教室节能照明

教室节能照明（共11篇）

教室节能照明 篇1

在生活中我们见到过各种各样的节能照明产品, 比如节能灯、太阳能路灯、声控灯等。虽然节能产品日益增多, 但是能广泛应用于学校的却是寥寥无几。每当学校的晚自习结束后, 教室的灯还是一直亮着的, 有些教室只有少数人或者根本没有人在自习。夏天在光线较强的环境能正常学习时, 教室的灯也都是亮着的。这样长年累月下来浪费掉的电能是非常巨大的。很多学校对用电的管理模式不够科学规范, 这种浪费现象就数见不鲜了。所以, 我们考虑有必要在以保证用电质量为前提, 最大幅度地降低用电的浪费, 从而使电能得到充分的利用。

目前国内大多数学校教室的照明灯具控制一般都采用普通开关, 需要专门的人员进行照明管理, 这样检查和控制的时间及工作量很大, 而且要额外支付聘请费用。现有的声控灯的控制需要一定分贝的声音来触发灯的控制部分使灯点亮, 这样产生的噪声会影响室内学生的正常学习。

1 系统设计方案

1.1 AT89S52单片机简介

AT89S52是一种高性价比的单片机, 它具有8KB的片内ROM和256字节RAM使其应用灵活有效[1]。

它的指令可以兼容80C51单片机的大部分产品。其片内程序存储器在线编程较灵活且可以重复编程, 其功能相当于高效的微型计算机且使用范围广, 性价比高。

1.2 光照强度信号采集部分

不同的地方对光强的要求有不同的标准:

客房、卧室、走廊等简单视觉工作场所需要的照度为30LX~75LX;办公室、教室、商场等连续视觉工作场所需要的照度为200LX~500LX;营业厅、阅览室、绘图室等需集中注意力的视觉工作场所需300LX~750LX[2]。 (附:是指单位面积上所照射的光通量, 照度单位为lux, 符号为lx。)

光敏电阻是利用光电导效应制作的元件, 其工作原理是内光电效应。当光照强度变强, 其电阻值就变小。光敏电阻是没有极性的纯电阻器件, 在两端施加电压后, 会由于自然光强度的变化, 电阻两端的电流也随之变化, 继而实现光电转换。基于以上的优点本系统选用光敏电阻实现对教室光照强度的采集和处理。

1.3 红外信号检测部分

红外信号检测部分主要由传感器及检测模块组成。系统采用光电传感器。其原理是将光信号转换成为电信号, 再将检测到的变化量转换成电信号的变化量, 以便于使用电子技术实现控制和检测。其工作原理是:直射式光电传感器是将传感器的发射源与接收端部位对直, 如果接收端应接收的红外信号被人进门途中挡住, 即削减了光通量, 继而将相应的脉冲信号施加给外电路, 最后通过放大器放大使计数器记下削减的次数[3]。

2 系统电路图

3 软件设计

3.1 光照强度采集模块设计

该模块主要在于通过光敏电阻对教室内的自然光照度进行采集, 进而运用采集电路动态分析, 传送信号至单片机进行处理。其步骤如图4所示。

3.2 人数检测模块软件设计

采用光电传感器测量教室内的实时学生学习人数, 不仅具有成本低、电路结构清晰简单等特点;光电传感器价格低廉, 采用非接触式测量, 稳定性较强, 寿命相对较长。将检测电路与单片机相连, 在门的里外两边各安装一个光电传感器, 在两个传感器发射出红外光被遮挡的先后顺序中, 如果是进入教室则门里面的传感器先发出脉冲信号, 显示人数-1, 反之人数显示+1。光通量变化被检测到后再通过单片机的加减运算得到教室里的总人数。

3.3 人数检测及光照强度采集模块软件设计

将计数电路部分与红外信号检测部分配合使用, 其具体软件流程如图5所示。

4 结论

本设计对教室照明的控制部分进行了研究。以自然光照度、人数等外界条件为控制器的输入参数, 比传统的人工管理更方便, 并且节约了电能, 降低了教室灯光的资源浪费, 同时还加入了人数检测技术, 使教师能更快捷方便地了解出勤人数。该系统设计对于各类学校的教室照明控制具有重要的意义, 便于推广应用。

摘要：本系统综合教室人数及自然光照度等因素, 以达到对教室节能照明的控制。将光照强度采集模块、红外信号检测和计数模块作为系统的信号检测, 对89S52单片机程序编程使其输出信号驱动继电器, 从而实现对照明灯的节能控制。现如今学校对用电的管理模式不够科学规范, 这种浪费现象就数见不鲜了。所以, 我们考虑有必要在以保证用电质量为前提, 最大幅度地降低用电的浪费, 从而使电能得到充分的利用。

关键词：教室节能照明,单片机,传感器,人数检测模块

参考文献

[1]高惠芳.单片机原理与应用技术[M].北京:科学出版社, 2010.

[2]JGJ 16-2008, 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]江晓军.光电传感与检测技术[M].北京:机械工业出版社, 2011.

[4]李永忠.微机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社, 2013.

教室节能照明 篇2

节能环保照明

中国照明用电约占全国用电量的13%左右，推广使用高效照明产品，提高照明用电效率，节能减排潜力很大。我国从1996年启动实施绿色照明工程，2008年开展财政补贴高效照明产品推广工作，2009年印发了《半导体照明节能产业发展意见》，2011年发布了“中国逐步淘汰白炽灯路线图”，推动照明产业结构优化、持续发展。据测算，若将我国全部在用的白炽灯替换成节能灯，每年可节电zm480亿千瓦时，相当于减排二氧化碳近4800万吨，若进一步zm更换为LED照明产品，将带来更大的节能效果。

LED照明技术发展迅速，成本快速下降，产品示范应用逐步推开，节能减排效果日益明显。LED照明产品已成为下一代新jl光源的发展方向，我国LED照明节能产业形成了较完整的产业链和一定的产业规模，具备了较好的发展基础，已成为全球LED照明产业发展最快的区域之一。

预计到2015年，60W以上普通照明用白炽灯全部淘汰，市场占有率将降到百分之十以下；节能灯等传统高效照明产品市场jl占有率稳定在百分之七十左右；LED功能性照明产品市场占有率达20%以上。此外，LED液晶背光源、景观照明市场占有率分别达百分之七十和百分之八十以上。与传统照明产品相比，LED道路照明节电百分之三十以上，室内照明节电百分之六十以上，背光应用节电50%以上，景观照明节电zm百分之八十以上，实现年节电600亿千瓦时。Jl

太阳能路灯一次投资、长期受益，由于线路简便，不产生维护费用，不产生昂贵电费。6—7年收回成本，后3—4年节约100多万的电费及维护费用。

市电路灯电费高昂，线路复杂，需长期不间断的对线路进行检修。特别电压不稳的情况下，钠灯易坏是不可避免的，而随着年限的延长，线路老化、维修费用更是年年递增。Jl

LED照明与节能 篇3

关键词：LED照明节能

0引言

在全球能源危机、环保要求不断提高的情况下，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的半导体LED照明已被世界公认为一种节能环保的重要途径。LED在装饰、景观、讯号、红绿交通灯、庭院灯、汽车部份灯以及某些特殊用途照明已被人们广泛接受。

