北京师范大学附中是2001年设计的(编者按:虽然设计年代相对较久,但照明设计的基本理念、思路和方法是值得学习的),师大附中是示范性高级中学,学校对设计的要求是要国内一流,并尽力与国际先进水平靠近,保持在一定时期内设计思想与设施性能不落后。

 

3.1 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。


3.2 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。


相应的布灯方式如图2所示。


3.2.1  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。


对比不同功率灯具和布灯方式数据对比:


使用方案核算功率密度为12W/㎡。


3.2.2  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。



3.2.3 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。



3.3  灯具选型


3.3.1 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%。



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。

 

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。



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。


3.3.2 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)。


3.3.3 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。


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:


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。