教室照明灯具布置及选型.docx
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教室照明灯具布置及选型
教室照明灯具布置及选型
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
0引言
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。
1国内教室照明标准
GB50034—2013《建筑照明设计标准》[1]、JGJ310—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。
GB7793—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300lx,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≤8.0W/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
2照明光环境计算
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0.005~1.500m2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。
3仿真分析
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。
4结语
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:
GB50034—2013[S].
[2]教育建筑电气设计规范:
JGJ310—2013[S].
[3]中小学校教室采光和照明卫生标准:
GB7793—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.
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