鐘碧蓉 黃志娟 徐 振 王琪瑋

(南昌航空大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西 南昌 330000)

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運(yùn)用DIALUX軟件對(duì)教室光環(huán)境的研究與分析

鐘碧蓉 黃志娟 徐 振 王琪瑋

(南昌航空大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西 南昌 330000)

以普通高校教室為研究對(duì)象，運(yùn)用DIALUX軟件，從教室燈管布置、模型照明功率密度值、模型照度等方面，分析了教室的光環(huán)境，針對(duì)光環(huán)境設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提出了優(yōu)化策略，既解決了黑板照明不理想的問(wèn)題，又達(dá)到了節(jié)能效果。

教室，光環(huán)境，照明功率，黑板面

1 概述

據(jù)李曉藝[1]對(duì)一直轄市選擇的10所學(xué)校的教室照明調(diào)查顯示，黑板的均勻采光率只能達(dá)到78%。

而孟超[2]在北京市研究的教室照明分析的調(diào)查中，黑板照度能達(dá)標(biāo)的為0。在《學(xué)校建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值》規(guī)范中，黑板的照度應(yīng)該達(dá)到500 lx。

黃海靜[3]等人從視覺與節(jié)能的方向出發(fā)對(duì)教室照明現(xiàn)狀進(jìn)行分析，得出了普通教室照度可以在500 lx～750 lx之間，但不應(yīng)超過(guò)750 lx的結(jié)論，從而來(lái)提高能源的效率。

黃穎[4]等人利用對(duì)教室平行監(jiān)測(cè)和可行性分析的方法實(shí)測(cè)各種燈具對(duì)教室光環(huán)境的影響，認(rèn)為高校可實(shí)施對(duì)教室逐步進(jìn)行節(jié)能燈改造來(lái)節(jié)約能源。

本文以高校普通教室為研究對(duì)象，通過(guò)DIALUX軟件數(shù)據(jù)分析比較教室照明現(xiàn)狀的各作業(yè)區(qū)照度達(dá)標(biāo)情況和能源利用效率，為提高能源效率，創(chuàng)造良好的教室光環(huán)境提出一些改造建議。

2 模型模擬數(shù)據(jù)結(jié)果分析

2.1 第一次方案結(jié)果

1)教室燈管的布置位置見圖1。

燈管資料：黑板上方配置兩盞NVC雷士照明NDL475/1×28 W-T5 T5 Batten，光輸出比為60.87%，光源光通量為2 500 lm，燈具光通量為1 522 lm，功率為28.0 W，發(fā)光效率為54.3 lm/W。

課桌面上方分三列，每列五個(gè)NVC 雷士照明NDL487/2×28 W-T5 FLUORESCENT，光輸出比87.02%，光源光通量為5 040 lm，燈具光通量為4 386 lm，功率為61.0 W，發(fā)光效率為71.9 lm/W。

這次研究運(yùn)用了BIM軟件，模擬了一個(gè)大學(xué)普通型教室的空間布置，在這個(gè)模型中教室的地面面積為92.25 m2，運(yùn)用DIALUX軟件對(duì)圖1的燈管布置方案進(jìn)行了分析，光源總光通量為80 600 lm,燈具總光通量為 68 834 lm,總功為971.0 W,光效率為70.9 lm/W。得出的模擬結(jié)果裝接負(fù)載:10.53 W/m2。

2)模型照明功率密度值分析。

表1 學(xué)校建筑照明功率密度值

分析：由表1可知，教室的照明功率密度目標(biāo)值為11，通過(guò)DIALUX軟件分析出的結(jié)果為10.53。雖然沒有超出現(xiàn)行值，但距離目標(biāo)值9還有一段距離，功率越低越節(jié)能，所以本方案還需要優(yōu)化。

3)模型照度分析。

學(xué)校建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值見表2。

表2 學(xué)校建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值

a.黑板面分析。圖2顯示數(shù)據(jù)：直角照度平均值為336 lx,最小值為202 lx,最大值為1 539 lx,最小值與平均值的比值為0.601，最小值與最大值的比值為 0.131。