1LED光源的特点及发展趋势

LED即发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED被称为第四代照明光源，即21世纪的绿色、节能光源，具有光效高(50-200Lm／W，电光功率转换接近100％)、工作电压低(单管驱动电压1.5-3.5V)、耗电量小(单管功率0.03-0.06W)、体积小(单元晶片尺寸为3-5mm的正方形)、结构坚固且寿命长(理论寿命达10万小时)等特点，还有LED光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，LED光源具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点，与传统的白炽灯、荧光灯光源相比，有着无可比拟的优越性，是光源领域发展的必然趋势。

2LED在照明工程中的应用

传统的LED光源集中应用在汽车、背景光源、交通信号灯等领域，如今快速发展的LED技术使得LED在照明工程中的应用也越来越广泛。目前，LED在照明工程中的应用主要体现在以下几方面：

2.1夜景照明。近年来，各城市政府都十分重视城市亮化工作，不同程度的进行了城市亮化建设，把城市亮化工程的建设作为改善和美化城市环境的重要措施。由于LED光源小而薄，安装便捷，可以水平也可以垂直方向安装，可与建筑物表面完美地结合，也可以与城市街道陈设很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如公园的路径、滨水地带、园艺进行照明，也可以在街道边的花卉或低矮的灌木进行照明。作为景观照明灯具，LED与霓虹灯相比，具有低电压安全可靠、节能环保、密封性能好、没有易碎的玻璃、也不会因为制作中弯曲而增加费用等优点，可基本取代霓虹灯。

2.2指示照明。在需要进行空间限定或引导的场所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、疏散通道和安全出口的指示照明等，都可以使用表面亮度适当的LED埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具。如影剧院的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心的导购指示灯和建筑物消防疏散指示灯等。

2.3特殊场所照明。就照明品质来说，由于LED光源为真正绿色光源，没有紫外与红外辐射，对眼睛和其它物体不会产生损害。与传统光源比较，LED光源具有不需要附加滤光装置，照明系统简单，易于安装的特点，现已被广泛应用于象博物馆、展示厅这样对光源的颜色、辐射等指标要求高的场所照明。

2.4室内装饰照明。由于大功率白光LED照明灯具目前还处在研发和试生产阶段，目前市面上的LED灯具还不能达到普通灯泡所具有的亮度，在室内装饰工程中基本还局限于背景照明和局部照明。由于LED的动态(数字化)控制色彩、亮度和调光及活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果，且长寿命、高流明的维持值(10，000小时后仍然维持90％的光通)，与金卤灯的50～250小时的寿命相比，降低了维护费用和更换光源的频率，且没有热辐射，可以使室内空间变得更加舒适和谐。因此，目前LED照明在室内装饰装修工程中的应用也越来越多。特别是在半径较小的圆弧形灯槽和高空不易维护的区域，用LED丽彩灯带取代传统的镁氖灯带，不仅节能、环保，还解决了最头痛的维护问题。

2.5电子显示屏。LED显示屏因其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳，在众多媒体显示领域一枝独秀。全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，具有无可比拟的超大面积与超高亮度。2008年北京奥运会，已经将LED功能发挥到淋漓尽致，特别是在舞台中央、如中国山水画可卷的屏幕，共使用4.4万颗LED所组成；而高挂在会场中央的奥运5环图，约使用4.5万颗LED；另外，上千人所组成的和平鸽形状的表演，每位参与者身上披戴约20颗LED等等方面的应用。水立方景观照明采用RGB型LED，在固定外层气枕的钢结构框架上布灯、侧向投射，使“水立方”外表面的亮度、色彩、图案达到一定要求，加上南立面2000m点阵显示屏，形成一定的场景和模式。这种“空腔内透光“与LED照明的结合应用方式开创了一个先河，它为建筑物景观照明朝菪节能环保的方向发展及LED照明向规模化方向发展树立一个新的里程碑。

2.6逐步取代传统照明灯具。随着大功率、高光效、高显色性的白光LED照明灯具的研发和逐步投产，使其照度不断提高而成本不断降低，LED照明将成为未来照明的主体，逐步取代白炽灯和荧光灯。目前LED在照明领域应用的主要困难是LED白光光效不高(约20Lm／W)，功率不大(小于1W)，且价格昂贵。面对LED照明市场的巨大诱惑，世界三大照明工业巨头：通用电气、飞利浦和奥斯拉姆集团已纷纷成立LED照明企业，并提出要在2010年前使LED灯的发光效率提高8倍，价格降低到1％。若此目标能得以实现，那么LED灯具将完全取代传统的白炽灯和荧光灯。

3结束语

教室照明节能控制系统 篇4

单片机以其低廉的价格和可靠的运行,取代计算机而成为了新一代的自动控制核心[1]。该系统就是以单片机作为主控核心,应用热释电红外传感器、光电检测模块和计数模块作为前端信号采集,经过单片机的逻辑判断进而输出信号驱动继电器实现对日光灯的控制。

1 系统总体设计

该系统由7个部分组成。光强检测模块、热释电红外传感器和人数检测模块作为前端信号采集单元,将信号输入到单片机内部,经过单片机的逻辑判断输出信号控制继电器,进而控制日光灯的亮暗。如果在紧急的情况下,需要将所有的灯都熄灭或者是点亮,可以按下强制按钮令所有灯全亮或者全灭。并且该强制按钮不会影响到系统的正常运行。系统总体框图如图1所示。

1.1 光强检测电路

光敏电阻是一种随着外部光照强度的改变其阻值也发生相应变化的一种元器件。光照增强,阻值减小,反之将会增大[2]。光强检测电路就是利用光敏电阻的这一特性设计而成。光照亮时,三极管导通,输出低电平,反之输出高电平。光照检测电路如图2所示。

1.2 红外信号检测电路

热释电红外传感器作为该系统的人员位置信号检测器,采用了热释电红外处理芯片BISS0001[3]。该芯片具有较高性能的传感信号集成处理能力。配以热释电红外传感器和少量元器件构成被动式的热释电红外测模块。加上菲涅尔透镜后,能够探测150度的圆锥范围,直线探测距离是5米左右。

1.3 计数电路

为了判断学生是进入教室还是走出教室,该计数电路采用了两套信号模块。一个装在门外墙壁上,一个安装在门内墙壁上。安装方向和墙面平行。这样只要检测哪一个传感器先发出信号,再去检测另外一个传感器有无信号,就可实现计数。如果是门外的先有信号,门内的后来信号,则说明有人进入到教室;反之说明有人走出教室。记得的人数寄存在单片机内部待用。

该电路采用一个激光头和一套光强检测电路搭配组成计数模块,让激光头发出的光直射在光强检测电路的光敏电阻上。如果有人通过门的话,就会遮挡激光头发出的激光,使光敏电阻上的光照强度发生改变,从而产生信号供给单片机。原理示意图如图3所示。

1.4 输出驱动电路

要控制交流220 V的日光灯,必须利用继电器将强弱电隔离开,以确保安全。继电器的工作电压是直流12 V。为了防止驱动部分工作时对单片机系统产生的干扰,在输出缓冲单元74HC244后加光电隔离[5]。继电器工作线圈在断电时会产生反电动势,需加续流二极管防止有可能对系统造成的干扰。

