教室照明燈具布置及選型

小編 發布于 2021-04-25，閱讀:()

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教室照明質量對青少年的視力具有顯著的影響,因此營造良好的教室照明光環境在照明工程設計中至關重要。目前,我國教室照明工程一般采用T5三基色熒光燈管作為照明光源,顯色指數能達到80以上,實際照度、均勻度和功率密度的要求容易滿足規范要求,但是設計中往往忽視了規范對眩光值的要求。

本文分析了工程設計中廣泛使用的帶罩支架燈和格柵燈的照度、功率密度和統一眩光值,以選擇合適的照明燈具。

1 .國內教室照明標準

GB 50034—2013《建筑照明設計標準》[1]、JGJ 310—2013《教育建筑電氣設計規范》[2]對教育建筑電氣照明指標作了相關規定。GB 7793—2010《中小學校教室采光和照明衛生標準》[3]對教育建筑電氣照明設備及教室相關參數作了相關規定。目前,照明設計中一般以上述標準作為設計依據[1-3],在教室、閱覽室,以課桌面為參考平面,照度標準值為300 lx,統一眩光值為19,照度均勻度為0.60,一般顯色性為80,照明功率密度限值≤8.0 W/m2。

對教育建筑中不同房間或場所的參考平面進行定義,并對照明質量和室內反射面反射比作出定量規定。教育建筑室內反射比如表1所示。在教育建筑中房間或場所的照明質量一般從照度、統一眩光值、照度均勻度、一般顯色性和功率密度方面幾個方面衡量。

表2 教育建筑室內反射比

2 照明光環境計算

以教室照明的實際工程為研究對象,分別計算使用帶罩支架燈和格柵燈的照度、功率密度和統一眩光值。

2.1 燈具選擇

選擇教室照明設計中廣泛使用的帶罩支架燈和格柵燈,黑板局部照明采用專用非對稱配光黑板燈。燈具的相關參數如表2所示。

表2 燈具的相關參數

項目帶罩支架燈格柵燈黑板燈光源YZ/HE28YZ/HE28熒光燈管T5光通量/lm247024703050功率/W30.730.036.0修正系數111數量12123

燈具實物如圖1所示。

圖1 燈具實物

配光特性曲線如圖2所示。

帶罩支架燈的配光特性與余弦配光類似,最大光強基本在燈下,光源輻射出的光通量基本集中在燈下部分,照明器外側隨著垂直角的增大而光強逐漸減小,但在高垂直角范圍內仍有較強的光強,可能產生眩光。

格柵燈具有蝙蝠翼式配光特性,一般有較大的遮光角,相比帶罩支架燈,最大光強不在燈下,光源輻射出的光通量較均勻地分布在垂直角0°～30°的范圍內,在高垂直角范圍內光強受到明顯的抑制[4]。

圖2 配光曲線

2.2 教室空間參數

以實際工程的教室空間作為參考[5],教室空間的相關參數如表3所示。

表3 教室空間的相關參數

空間尺寸(長×寬×高)/m燈具安裝高度/m反射比(表面材料)頂棚前墻側墻、后墻地板8.84×6.84×3.002.720.78(石膏、水泥)0.60(石膏、水泥)0.78(石膏、水泥)0.40(大理石)

帶罩支架燈、格柵燈電氣照明布置平面如圖3所示。

2.3 教室照明光環境計算

教室照明的照度是表征教室照明光環境的基本參數[6],工作平面上的平均照度為

(1) 式中: φ——光源光通量,lm;

圖3 帶罩支架燈、格柵燈電氣照明布置平面

N——光源數量;

U——利用系數;

A——工作面面積,m2;

K——燈具維護系數。

功率密度是表征建筑節能的重要參數。教室照明功率密度為

(2) 式中:

P——房間內裝設光源(含鎮流器)的總功率,W;

S——房間面積,m2。

當燈具發光面積為0.005～1.500 m2時[1] ,統一眩光值為

(3) 式中:

Lb——背景亮度,cd/m2;

ω——每個燈具發光部分對觀察者眼睛所形成的立體角,sr;

Lα——燈具在觀察者眼睛方向的亮度,cd/m2;

p——每個燈具的位置指數。

教室照明光環境計算結果如表4所示。

表4 教室照明光環境計算結果

參數帶罩支架燈格柵燈標準值照度/lx317322300功率密度/(W/m2)7.347.20≤8

由表4可知,帶罩支架燈或格柵燈的照度和功率密度值都能滿足規范的要求。

3 仿真分析

使用DIALux軟件進行房間建模、燈具布置和仿真比較。帶罩支架燈、格柵燈配光曲線模型

如圖4、圖5所示。

圖4 帶罩支架燈配光曲線模型

圖5 格柵燈配光曲線模型

仿真結果如表5所示。統一眩光值測量結果中,縱向指觀測人員站在A點視線與燈軸方向平行;橫向指觀測人員站在B點視線與燈軸方向垂直。

表5 仿真結果

參數帶罩支架燈格柵燈照度/lx309316功率密度/(W/m2)7.347.20照度均勻度0.6010.648統一眩光值21(縱向)17(橫向)<>

照度分布如圖6所示。

圖6 照度分布

照度值與理論計算結果基本相符,使用不同燈具,教室照明照度和功率密度值基本沒有區別。只要合理安排燈具,相對位置照度均勻度的影響也不大,主要區別在于統一眩光值的大小。在照度、功率密度及照度均勻度均符合國家標準的前提下,采用格柵燈照明能有效減少炫光的影響。

4 結 語

本文通過理論計算和軟件仿真,比較了典型教室空間的照明相關數據,得到以下結論:

(1) 適當調整燈具遮光角,能夠有效減少眩光。

(2) 工程設計中使用帶格柵片的熒光燈或更加密集的格柵片燈具,能有效地減少眩光。

另外,本文采用的方法可以用來分析led光源應用在教室中時的照度、功率密度值及眩光值。

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