佘 奇1,朱子齐2
(1.中国建筑西南设计研究院有限公司, 四川 成都 610042;2.重庆大学, 重庆 400030)
摘 要：对教室照明设计中经常使用的带罩支架灯和格栅灯进行照度、功率密度的理论计算,并通过DIALux软件仿真分析了带罩支架灯和格栅灯应用在教室中的照度、功率密度和统一眩光值,结果验证了格栅灯具比普通带罩支架灯在满足规范要求的同时,能更有效地减少炫光的影响。
关键词：教室照明; 带罩支架灯; 格栅灯; 眩光; 照度
佘 奇(1987—),男,工程师,从事工业与民用建筑供配电方面的工作。
教室照明质量对青少年的视力具有显著的影响,因此营造良好的教室照明光环境在照明工程设计中至关重要。目前,我国教室照明工程一般采用T5三基色荧光灯管作为照明光源,显色指数能达到80以上,实际照度、均匀度和功率密度的要求容易满足规范要求,但是设计中往往忽视了规范对眩光值的要求。
本文分析了工程设计中广泛使用的带罩支架灯和格栅灯的照度、功率密度和统一眩光值,以选择合适的照明灯具。
GB 50034—2013《建筑照明设计标准》[1]、JGJ 310—2013《教育建筑电气设计规范》[2]对教育建筑电气照明指标作了相关规定。GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》[3]对教育建筑电气照明设备及教室相关参数作了相关规定。目前,照明设计中一般以上述标准作为设计依据[1-3],在教室、阅览室,以课桌面为参考平面,照度标准值为300 lx,统一眩光值为19,照度均匀度为0.60,一般显色性为80,照明功率密度限值≤8.0 W/m2。
对教育建筑中不同房间或场所的参考平面进行定义,并对照明质量和室内反射面反射比作出定量规定。教育建筑室内反射比如表1所示。在教育建筑中房间或场所的照明质量一般从照度、统一眩光值、照度均匀度、一般显色性和功率密度方面几个方面衡量。
表2 教育建筑室内反射比
房间表面名称反射比房间表面名称反射比顶棚0.70～0.80前墙0.50～0.60侧墙、后墙0.70～0.80地面0.20～0.40
以教室照明的实际工程为研究对象,分别计算使用带罩支架灯和格栅灯的照度、功率密度和统一眩光值。
2.1 灯具选择
选择教室照明设计中广泛使用的带罩支架灯和格栅灯,黑板局部照明采用专用非对称配光黑板灯。灯具的相关参数如表2所示。
表2 灯具的相关参数
项目带罩支架灯格栅灯黑板灯光源YZ/HE28YZ/HE28荧光灯管T5光通量/lm247024703050功率/W30.730.036.0修正系数111数量12123
灯具实物如图1所示。
图1 灯具实物
配光特性曲线如图2所示。
带罩支架灯的配光特性与余弦配光类似,最大光强基本在灯下,光源辐射出的光通量基本集中在灯下部分,照明器外侧随着垂直角的增大而光强逐渐减小,但在高垂直角范围内仍有较强的光强,可能产生眩光。
格栅灯具有蝙蝠翼式配光特性,一般有较大的遮光角,相比带罩支架灯,最大光强不在灯下,光源辐射出的光通量较均匀地分布在垂直角0°～30°的范围内,在高垂直角范围内光强受到明显的抑制[4]。
图2 配光曲线
2.2 教室空间参数
以实际工程的教室空间作为参考[5],教室空间的相关参数如表3所示。
表3 教室空间的相关参数
空间尺寸(长×宽×高)/m灯具安装高度/m反射比(表面材料)顶棚前墙侧墙、后墙地板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)
带罩支架灯、格栅灯电气照明布置平面如图3所示。
2.3 教室照明光环境计算
教室照明的照度是表征教室照明光环境的基本参数[6],工作平面上的平均照度为
(1)
式中: φ——光源光通量,lm;
图3 带罩支架灯、格栅灯电气照明布置平面
N——光源数量;
U——利用系数;
A——工作面面积,m2;
K——灯具维护系数。
功率密度是表征建筑节能的重要参数。教室照明功率密度为
(2)
式中: P——房间内装设光源(含镇流器)的总功率,W;
S——房间面积,m2。
当灯具发光面积为0.005～1.500 m2时[1] ,统一眩光值为
(3)
式中: Lb——背景亮度,cd/m2;
ω——每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角,sr;
Lα——灯具在观察者眼睛方向的亮度,cd/m2;
p——每个灯具的位置指数。
教室照明光环境计算结果如表4所示。
表4 教室照明光环境计算结果
参数带罩支架灯格栅灯标准值照度/lx317322300功率密度/(W/m2)7.347.20≤8
由表4可知,带罩支架灯或格栅灯的照度和功率密度值都能满足规范的要求。
使用DIALux软件进行房间建模、灯具布置和仿真比较。带罩支架灯、格栅灯配光曲线模型如图4、图5所示。
图4 带罩支架灯配光曲线模型
图5 格栅灯配光曲线模型
仿真结果如表5所示。统一眩光值测量结果中,纵向指观测人员站在A点视线与灯轴方向平行;横向指观测人员站在B点视线与灯轴方向垂直。
表5 仿真结果
参数带罩支架灯格栅灯照度/lx309316功率密度/(W/m2)7.347.20照度均匀度0.6010.648统一眩光值21(纵向)17(横向)<>
照度分布如图6所示。
图6 照度分布
照度值与理论计算结果基本相符,使用不同灯具,教室照明照度和功率密度值基本没有区别。只要合理安排灯具,相对位置照度均匀度的影响也不大,主要区别在于统一眩光值的大小。在照度、功率密度及照度均匀度均符合国家标准的前提下,采用格栅灯照明能有效减少炫光的影响。
本文通过理论计算和软件仿真,比较了典型教室空间的照明相关数据,得到以下结论:
(1) 适当调整灯具遮光角,能够有效减少眩光。
(2) 工程设计中使用带格栅片的荧光灯或更加密集的格栅片灯具,能有效地减少眩光。
另外,本文采用的方法可以用来分析LED光源应用在教室中时的照度、功率密度值及眩光值。
参考文献：
[1] 建筑照明设计标准: GB 50034—2013 [S].
[2] 教育建筑电气设计规范: JGJ 310—2013[S].
[3] 中小学校教室采光和照明卫生标准:GB 7793—2010[S].
[4] 韩冰,陈茂凌.教室灯具和黑板灯具的选择[J].中国照明电器,2011(8):17-20.
[5] 孙建民.电气照明技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[6] 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].2版.北京:中国电力出版社,2006.
Layout and Selection for Classroom Lighting
SHE Qi1,ZHU Ziqi2
(1.China Southwest Architecture Design Research Institute Co., Ltd., Chengdu 610041, China;2.Chongqing University, Chongqing 400030, China)
Abstract：This paper calculated the illuminance and lighting power density(LPD) of grille lamp and frame lamp in the classroom lighting design.The illuminance,LPD and unified glare rating (UGR) of the grille lamp and frame lamp were analyzed for the classroom lighting design by using the DIALux software.The results show that the grille lamp compared with frame lamp effectively reduces the influence of glare while the grille lamp and frame lamp meet the requirements of specifications.
Key words：classroom lighting; grille lamp; frame lamp; glare; illuminance
朱子齐(1995—),男,本科,研究方向为建筑电气及其智能化。
中图分类号：TU 201.5
文献标志码：B
文章编号：1674-8417(2017)02-0033-04
DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2017.02.008
收稿日期：2016-10-28
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