分析：根據(jù)軟件分析得出的數(shù)據(jù)，與表2標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，除黑板上部?jī)蓚?cè)即布置燈管的兩處周圍照度達(dá)到照度標(biāo)準(zhǔn)值500 lx，其他部分均未達(dá)到，尤其是黑板中下部照度值甚至低于300 lx，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值，而且整個(gè)黑板的照度十分不均勻，會(huì)造成嚴(yán)重反光，需要針對(duì)黑板作進(jìn)一步的改進(jìn)。

b.教室課桌面分析。數(shù)據(jù)：直角照度最小值為381 lx，最大值451 lx，最小值與平均值的比值為0.675，最大值與最小值的比值為0.570。

分析：由表2可知，教室的照度標(biāo)準(zhǔn)值為300 lx，軟件分析結(jié)果，除了教室的4個(gè)角落略低于300 lx以外，其他地方都比較符合標(biāo)準(zhǔn)，但中間部分的課桌照度達(dá)到了400 lx，超出照度過(guò)多，對(duì)學(xué)生眼睛影響較大，所以需要改進(jìn)。

2.2 優(yōu)化方案

把課桌面上方兩側(cè)燈具外移，使兩排燈具的間距增加，并且將中間一排的燈具減少兩具，剩余三具并改為橫向放置。燈具的型號(hào)和功率與前一方案相同。1)教室燈管的布置位置。在這次方案中，運(yùn)用DIALUX軟件對(duì)燈管布置方案進(jìn)行分析后，得到了光源總光通量為70 520 lm,燈具總光通量為60 062 lm,總功是849.0 W,光效率是70.71 lm/W，得出的模擬結(jié)果裝接負(fù)載為9.2 W/m2(地面92.25 m2)。2)模型照明功率密度值分析。此次方案和原方案比，照明功率密度值有了非常大的改進(jìn)，從10.53降到了9.2，非常接近目標(biāo)值9，達(dá)到了節(jié)能的效果。3)模型照度分析。a.黑板面分析。數(shù)據(jù)：直角照度平均值為308 lx，最小值179 lx，最大值1 185 lx，最小值與最大值的比值為0.151。分析：此次優(yōu)化方案，相較原方案黑板面的照度大大減少，黑板大面積照度都少于300 lx，而且基本沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值500 lx，這次方案的黑板不僅沒有提高照度，反而距離標(biāo)準(zhǔn)值更遠(yuǎn)了。b.教室課桌面分析。直角照度(表面)平均為312 lx，最小241 lx，最大340 lx，最小值和平均值的比值為0.772，最大值與最小值的比值為0.709。分析：原方案課桌中間大多數(shù)照度超過(guò)400 lx，可能會(huì)對(duì)學(xué)生的眼睛造成不適感，而改進(jìn)方案一中，整個(gè)作業(yè)區(qū)的照度都在標(biāo)準(zhǔn)值300 lx左右，而且照度分布的非常均勻，在達(dá)到了目標(biāo)值的同時(shí)，減少了學(xué)生眼睛的不適感。

2.3 針對(duì)黑板照明的優(yōu)化方案

課桌面作業(yè)區(qū)和前方案一樣，但黑板前方的白熾燈改為放置三個(gè)柵格燈。

1)教室燈管的布置位置。燈管資料：黑板上方三盞NVC雷士照明NDL431/3×14 W T5 Louver。光輸出比:66.63%，光源光通量:3 450 lm，燈具光通量:2 299 lm，功率:44.1 W，發(fā)光效率:52.1 lm/W。課桌上方十三盞，左右豎向放置各五盞，中間橫向放置三盞，NVC 雷士照明 NDL487/2×28 W-T5 FLUORESCENT，光輸出比為87.02%，光源光通量為5 040 lm，燈具光通量4 386 lm，功率為61.0 W，發(fā)光效率:71.9 lm/W。在這次方案中,運(yùn)用DIALUX軟件對(duì)圖1的燈管布置方案進(jìn)行分析后，得到了光源總光通量為75 870 lm,燈具總光通量為63 915 lm,總功是925.3 W, 光效率是 769.11 lm/W，得出的模擬結(jié)果裝接負(fù)載為10.03 W/m2(地面92.25 m2)。