1.5 电源模块

该系统的电源电路由于技术比较成熟,所以只做简要介绍。交流电220 V通过变压器降至交流15 V和6 V,然后经过整流桥变成直流,再通过电容滤波和LM317稳压到直流5 V和直流12 V供单片机和继电器使用。

2 硬件总体电路

系统总体硬件电路主要包括以下几个部分:光强检测、计数、红外信号检测、光电隔离部分、输出驱动部分、显示输出部分。总体电路如图4所示。

单片机的选择要根据所控制的对象来进行,由于控制日光灯不会占用太多的输入输出口,程序占用的空间也不大,所以选择51系列单片机已经能够满足要求。单片机和电脑之间的串行通信采用了MAX232芯片,该芯片是一款专门为电脑的RS-232标准串口设计的低功耗电平转换芯片。

隔离对于工作在强电周围的单片机来说是十分必要的,可以减少强电的变化对单片机的干扰。光电隔离芯片TLP521-4是一种可以实现前端和负载端的信号隔离的光电耦合器件,可以增强电路的安全性,降低干扰[4]。

输出驱动部分采用了74HC244芯片和ULN2003芯片。这两款芯片都有增强单片机带载能力的作用。

显示部分由两个8段LED数码显示管组成,显示教室当中实时的人数。

3 系统程序设计

从节能角度出发,系统可以根据光照强度、教室人数以及人所在位置对教室亮灯情况进行控制。

以教室中有三盏灯为例,没有外部强制条件中断时,光照强度为暗并且红外传感器检测到有人进入教室就可以亮灯。起初教室中没有人时,所有的灯都不会点亮。人数大于0小于5时二号区域的灯被强制点亮。人数大于等于5小于9时,根据红外传感器检测到的人的位置来确定点亮哪个区域的灯。当人数大于等于9时,全部点亮所有灯。人数减少到小于9大于等于5时,三号区域红外检测一段时间是否有人,没人的话将三号区域的灯熄灭,有人的话将一号区域的灯熄灭。当人数小于5时,将除二号灯以外的灯全部熄灭。人数为零时所有灯熄灭。

有外部中断时,一次中断将所有灯点亮,再一次中断将恢复到原来的状态。程序流程图如图5所示。

4 结束语

该系统经过最终测试能够满足设计要求,有着广阔的应用前景。不仅仅适用于教室,会场、候车室等一些人员比较集中的地方,还可以作为楼宇照明控制系统使用。只要稍加改变就可以适应许多场合的照明控制。将来可以将多个该系统实现上位机集中控制,加入电能协调分配功能,更好地达到节约电能的目的。

参考文献

[1]丁元杰.单片微机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]康华光.电子技术基础(模电部分)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]桂要生.基于红外技术的智能照明控制系统设计[J].计算机与数字工程,2009(8):102-104.

[4]吴国义.基于AT89S51单片机节能灯的设计[J].佳木斯大学学报(社会科学版),2009(5):346-349.

教室节能照明 篇5

【关键词】建筑电气工程；电气节能设计；节能设计；照明节能设计

近年来，国家及相关部门已经深切认识到节能问题的重要性和紧迫性，建筑节能工作已经全面展开并不断深化，建筑节能技术不断进步，建筑节能的设计标准也在不断的完善。而且随着社会的发展和进步，公众节能的意识不断增强，节能的理念也越来越为更多的人所接受。

建筑节能实际上是一项十分艰巨而复杂的工作，它甚至比某些建筑智能化系统的应用更为困难。因此，要想在建筑节能方面有所收获的话就要对其进行系统、全面和综合的分析、研究、实践。在此，笔者将就建筑电气节能技术的原则及措施加以简要论述。

1.建筑电气节能的设计原则

1.1适用性原则

所谓的适用性原则就是在满足为建筑物内的良好的人工环境提供必要的能源，为建筑设备提供必须的动力，为用电设施提供可靠的负荷容量等条件的情况下，优化供配电设计，从而促进电能的合理化运用。也就是说不能因为节能而影响建筑物的整体功能。要保证建筑物照明的照度、色度及显色指数；要满足建筑物舒适卫生的良好环境；满足各处运输通道的畅通无阻等等。

1.2节约性原则

所谓的节约性原则就是指在电气节能设计中要充分考虑到实际的经济效益，不能因为节能而过高的消耗投资，增加运行费用。而是要科学合理的选用节能设备和材料，争取实现用较低的投资得到最大的经济效益。使因节能而增加的投资可以在最短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

1.3节能性原则

所谓节能性原则就是要节省无谓消耗的能量。首先要找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物的功能无关的，在考虑采取什么措施节约能源。如着眼于电气设备自身的电能消耗、变压器的功能损耗、传输线上的电能损耗等方面，节能设计应该把握“满足功能、经济合理、技术先进的原则”。

2.建筑电气节能设计

2.1供配电系统的节能设计

根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单，可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的型号、容量和台数，以适应由于季节性和工作时间造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

当线路上有电流流过时，由于线路上电阻的存在，势必会产生有功功率的损耗。因此，线路传输上的损耗是电能利用率低的一个重要原因。要想减少此类损耗主要着眼于四个方面。第一、选用电导率较小的材料做导线。通常选用铜芯线缆，但考虑到要节约用铜，也可以改为采用新型的铜铝复合材料线缆。第二、减少配线的长度。因此在布线时尽量使线路走直线，低压线路要不走或者少走回头线，变压器要尽量接近负荷中心，减少供电距离，且低压配电的供电半径不要超过规定。第三、增大导线截面。对于比较长的线路在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况加大一级线缆的截面。第四、合理调剂季节性负荷。也就是要使供电线路得到充分的利用。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水器等计费相同的负荷集中。

2.2变压器的节能设计

2.2.1变压器的损耗主要分为两部分

a.与负载无关的空载损失。b与负载成平方比的负载损失。变压器有载时，除了固定铁损外，还存在由于电流通过一次、二次线圈的电阻损耗，即铜耗P在不同负载条件下，变压器的总损耗为与P之和。

2.2.2变压器的效率

变压器的效率为输出功率P2与输入功率P之比，变压器的最高效率点是由变压器固有结构的特性、空载损耗P0、短路损耗P决定的。从经济运行的角度考虑，对于季节性变化较大的负荷，宜装设两台变压器，当负荷长时间较低时可停用1台，以保持经济运行。

2.3电动机节能设计

降低电动机电能损耗的主要途径，是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中，应根据负荷特性考虑选择更为节电的电动机，其关键在于明确负荷是连续的还是断续的。若为连续负荷，要了解电动机的输出功率是否与各种负荷相匹配，如果是风机和泵等平方递减负荷特性，在轻载时打开风门和阀门，采用调速电动机在低速运行可以节约电能。断续负荷时，如果轻负荷时不能停止电动机的工作，则应考虑采用调速装置，即在额定负荷下运行时采用常用电源，使电动机在额定转速下运行；而需要低速运行时，考虑采用逆变器变频装置或其他方式调速。

3.电气照明系统的节能设计

3.1充分利用天然光源

照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源。随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光方式,将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。

