。

3如何满足教室内课桌面的照度

教室须设置人工照明，有些设计片面认为学校无寄宿生，不上晚自习，所以不设置人工照明，其实除夜间学习外，阴雨天和冬天早晚天然光不足时，必须由人工照明来补偿天然光线的不足。在安装灯具时，应注意采用蝙蝠式的非对称配光，以避免光源引起的直接眩光，灯管应采用纵向排列，即长轴垂直于黑板的方向布置，采取与学生主视线相平行安装在桌间的通道上方与课桌面垂直距离不宜小于1．7m。由于日照的缘故，白天上课时，教室里靠窗部分和靠走廊部分的亮度差很大，因此在设计中照明设备应分区控制，当窗外射进教室的光线充足时，可只开靠走廊侧的一排灯，使照度均匀分布。

4教室内色彩与粉刷

教室内表面粉刷装修色彩应考虑学生视觉的因素，并应有利于远窗座位桌面照度的增加。室内装修色彩一般采用淡雅、清新、柔和的色彩;墙面、墙裙可选用海水蓝、淡绿、淡黄等颜色;顶棚粉刷可用反射系数较高的白色，但不宜采用有光泽的油漆;黑板宜用墨绿色，而黑板周围墙面的色彩应与墨绿色相协调;门窗油漆应分色，内表面宜用奶白、淡黄等色彩，并接近于墙面、墙裙的颜色，以降低强烈色彩的对比。室内粉刷色彩如单一地采用除黑板外全部为白色“黑白分明”的做法，由于反射系数偏高，亮度差较大，当自然光线强烈时，也极易引起视觉疲劳。但如果采用多种色彩，五颜六色，又容易分散学生注意力，造成眼疲劳，这两种极端做法都要防止。

5其他

教室门窗玻璃使用不当也会降低照明度。有的为防止室外的各种干扰，在临靠近走廊的窗底使用压花玻璃，降低了透光的效果。除必须设置窗户栅外，尽量减少窗户栅，特别是木窗户栅，以免过多地遮挡自然光线。屋内要避免直射阳光的照射。如果阳光直接照入室内，由于明暗不断变化，靠窗座位学生眼睛的瞳孔处于频繁的调节状态，也不可避免地引起眼疲劳。设计时要合理地选择朝向，尽量不采用东西向。必要时可考虑设置垂直、水平遮阴措施。

要保证学生眼睛与课桌面的距离为30cm～50cm，课桌椅要根据学生身高的不同来选择适当的高度，课桌和课椅要匹配，同时随着学生身高的增加，及时地更换课桌椅。采用可升降的钢木课桌椅能随时调节高低，方便使用，有利于保护学生的视力，故应大范围的推广使用。目前，我国城市中学教室照度基本满足但小学以及乡村中学的教室照度均存在照度不能满足的问题，或有光源产生的眩光现象。我国中小学生的视力普遍下降，为了孩子们的眼睛，中小学教室建筑设计中视力保护应引起国家足够的重视。我们在设计中常遇见建设单位自作主张，要求设计人员按照他们的意愿布置灯具的盏数或方向，在设计中我们决不能不设或少设置人工照明，并呼吁学校对学生的视力保护应引起足够的重视，齐心协力解决这一问题。