2)模型照明功率密度值分析。分析：由表2分析可知，教室的照明功率密度目標(biāo)值為11，軟件分析結(jié)果為10.03未超出，雖然和第一次優(yōu)化方案比，照明功率密度值增加了，但是相比第一方案功率降低，更加接近目標(biāo)值。

3)照度分析。a.教室課桌面分析。圖3顯示數(shù)據(jù)：直角照度(表面)平均值為322 lx，最小值233 lx，最大值489 lx，最小值與平均值的比值為0.724，最大值與最小值的比值為0.476。分析：此優(yōu)化方案，課桌面的照度和第一次優(yōu)化方案一樣十分均勻，都在300 lx

左右，對(duì)學(xué)生的眼睛比較適宜，而且符合標(biāo)準(zhǔn)。b.黑板面分析。數(shù)據(jù)：直角照度的平均值為441 lx，最小值211 lx，最大值1 892 lx，最小值與平均值的比值為0.478，最小值與最大值的比值為0.237。分析：根據(jù)軟件分析得出的數(shù)據(jù)，與學(xué)校建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，跟原方案比較照度分布較均勻，沒有像第一方案一樣，上方照度很大，下方卻十分低，而且此次黑板大部分面積都能達(dá)到500 lx左右，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)值，跟前兩個(gè)方案相比有很大的改善。

3 各方案的比較與分析

表3 各方案比較表

分析：根據(jù)表3可知，優(yōu)化方案在原方案的基礎(chǔ)上課桌面照度作了大幅度優(yōu)化，但這兩個(gè)方案都面臨現(xiàn)今教室照明的普遍問(wèn)題，而且黑板照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，最終方案進(jìn)行調(diào)整后雖然功率不如優(yōu)化方案低，但優(yōu)于第一方案，而且更接近于理想值，又達(dá)到了節(jié)能效果，最重要的是，解決了黑板照明不理想的問(wèn)題，使黑板照度的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，所以均衡利弊最終選擇最后一個(gè)方案。

[1] 李曉藝.10所中小學(xué)校教室采光照明情況調(diào)查[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2007，4(6)：32-33.

[2] 孟 超.北京市部分學(xué)校教室采光照明現(xiàn)狀分析[J].照明工程學(xué)報(bào)，2006，17(1)：34-37.

[3] 黃海靜，陳 綱.教室光環(huán)境下的照度與節(jié)能[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012，43(12)：4974-4977.

[4] 黃 穎，黃鳳琴.高校教室照明節(jié)能試驗(yàn)與對(duì)策分析[J].四川環(huán)境,2009，28(6)：50-53.

Study and analysis on classroom light environment by applying DIALUX software

Zhong Birong Huang Zhijuan Xu Zhen Wang Qiwei

(CollegeofCivilBuilding,NanchangUniversityofAviation,Nanchang330000,China)

Taking common university classroom as the research target, applying DIALUX software, starting from aspects of classroom lamp tube arrangement, model lighting power density value and model lighting, the paper analyzes the classroom light environment, puts forward optimal strategies in light of light environment design problems, which not only solves inadequate blackboard lighting problems but also achieves energy-saving effect.

classroom, light environment, lighting power, blackboard surface

1009-6825(2016)10-0211-02

2016-01-23

鐘碧蓉(1995- )，女，在讀本科生； 黃志娟(1994- )，女，在讀本科生； 徐 振(1994- )，男，在讀本科生；

TU113

A

王琪瑋(1995- )，女，在讀本科生