3.2采用高效节能光源

在满足照明质量的前提下,应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯。对灯具悬挂位置较高的场所的一般照明,宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯,其综合费用低、视觉质量高,同时也节约能源。除特殊情况外,不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯,灯具悬挂位置较低的场所照明宜采用荧光灯。

3.3根据照明部位的灯光布置形式和环境条件

选择合适的照明控制方式房间有多列灯具时,按与侧窗平行控制;生产场所按车间、工段、工序分组控制;电化教室、会议室、报告厅等场所,按靠近或远离讲台分组控制。建筑科技的飞速发展,让灯具的控制方式更加个性化、人性化、智能化,例如,人体感应或动静感应开关,智能化面板开关等新的控制方式逐步进入到我们的身边。

4.结束语

近年来，为了解决能源浪费问题，新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效的控制。可以说建筑电气的节能在技术方面还是有很大的上升空间和发展潜力的。

【参考文献】

［１］高晋峰．论民用建筑工程照明设计中的节能；智能建筑电气技术，2010(4)．

［２］张军．关于建筑电气节能设计措施的探讨；中国科技信息，2007(6)．

［３］齐雪艳．现代住宅电气设计节能技术探讨；黑龙江科技信息，2008(10)．

［４］朱林根．21世纪建筑电气设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001：970-985.

［５］马海德．试论建筑电气节能设计；商品与质量·建筑与发展；2010(7)．

教室照明现状 篇6

目前在上海地区对教室照明有相关要求的标准主要有四个,分别是国家标准GB50034-2013建筑照明设计标 准、GB50099-2011中小学校 设计规范、 GB7793-2010中小学校教室采光和照明卫生标准以及上海市地方标准DB31/539-2011中小学校及幼儿园教室照明设计规范。以上标准都对学校教室照明提出了具体的要求和限值。不同标准其侧重点不同,而且标准中所涉及的项目和限值也略有差异。以普通教室为例对四个标准进行比较,见表1,可以看出,上海市的地方标准DB31/539-2011中小学校及幼儿园教室照明设计规范是四个标准中相同项目限值要求最高的。

2教室照明现状

国内大部分地区学校使用的灯具现状是:教室灯大多采用简单的敞开式双端荧光灯支架灯具,而黑板照明则没有专用灯具,也是将双端荧光灯支架灯具安装在黑板前作为黑板灯具使用,甚至有些地区根本就

没有黑板照明。敞开式双端荧光灯支架灯具的光源直接暴露在灯具的外侧,没有任何防眩光的措施,会对坐在后排的学生造成很大的眩光影响。此外敞开式双端荧光灯支架灯具的灯具效率低,课桌面照度往往不能满足现行标准的要求。如图1、图2所示。

从2008年开始,上海市在全国率先开展了中小学校和幼儿园教室照明改造工程。至2014年底,随着浦东新区教室照明改造的完成,上海市的中小学校和幼儿园基本完成了教室照明的改造工作。本次中小学校教室照明改造工程所使用的教室灯具均为格栅灯具, 可以显著降低灯具本身所造成的眩光。黑板照明则采用专用的黑板灯具,其照明情况比改造前有了明显的提升。以最近改造完成的浦东新区为例,在完成改造的10 000多间教室中抽查了148间,采用上海市地方标准DB31/539-2011的限值进行考核,全部合格。除了上海以外,近几年四川省成都市、浙江省宁波市、 温州市等地区也都进行了部分教室的照明改造。总体来说,通过教室照明改造,极大地提高了学生在校学习过程中的照明舒适度,效果非常显著。

3教室照明的发展趋势

从目前的情况来看,简单的敞开式双端荧光灯支架灯具已经不能满足学校教学时所需的最低照明要求, 势必要被淘汰。要想符合前述的几个教室照明相关标准要求,新型的教室照明灯具应根据区域和功能分别单独设置。黑板灯具与教室灯具要分别独立设计,因为这两个类型的灯具服务的对象完全不同,所以从配光、结构等各方面的设计都应该满足实际的照明需要。 新型的教室灯具主要有以下几类:

(1) 格栅灯具。格栅灯具又有很多细分类:按格栅的尺寸可以分为大格栅和小格栅;按格栅表面喷涂的材料可以分为镀铬镜面格栅、铝亚光格栅和涂白格栅。不同种类的格栅灯具各有优势,大格栅灯具且使用铝亚光格栅和涂白格栅的,灯具效率相对较高,更加节能,但眩光控制相对较差。小格栅灯具且使用镀铬镜面格栅的灯具,灯具效率可能偏低,但是眩光控制更好。如图3、图4所示。

(2)新型线槽灯具。这种灯具就是在普通的线槽灯后面添加了一个长条状的衬板,挡住向后的光线, 如图5、图6所示。该类灯具的优点是设计上较为简单,对后排学生几乎不会产生眩光影响。但该类灯具考虑到实际照明的需要,不能在灯的前端也安装衬板, 这样一来就对老师产生较大的眩光影响。此外该类灯具本身的配光作用有限,无法有效提高桌面的照度均匀度。

(3)黑板灯具。现行有效标准中对黑板照明的要求较高,是教室照明中较难满足的一项。很多企业采取单灯具双光源,并排安装三盏黑板灯具的办法,以满足标准中照度和均匀度的高要求,如图7所示。这样确实能满足照明的需要,但如果仅仅靠堆砌灯具数量来满足标准要求也面临一些实际的问题。有些黑板灯具的配光设计不合理,设计安装高度过低,使黑板灯具出射光直接照射在老师面部,严重影响老师的教学工作。除此之外,现在很多学校都装有投影仪或电子白板等辅助教学设备,这些设备的安装位置或工作位置会和黑板灯具有冲突,仅靠黑板灯具本身的设计或调整安装位置仍然很难满足标准要求。这就需要在设计安装这些设备之初就统筹考虑。

4教室照明设计的注意事项

教室照明的设计重点不在灯具设计本身,而是在灯具的选择。教室的环境比较特殊而且要求比较高, 所以在选择灯具时就要考虑到使用环境的限制,选择合理的灯具搭配。需要注意事项有以下几点:

(1)比较窄小的教室。一般若教室宽度≤6m、长度≤8m,则垂直于黑板方向的教室灯只需要两列,一共有4-6个教室灯具就能满足照度要求。这样的教室灯具选择余地比较大,普通的格栅灯具就能满足要求。

(2)比较宽大的教室。比如垂直于黑板方向的教室灯具必须安装三列以上的、或者灯具安装数量≥8个的,这样的教室必须使用带镜面格栅的小格栅灯具。 根据计算教室眩光UGR公式来看,教室中线上的灯具的位置系数最大,同时在中线上的灯具一般灯具表面亮度值也是最大的,所以要在设计中尽量减少在中线上安装的灯具数量。

(3)选用专用黑板灯具。根据相关的标准要求, 黑板灯具在工作时不能对讲台上的教师产生眩光影响。 一般认为教师在讲课时,视线向上45°内不能安装黑板灯具。这就对黑板灯具的安装高度提出了要求,例如黑板灯具的安装位置距离黑板安装面是0.8m,教师的身高1.7m,在此条件下黑板灯具安装的高度距地面要≥2.5m。同时考虑到与其他教学设备可能会产生的位置冲突,黑板灯具最好设计为可升降式的。

