重庆地区冬季高校教室高照度照明的主观评价.docx
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重庆地区冬季高校教室高照度照明的主观评价
重庆地区冬季高校教室高照度照明的主观评价
引言
我国根据室外天然光年均总照度值将其分为I~V类光气候区,重庆作为中国V类光气候区的典型城市[1],冬季总日照时数仅有96.75h[2]。
我们通过对重庆地区冬季大学生季节行为模式和抑郁情绪量表问卷调查发现,近40%的大学生在秋冬季交替时,因不适应持续阴雨天,学习效率受到季节性情绪波动的影响[3]。
光与人的健康息息相关,光照的缺乏会导致人体生理功能紊乱[4],在秋冬季节反复发作,并伴随着疲倦、嗜睡等症状[5]。
研究表明在补充光照的情况下症状可得到缓解[6,7],并能减缓患者疲劳程度[8]。
教室作为大学生在校学习期间的主要场所,现有标准主要是满足基本视觉功能需求,对缺乏日照的地区,还应该从光生物效应、地域性光气候特征等方面进行有益于健康的照明研究[9],Sansal等[10]发现小学生阅读速度、作文和算术成绩随照度升高而提升,林丹丹[11]研究表明色温和照度水平与学生的作业正确率呈正相关。
本实验采用LED光源,通过实验探讨在满足室内光安全健康的前提下,能否通过提高室内人工光环境参数,缓解重庆地区大学生冬季学习效率低下的问题。
相关标准规定了教室照度为300lx,在冬季缺乏日照的V类光气候区,提高照度值,增加光照量是否有益于缓解学生的抑郁情绪,是我们基金课题的主要研究内容,但照度提高后的满意度情况怎样是需要注意的。
实验选取了8组不同的光环境进行,对志愿者光照一周后、光照两周后进行卡罗林斯卡嗜睡量表(KSS)测评,结合舒适程度主观评价,筛选出适宜的照明参数,为下一步确定光生物实验中各照明参数提供依据。
土壤样品全部采自贺州市荸荠地的0~20cm表层土壤。
每个采样点用五点法采集,除去动植物残体、石砾等杂物,并将大块样品捻碎混合均匀后,用四分法选取1kg土样,共28份。
土壤样品带回实验室,风干、研磨,分别过20和100目尼筛,并保存于玻璃瓶中备用。
以体育本质为核心竞争力的体育特色小镇建设,首先需要以运动项目为载体。
以运动项目作为载体并不在于体育项目数量的多少,而在于项目的专一[12]。
如长白山的滑雪小镇,依附于长白山得天独厚的地理环境,对资源进行整合开发,打造出了专注于滑雪这一个运动项目的特色小镇。
1实验设计
1)实验方法。
在目前国际和国家建筑照明设计标准中,教室照度标准值最高值均控制在750lx及以下,且现有室内光照试验照度已逐渐超过标准值设定[12-14]。
为探究在冬季缺乏日照地区如何改善因日照不足带来的学习效率下降等问题,试验光照参数设定时,在保证人眼视觉功效的前提下[15,16],参考标准中照度值分级,选取1000lx、1500lx、2000lx和3000lx四种照度值,较高照度的光照环境以研究增加光照对冬季缺乏日照地区学生带来的影响,超过标准值时光照1000lx的光生物效应实验因此,本实验室设施条件按大学教室改建,在光源参数设置时,色温选择参考《建筑照明设计标准》选取4000K和5000K两种;采用全析因实验法将色温与照度值交叉组成8种光环境。
实验分两批进行,每批15天(A:
11.30—12.14;B:
12.15—12.29),每天接受相同剂量的光照(lx×h),实验分组见表1,实验期间严格控制志愿者使用其它带光源的电子设备以避免影响对实验光环境的评价。
根据《内蒙古自治区水资源综合规划》成果,扎赉特旗多年平均地下水资源量为3.5398亿m3,地下水资源模数约为3.11万m3/(a·km2)。
采用面积—倍比法,将扎赉特旗多年平均地下水资源量折算到相应论证单元,项目区论证范围总补给量计算结果为19077.1万m3/a。
将《内蒙古自治区水资源综合规划》中地下水资源量折算到相应论证单元,计算成果见表2。
将面积—倍比法计算成果与均衡法计算成果相比较,可以看出,本次各论证单元地下水资源量计算结果与水资源综合规划面积折算成果相差误差为1.3%~8.8%,误差不大,故认为均衡法计算的各论证单元地下水资源量计算结果准确、合理。
表1实验分组及光环境参数
Table1Experimentalgroupandopticalenvironmentparameters
实验分组色温/K照度/lx时间/h实验分组色温/K照度/lx时间/hA1400010003.0B1500010003.0A2400015002.0B2500015002.0A3400020001.5B3500020001.5A4400030001.0B4500030001.0
2)实验人员的筛选及分组。
2017年冬季,在专业医师的指导下,根据抑郁情绪量表(SDS)和季节行为模式问卷(SPAQ)[17],排除有药物依赖症、酗酒抽烟、熬夜习惯以及眼部疾病等问题的志愿者,最终选出带有季节性抑郁情绪,学习效率低下的64名志愿者,男性(n=32)和女性(n=32),年龄在21.52±1.56,实验随机进行分组,每组4男4女,共8组进行。
3)实验量表。
KSS量表是疲劳主观自评应用最为广泛的量表之一[18],将人学习工作时警觉性分为9个程度,并赋予相应分值(表2):
被试者根据自己在填写量表时的主观感受选择对应的尺度进行评价。
得分等级越高,疲劳感越强烈,反之,疲劳感越轻。
该量表直接、简单、容易理解,但容易受到受试者自身主观因素的影响,结合实验每天对各光环境下志愿者舒适程度及状态进行跟踪记录结合综合测评分析,以提高评价的可信度,所有量表结果采用均值±方差表示。
4)实验环境及光照条件测定。
(a)实验场地设置:
实验室按大学教室设置(图1),实验室布置尺寸如图2所示。
果农们也来了,搬走了几箱子除虫剂;大户来生骑着电驴子,愣是在带货架上塞满了多个品种秋播下地的种子、农药、肥料……
(b)实验室光照参数测定设备:
本实验选用的人工光源有LED(4000K,5000K),色温及照度值采用分光辐射照度计(CL-500A)进行测定,所有仪器检测前均经过校准(图3)。
水仙芝想过一种全新的生活,认识全新的人。
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表2KSS评价量表
Table2QuestionnaireofKarolinskaSleepinessScale
KSS评价等级选项解释自我评价1-extremelyalert极度警觉2-veryalert非常警觉3-alert警觉4-Ratheralert一般警觉5-neitheralertnorsleepy一般警觉6-somesignsofsleepiness有一些困意倾向7-sleepy,butnoefforttokeepalert有困意,但是不需要太多努力保持清醒8-sleep,someefforttokeepalert有困意,且需要一定的努力保持清醒9-verysleepy,greatefforttokeepalert,fightingsleep非常困倦,需要极大的努力保持清醒
图1实验室布局示意图
Fig.1Schematicdiagramoflaboratorylayout
图2实验室布置尺寸图
Fig.2Dimensionsoflaboratorylayout
图3工作面照度测量
Fig.3Lightingmeasurementofworkingface
2测评结果
2.1KSS量表结果
分别在实验进行一周后(DAY7)、两周后(DAY14)进行KSS量表测评,测试不同光环境下志愿者的疲劳程度,被试根据自己在填写量表时的主观感受进行评价,测评结果如图4所示。
一周后KSS得分最高的是4000K、1000lx光照组,最低的是4000K、3000lx,且随着照度水平的增加,在1500lx与2000lx间KSS得分没有明显的变化趋势。
比较光照一周后与两周后KSS评分发现,随着时间的增加,受试者的KSS得分越高,自我感受更疲劳。
综合分析实验期间不同光环境下的疲劳程度(见图5),色温的影响不大,照度的作用更加明显。
4000K的色温条件下,照度值在1000~2000lx时受试者易感觉疲劳,当照度超过2000lx后,随着时间的累积,5000K色温下条件更易感觉疲劳,实际应用中应根据实际光照环境调节光照时长。
2.2实验日志结果
依据心理卫生评定量表手册中对评定量表的规定[19],对志愿者每日实验日志内容进行量化分析,以“非常舒适-5”、“舒适-4”、“一般-3”、“不舒适-2”、“非常不舒适-1”为评价标准。
不同光环境评价结果如图6所示,4000K光环境时,照度与舒适度呈正相关,且随着时间的累积,适应程度较好,方差显示评价结果一致性高;5000K光环境下,随着时间的增加评价感受波动较大,其中1500lx照度下方差波动达0.28。
图4不同光环境实验一周、两周后KSS评价结果
Fig.4KSSevaluationresultsofdifferentlightenvironmentafteroneandtwoweeksofexperiment
图5不同光环境KSS整体评价结果
Fig.5TheoverallevaluationresultsofKSSscaleindifferentlightenvironment
图6不同光环境舒适度评价
Fig.6Comfortevaluationofdifferentlightenvironment
对各组志愿者舒适度评价进行分类统计,计算实验期间内各选项所占百分比,以此作为该光环境下舒适度评价依据(图7、图8)。
提高教室环境照度,在4000K光环境中,舒适度最好的是2000lx,其视觉感受舒适率占64.29%,其次是3000lx,其视觉感受舒适率占61.60%,统计实验日志显示,2000lx照度下易使人乏困,3000lx易使人保持良好的学习状态,不舒适率最高的为1000lx,志愿者表明每日随着时间的加长,易疲劳,学习状态下降;5000K光环境中,舒适度最好的是2000lx。
图7不同光环境视觉舒适率
Fig.7Visualcomfortrateofdifferentlightenvironments
图8不同光环境视觉不舒适率
Fig.8Visualdiscomfortrateofdifferentlightenvironments
3结论与讨论
我们探讨了8种光环境下,疲劳程度、舒适度与照度、色温之间的关系,测评结果显示:
1)KSS量表测评表明,照度与色温对志愿者疲劳程度变化均有影响,其中照度的影响最大,其次是色温;色温相同时,志愿者的疲劳程度在1000~3000lx之间随照度升高而降低,且4000K光环境下疲劳值更低,其次是5000K色温光环境;照度达到3000lx时,志愿者的疲劳程度最低,在冬季缺乏日照地区,可选择适当提高室内照度以改善使用者的工作效率,特别在对工作效率有要求的场所如工厂等区域;
2)根据志愿者每日实验日志所记录,在同一光照环境下,随时间的增加,疲劳程度上升,舒适度下降;随照度的增加,与5000K色温相比,长时间在4000K光照环境,使用者视觉适应程度更高,不易产生波动;
3)在相同色温条件下,随室内光环境照度值升高,各评价指标的满意度均呈现先增后减,4000K色温条件下,照度在1500~2000lx之间表现为最适宜;5000K色温条件下,则在2000~3000lx之间表现为最适宜。
高照度下4000K色温平均满意水平高于5000K,在冬季缺乏日照地区,高照度条件下,可适当选用4000K色温条件进行室内照明。
当然,这种高照度仅作为冬季日照缺乏地区的一种实验,并不能意味着可以成为教室照明的依据。
如何使不同光气候区的高校教室有更符合健康要求的照明光环境,还有待进一步的研究。
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