(4)灯具的安装位置要按照教室的功能区进行划分。教室主要分为两部分,讲台区和学生课桌区。讲台区主要是教师工作区域,如果黑板的照明满足标准的要求,该区域一般不用再增加独立照明设备,仅依靠黑板灯具及反射光就可以满足照明要求。学生课桌区,该区域按照GB50099-2011中小学校设计规范的规定,在普通教室中一般从距黑板2.5m处开始至距教室后墙0.6m处结束。该区域必须要完全满足标准中相关要求。教室灯具的安装位置也应主要针对这一区域, 而不是从讲台开始。

(5)特殊教室的要求。学校中大部分教室是普通教室,除此之外还有实验室、美术室、计算机室、体操房、录播教室等专用教室。有些教室也有些特殊要求,在设计阶段就要考虑到。例如,美术教室照度要求比普通教室高200lx,且光源的显色指数Ra≥90; 专用实验室(物理实验室、化学实验室等)一般会使用深色橡胶桌垫,课桌面的反射率会下降,学生有时会站立进行实验操作,又会出现挡光的情况,所以必要时应配备局部照明设备;计算机房应根据电脑的位置设计灯具位置,避免在电脑屏幕上产生眩光;体操房和录播教室等应在老师上课位置增加垂直照明设备, 让学生能看清老师的面部表情,同时在验收时应增加半柱面照度的检测项目。

(6)其他要求:现在教室中引入了很多多媒体教学设备,如黑板上的投影仪、电视机等等。就照度而言,这些设备工作时与平时上课时,差异很大,所以需要黑板灯具和教室灯具尽可能做到独立控制开关, 以满足不同的场景需求。

5教室照明的检测方法

关于教室照明的检测方法在GB5700-2008照明测量方法中规定的非常简单,即在0.75m的高度,按照2m×2m间隔进行测量。但是在实际检测过程中这个方法并不“实用”,教室检测区域及间隔应该明确地划分。教室黑板常用的标准尺寸是4m×1.2m,标准里也没有明确的测试间隔要求,应该按照0.4m×0.4m的间隔划分为30个小区域进行测试比较合理。

一般标准 教室尺寸 是8m×6m左右。按GB50099-2011中小学校设计规范的规定,实际学生课桌摆放的区域只有5m×6m左右,该区域即为检测时课桌面照度项目的测试区域。这块区域如果采用2m×2m的间隔,最多也最只能测6-9个点,测试点数太少,从“应对”检测的角度,有些设计完全可以在这些点对应的位置安装灯具,从而变相“提高”整个教室的平均照度值。为了避免这种检测结果与真值偏差过大的情况,应该采用更小的测试间隔,如1m×1m, 这样测试结果才会更接近教室平均照度的真值。

6新型光源的应用

近年来LED产品发展突飞猛进,有全面取代传统光源的趋势。有人提出能否在教室照明中用LED光源代替传统的双端荧光灯。LED的优势很多,如高光效、 长寿命、维护成本低等,本文不再列举,但是使用LED光源代替双端荧光灯还存在一些问题需要解决。

(1)我们现在使用的LED光源大部分都是基于蓝光激发黄色荧光粉的原理。相比于双端荧光灯,LED光源的蓝光成分偏多。双端荧光灯的应用时间很长, 长期以来人眼更习惯于双端荧光灯的照明效果,所以如果选择产品质量较差,色温偏高,显色性(尤其是R9)较低,人眼不能适应这种LED照明效果,在这种环境下作业更容易产生视觉疲劳。另外,有些LED光源直接裸露的LED产品可能产生蓝光危害,目前还没有长时间的临床医学观察结果来印证它的危害程度, 而中小学生眼睛还处在发育过程中,长时间处在这种环境里可能对视力发育产生影响。所以目前不建议学校内使用LED光源的产品用于教室照明。如果一定要使用也应限制LED的色温。依据GB 50034-2013规定,光源色温不宜高于4000K。

使用双端荧光灯作为光源的灯具则没有这方面的问题,双端荧光灯作为光源的灯具应用时间更长,相关的资料也证明双端荧光灯中的紫外线及汞在正常使用中对人体基本无影响。

(2)采用双端LED灯直接替换双端荧光灯的支架灯具,不能解决支架灯具本身固有的眩光过大的问题。

(3)采用双端LED灯直接替换格栅灯具中双端荧光灯,因为两种光源的配光完全不一样,反射器起不到对光分布进行再分配的作用,替换后可能会导致课桌面的照度均匀度不合格,如图9所示。另外光通量的差异也比较大,1.2m的36W双端荧光灯光通量一般在3 000 lm左右,而1.2m的替换型双端LED灯管光通量一般在2 000 lm左右。差距非常明显,简单替换而不增加灯具数量可能导致平均照度不达标。

(4)LED灯具很少针对黑板照明要求进行单独配光设计。标准规范中黑板的照明要求要比教室工作面要求更高,平均照度需要达到500lx,均匀度要0.7以上。在通常的安装位置上一般只够安装两到三个灯具, 而且空间上还要受投影仪、风扇吊装安装位置的影响。 这些都对黑板灯具的配光设计提出了高要求。而LED灯具光效虽高,但是功率偏低导致总光通量偏低,在黑板前受空间限制又无法增加灯具数量,导致平均照度无法提升;替换型LED灯管又无法配合灯具反射器进行合理配光,严重影响照度均匀度。目前LED灯具暂时无法替代传统灯具作为黑板灯使用。

综上所述,教室照明目前应该还是以传统光源为主。如果一定要用LED光源必须使用低色温产品,并且是光源和灯具一起更换,最好是有针对黑板照明要求专门设计的黑板灯具,而不是简单的替换光源。

7总结

浅谈教室照明设计 篇7

造成学生近视的原因很多，照明质量差是引起学生近视的重要因素之一。据调查, 我国现状教室照明质量差主要有桌面照度低、照度均匀度低、灯光频闪、眩光等。设计环节是工程建设的灵魂，是整个建设过程中的关键环节。作为设计人员我们在这个对工程起决定因素的环节应该全面考虑，尽心尽责的做好设计改善教室照明质量差的现状。

我国于2004年制定了新的《建筑照明设计标准》(后文简称《标准》)5034-20004，新《标准》对教室照明的灯具选择、照度值、照度均匀、眩光控制、光源颜色、单位面积照明功率密度值(LPD)以及教室照明灯具控制都有了明确的要求。设计人员可根据《标准》各方面要求权衡设计。笔者认为，应把握以下几点提高教室照明质量。

1光源的选择

照明设计既要满足照度要求又要满足节能要求，教室照明应选用节能高效的稀土三基色细管径T8 (36W)或T5 (28W)直管荧光灯作为光源。在设计过程中确定光源电参数的同时不能忽视光源的其他光参数。

首先是光源色温的选择，色温的含义是用绝对温度来表示光源发光的颜色。色温大致可分为三个等级：暖色(K<3300K), 中间色(3300K～5300K)，冷色(K>5300K)。一般来说不同的色温适用于不同的照度环境：低色温多用于照度较低(约100～200lx以下)的环境，如卧室、咖啡室等营造一种温馨安静的感觉;高色温多用于高照度要求较高(>750lx)的环境，如体育场馆给人一种清新明快的感觉。根据《标准》的规定教室的照度值为300lx，属于中等照度应选用应选用中间色温即色温为3300K～5300K的光源。而且通过表1可以看到无论是那种荧光灯管，中低色温的荧光灯光效比高色温的更高，有利于节能。

其次是光源现色性的选择，现色性是表示在某种光源下观察对象颜色的真实程度(与天然光比较)，用一般显色指数(Ra)衡量，Ra=100为最佳。根据《标准》及IEC标准的规定，教室属于长期工作或停留的场所，光源的现色指数Ra不宜低于80。同样根据表1的光源参数可以发现三基色T8管和T5管荧光灯满足教室对现色性的要求。

2灯具的选择与布置

一般普通教室尺寸多为6m×9m左右，工作平面0.8m的平均照度标准值为300lx。经计算需要三基色T8管荧光灯9盏，T5管荧光灯12盏，以T8管荧光灯为例如图1所示：

首先是灯具的布置方式。荧光灯长轴应垂直于黑板布置(平行于学生主视)尽量使得光线从侧面引入，从而使学生看到的灯具的发光面积减小，以减少光幕眩光。

其次要合理的选择灯具。直接配光型灯具，易形成严重的光幕反射，而余弦配光直接型灯具可减轻光幕反射如蝙蝠翼形配光灯具，其配光曲线如图2所示。向下发射的光很少，故光幕反射最小。根据公式(m>1)，式中：I为r角上的光强，m越大，光束分布越狭，对书面作业需要照明条件的研究表明，蝙蝠翼的配光在r=0°处光强缩小，可以减少灯具在纸张表面的光幕反射，适合书写作业，其特征是r=30°时光强为极大，r=0°处光强不大。这种灯具，具有较大的遮光角，输出扩散性好，应用于教室照明可以提高作业表面的高度对比和布灯间距，使照度均匀，从而提高视觉功效，有效地限制了眩光和光幕反射。

最后就是黑板灯选择和布置。黑板是学生视线最集中的位置但往往也是建设过程中最容易被忽视的位置。黑板是竖向布置的, 表面垂直照度低，均匀度差。应设置黑板专用灯具。由于黑板是造成反射眩光的主要原因之一，黑板灯的设置位置和高度尤为重要。

黑板灯的设置应满足以下两个条件：1)学生视野中不产生黑板的反射眩光和黑板灯的直射光。为避免对学生产生反射眩光，黑板灯具的布灯区如图3所示，第一排学生看黑板顶部，并以此视线反射至顶棚求出映像点距离L1，以P点与黑板顶部作虚线连接，灯具应布置在该连接虚线以上区域内。2)教师视野中不产生黑板的反射眩光和黑板灯的直射光，灯具不应布置在教师站在的讲台上，水平视线45°仰角以内位置，否则会对教师产生较大的眩光，而且黑板灯应采用具有非对称光强分布特性的专用灯具，灯具在学生侧保护角宜大于40°，使学生不感到直接眩光。

3对荧光灯频闪的控制

虽然荧光灯是一种节能高效的光源，非常适合教室照明使用，但荧光灯是一种气体放电灯，会产生频闪现象。随着50Hz交流电压的正弦周期交变，其光通量也相应发生周期性变化，这种频率的闪烁虽难以被肉眼所分辨，但当用荧光灯照射旋转物体时，就会明显地反映出来，它使人眼产生物体正转、停转甚至倒转的错觉。荧光灯的频闪性往往被人们忽略，而事实上对人的视力是有影响的。特别是当电网供电电压过低、频率不稳、灯管老化时, 这种闪烁就更为严重，它极易导致人的视觉疲劳, 对成长发育中的青少年影响尤为严重。

设计人员在做教室照明设计时应注意消除或减弱荧光灯的频闪现象，通常有以下几种方法解决荧光灯频闪现象。1)尽量使用电子镇流器，荧光灯工作频率适当提高可抑制频闪现象。但工作频率过高又会产生电磁辐射危害。2)将同一教室的不同灯具分为三组三个回路，采用三相电源供电，相当于将电压正弦波叠加，致使光通量也进行了叠加，频闪就会得到一定程度的抑制。但这样会增加管线和投资，给施工、维修造成不便。3)一间教室的所有荧光灯采用单相电源供电，部分灯具采用移相电路接法使灯具之间产生相位差，从而不同灯具光通量峰值的出现产生时间差来抑制频闪现象。4)据报道，现在科研人员已研制出无频闪无辐射节能直流荧光灯具。希望这种无频闪、无电磁辐射污染、节能高效的灯具早日得以引用在教室照明中提高照明质量。

摘要：针对我国学生视力下降的状况, 分析其产生的原因。为提高教室照明质量, 设计人员在进行教室照明设计时在光源的选择、灯具的选择和布置、眩光的控制、抑制荧光灯频闪等方面应注意的问题。

关键词：教室照明,光源,眩光,频闪现象

参考文献

[1]姚远.教室照明设计的几个问题[J].照明工程学报, 2004.

教室照明研究了注意力方面的问题 篇8

该系统称为Pilips School Vision,是不同一般的照明系统,它创造了不同的教室环境。系统被安装在两个教室的科学实验室中。自此以后,伦敦城市大学实施了称作D2注意力试验的一系统,以及教师和学生之间关注程度的内容。研究结果得到下述结论:

●7个学生在学校的视频教室中看D2试验的得分增加到17点(D2试验平均百分位得分);

●7个学生在学校的另一个改进了的视频教室中,他们的得分提高为40点(D2试验平均百分位得分);

●在同样的时间间隔内,教师和学生之间的注意程度之间没有改进。

本发现提出了对“学校视频”教室照明系统的另一种研究方法。在德国汉堡的初中发现学校视频照明系统,学生的阅读速度提高了35%,出差的频数降到只有45%,不需停顿降低约75%。

类似的一个在荷兰阿姆斯特丹进行也有这样的结果,用系统后学生的注意力试验提高了18%的得分。学生显示出更为灵动,评价表示出学习环境更好。

教室节能照明 篇9

学校教室主要的能源消耗就是照明, 目前, 大多数的学校教室仍然采用传统的照明方式, 即一个开关控制几个灯, 这种方式操作简单, 但是, 不具有智能性, 一旦开了就有可能不用的时候也在开着, 这就形成了资源浪费。

本文设计的教室照明控制系统, 以STC89C52单片机为控制核心, 结合光照度和教室内人员情况对教室内照明进行控制, 具有一定的智能性, 相对于传统照明方式, 本文设计的照明控制系统很大程度上节约了能源。

教室照明控制系统的总体方案

硬件设计包括室内人体感应模块、光照度采集模块、电灯控制模块、串口电路等。系统整体方案框图如图1所示。

教室照明控制系统的硬件设计

微处理器最小系统

微处理器最小系统如图2所示。

串口通信模块

局域控制器与上位机之间通过RS232进行通信, MAX232转换电路如图3所示。

热释电红外探测模块

热释人体红外模块电路如图4所示。

光度采集电路如图5所示, 图中主要由接近人眼反应的光敏二极管, 集成运算放大器, 模数转换获取16位数字数据电路组成, 其中集成运算放大器是电路的核心。信号经过集成运算放大器:将PD电流转换为PD电压, 送入A/D转换电路, 通过单片机处理后, 最终作为系统应用程序进行开关总电源判断的依据。

照明控制系统的软件设计

下位机主程序流程图如图6所示。

上位机主程序流程图如图7所示。

结束语

浅谈建筑照明节能设计 篇10

关键词：建筑节能；设计原则；设计措施；照明节能

中图分类号：TU201·5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0016-02

近年来，随着社会和经济的发展进步，社会生产和居民生活用电量越来越大，电能消耗逐年加大。我国作为人口大国，经济又处于上升期，面对如此大的用电消耗，建筑照明必须采用节能设计以适应可持续发展需要。建筑照明的电能消耗在建筑用电中占有较大的比重，采用节能设计不仅能减少电能消耗，还能减少建筑维护使用成本支出，生态效益和经济效益巨大。

1 建筑照明的节能需求

照明是工作、生活、学习的基本需求，是人们生产生活不可缺少的一部分。目前，我国提出全面建成小康社会目标，对工作生活的环境和条件的要求越来越高，相应的建筑照明环境和条件的要求也有所提高。为满足要求越来越高的建筑照明系统需要，建筑照明的用电消耗逐渐增加，用电量连年增加，显然不符合当前我国实行的能源战略。进入21世纪以来，随着可持续发展理理念认识的逐步深入，我国大力推行能源战略，提倡节能降耗，对此必须按照基本照明节能设计原则、采用照明节能设计措施，达到绿色照明系统，最大限度的降低电能消耗，为能源战略的实现做出努力。

2 建筑照明节能设计原则

2.1 绿色环保

绿色环保是建筑照明节能设计的首要原则，是建筑照明节能设计必须遵守的一项基本原则。所谓的绿色环保，就是在满足建筑用户工作、生活、学习等要求前提下，最大限度的减少电能消耗，对周边环境不造成影响，满足绿色照明需要。遵守这一原则，能促进建筑照明绿色化发展，一方面满足基本的赵敏需求，另一方面降低建筑电能消耗，达到使用和生态双赢的效果。为了满足绿色环保的照明需要，在最大程度降低电能消耗基础上，按照照明系统要求选择灯具品种，设计照明节能系统。

2.2 经济实用

除了遵守绿色环保原则外，还要考虑建筑照明节能设计的经济性，遵守经济实用原则。经济实用，指的是选择节能照明设备型号和数量时，要尽量考虑建筑内面积，合理布置照明灯具，避免照明灯具位置和数量的布置不合理，以免造成不必要的建设成本，加大电力能源消耗。所以，进行建筑照明节能设计时，必须遵循经济实用原则，这就要求设计人员了解并熟练应用电气节能设计知识、方法，以绿色照明理念和人文思想为指导，打造优质的建筑照明系统。

3 建筑照明节能设计措施

3.1 明确节能灯具使用要求

在建筑照明设计中，实现节能降耗的最有效方式就是使用节能灯具，不仅能起到节约电能的作用，更能提高照明效果。所以，建筑照明一般使用节能灯具，如金属卤化物灯及LED灯具。如金属卤化物灯具同传统白炽灯相比，具有功率小，可以明显的降低电力能源消耗。我们知道传统的白炽灯只能转换10%左右的电能，而金属卤化物灯具可以把60%电能转化为光能，在电能条件相同情况下，金属卤化物灯具明显更节约电能。而且，从灯具使用寿命角度看，节能灯具高于白炽灯，若不受外部破坏，节能灯具的更新速度低于白炽灯。因此，经过节能性和经济性的综合考虑，建筑照明节能设计中可以使用金属卤化物灯具，替代传统的白炽灯。

设计时，先根据室内空间面积确定照明灯具光束所能照射的范围，然后利用相关科学方法计算地面反射系数，最终确定灯具辐射范围，据此确定灯具数量和灯具类型。一般民用家建筑选用荧光灯，商业建筑如酒店，通常选用高频无极荧光灯，使用寿命长，维修方便，便于节能。

3.2 合理确定照明标准

合理布局建筑照明系统，有利于降低电能消耗，据调查显示，可以减少4%左右的电能消耗。为达到良好的电能节约效果，建筑照明系统设计中必须合理确定照明标准，科学布置照明输电线路。输电线路可以采用电阻率较低的导线，并对导线布局进行合理控制，尽量减少导线总长度，有利于降低电能消耗。此外，灯具开关也会消耗电能，为最大限度减少电能消耗，应当合理的调节开关，科学设计开关形式，如采用声控、灯控等开关。除了以上内容，还要做好照明方式设计工作，其设计依据是建筑采光和照明需要。通常，建筑照明可以采用一般照明、局部照明、混合照明，具体设计时必须根据建筑照明和采用需要选择适合的照明设计方式。在自然采光条件较好情况下，可以充分借助现代化科技手段加大自然光的开发利用程度，减少照明灯具的使用，以达到节约电能的效果，适应建筑照明节能需要。

3.3 设计照明方案

根据建筑照明相关的规范规程进行建筑照明系统方案设计，严格执行相关的照明设计标准，确保符合照明节能需要。照明方案的确定，要以建筑房屋的实际情况和照明需要为依据，确定照明类型后再设计具体的照明方案。比如，某建筑空调房内使用照明空调组合系统，为满足照明空调组合系统的需要，必须在提高照明标准要求，满足特殊的照度需要。

3.4 创新技术和产品

建筑照明节能设计中，为达到降低电能消耗目的，应尽量使用自然光和光纤照明。但是就当前来看，我国建筑照明系统对自然光和光纤照明的应用不够成熟，缺少深层次的开发利用。究其原因，主要在于缺乏这方面的技术和产品，对此必须研究新技术和新产品，进一步优化气体放电光源启动设备，实现对自然光和光纤照明的有效利用。在照明节能设计中，必须科学设计照明线路，充分利用建筑已有的自然采光条件。以高层写字楼为例，此类建筑一般有很多大玻璃，自然光通过玻璃折射进室内，带来较好的照明效果，在自然光充足情况下完全不需要人工照明。倘若自然光过于强烈，可以利用市幕帘来控制光线的强弱，满足实际照明需要。因此，采用自然光照明系统，不仅可以适应建筑照明采光需要，还能优化人们的工作环境，创造很多艺术效果。

进行建筑照明线路设计时，可以使用发光二极管。此类产品具有寿命长、耗电量少等显著优势，它在照明线路中的应用可以有效的提高节能效果。此外，可以使用节能型的气体放电光源启动设备，利用它们本身的功率小、节能量大等优势来达到节能目的，最大程度的减少电能消耗。

4 结 语

综上所述，进行建筑照明节能设计是建设生态建筑的需要，是实施能源战略的必备条件，是构建节约型社会的有效手段，不仅使用建筑节能需要，更能创造良好的经济效益和使用效益。建筑照明节能设施需要遵守绿色环保、经济实用的基本原则，采取使用节能灯具、确定照明标准、设计照明方案、创新技术和产品等设计措施，多方面、多角度的保证建筑照明节能设计理念的实现，打造一个绿色照明系统。

参考文献：

[1] 黄金穗.试论建筑照明节能设计中的措施[J].科学之友，2011，（2）.

[2] 关键.建筑电气照明节能设计的探讨[J].科技创新导报，2015，（22）.

[3] 周蓓蓓.建筑电气中照明节能设计分析[J].城市建筑，2014，（2）.

[4] 耿潇潇.建筑照明节能设计与策略研究[J].产业与科技论坛，2014，（5）.

教室节能照明 篇11

目前教室 照明中相 关国家标 准主要有GB50034-2013《建筑照明设计标准》;GB 7793-2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》;GB 50099-2011《中小学校设计规范》等;地方标准有上海市地方标准DB31/539-2011《中小学校及幼儿园教室照明设计规范》等。这些标准对照度及眩光的要求基本相同。这里选取其中两个有代表性的标准:GB 50034-2013《建筑照明设计标准》[1]和DB 31/539-2011《中小学校及幼儿园教室照明设计规范》[2]进行分析。这两个标准中规定的普通教室具体可以考核的项目有:桌面的平均照度及均匀度、统一眩光值 (UGR) 和照明功率密度等, 教室照明标准值见表1。

2 LED 光源教室灯具和普通光源教室灯具差异

教室照明的灯具大致分为两类:教室灯具和黑板灯具, 并分别对课桌面和黑板面提供照明。

2.1 黑板灯具对配光的要求特殊

黑板灯具要安装在黑板的上部, 使黑板面的照度和均匀度达到标准要求的同时, 还不能对站在讲台上的教师造成眩光。普通光源黑板灯的反射器都是经过特别设计, 90~270°方向上的配光是不对称的 (见图1和图2所示) 。从图1中可以看到光源并没有被安装在灯具的中心而是靠近灯具上部, 上下两面的反射器形状也有很大的差异, 这种方式可以使灯具的光输出变得更加合理符合实际的需要。图2是该灯具的配光曲线图, 从中可以看到在90~270°方向上配光是偏向一侧的, 而且光束角也偏小, 使光束可以更加集中地被利用, 这样的安装方式和配光设计对黑板照明特别有帮助。普通光源可以近似看成是全方向发光 (见图3所示) , 将其放置在灯具内通过灯具的反射器对光分布进行再分配, 达到上述效果。而一般LED光源的光束角<180° (见图4所示) , 它不同于普通灯具, LED光源背面几乎不发光, 因此反射器起不到对光源光分布进行再分配的作用。如果仅仅依靠格栅进行再分配, 又会遇到很多问题, 如格栅结构设计过于复杂、有效光通量不足等。这些因素导致目前暂时还不能将现有的LED灯具直接作为黑板灯具使用。

2.2 教室灯具主要为课桌面及实验台面等提供照明

从照明方式角度分类可以分为直接照明和间接照明两种。目前绝大多数教室都使用直接照明的方式, 因此本文就针对直接照明的灯具进行分析。普通光源灯具对光源光分布的改变很大, 可以从图3和图5中看到, 灯具完全改变了光源的配光形状, 虽然这样可以使光源光通量更加合理地被使用, 但同时也降低了灯具的效率。而LED光源自身一个特点就是发光角度基本全部向下且光束角比较小 (见图4所示) , 即使把它安装在大格栅的灯具内也能保证有良好的控制眩光的能力。从图4和图6中可以看到, LED光源和灯具的配光形状基本相同, 灯具对光源配光形状改变的比较少, 因此相应的灯具效能也会比较高。

我们分别选取了五个LED光源灯具和五个普通光源灯具作为测试样品。LED光源灯具均使用2根18 WLED灯管作为光源, 其中3#样品是封闭式带半透明塑料罩, 其他四个样品都是敞开式格栅灯;五个普通光源灯具都是敞开式格栅灯。通过对样品测试结果的比较和分析得出, 敞开式的LED光源灯具的效能比普通光源灯具要高一些, 但灯具输出的总光通量却明显偏低, 测试结果分别见表2和表3。

3 教室照明现场测试结果分析

灯具是做好教室照明的基础, 但还需要合理的设计灯具安装位置, 两者相互配合才能完全满足教室照明的要求。通过测试20间安装LED灯具的教室 (以下简称:LED教室) , 获得相关的测试数据见表4, 这些教室内安装的灯具都采用了双端LED灯管作为LED光源, 每根光源的功率是18 W, 每个灯具都配用二根光源。黑板灯则使用传统双端荧光灯光源的灯具。另外选取20间使用普通光源灯具的教室 (以下简称:普通教室) 进行测试, 这些教室使用的灯具内配有2×36 W或2×28 W的普通光源, 其测试数据见表5。从这两组测试结果的比较可以看出使用LED灯具教室具有以下一些特点:

(1) 使用灯具数量多

LED教室平均每间使用的灯具数量是11.8个, 将近12个灯具。相应的传统教室每间仅使用7.2个灯具。每个灯具在达到最低照度的情况下所能覆盖的教室面积见公式 (1) 。

每个灯具覆盖的面积=300× (平均面积/平均使用灯具数量/平均照度) ………………………… (1)

通过计算得到LED教室是4.62 m2/300 lx, 而普通教室是8.56 m2/300 lx。由这两个数据可以看出在相同面积的教室里, 同样是满足照度300 lx的情况下, 使用现有的LED灯具的数量基本上是使用普通光源灯具的2倍左右。

(2) 节能效果更加明显

虽然使用的LED灯具数量多, 但每个灯具消耗的功率却低很多, 照明功率密度只有5.8W/m2, 而普通教室照明功率密度为6.4W/m2。虽然绝对数值差距不大, 但如果把照度的因素考虑进去, 两种教室的数据计算结果分别为:1.47 W·m-2/ 100 lx和2.11 W·m-2/ 100 lx, 使用LED灯具能够节能1/3左右。

(3) UGR更低

UGR作为一个考核照明舒适度的指标, 越来越受到重视。虽然LED教室UGR测试数据的平均值只比普通教室低了0.7 (见表4和表5) , 但是考虑到部分LED灯具使用的是大格栅, 在眩光控制能力上比小格栅还要差, UGR的平均值低0.7已经是很大的进步了。在通常情况下, 使用灯具的数量越多, 教室UGR的值就会越高。在这次测试中虽然LED教室使用的灯具更多, 但和普通教室比较UGR值基本没有增加, 甚至更低。图7和图8分别是两种灯具有代表性的亮度限制曲线, 从中可以看出, LED光源灯具在控制眩光上效果要更好一点。

4 LED 教室灯存在的问题

LED灯具虽然有眩光控制好、灯具效能高等优点, 但想大规模的在教室中应用还要克服很多的难点。首先, LED光源的灯具光通量偏低, 从表4和表5的测试数据中可以看出, 虽然LED灯具的效能与普通光源灯具相比较高, 但是灯具光通量却明显偏低。五个LED灯具样品中光通量最高的只有2 790 lm, 平均灯具光通量也只有2 400 lm左右;而普通光源灯具样品中最低光通量也达到3 530 lm, 平均值更是达到3 800 lm以上。两种类型的灯具外形尺寸基本相同, 都是1.2 m×0.3 m。灯具光通量偏低是造成LED教室需要安装的灯具数量比普通教室多的直接原因。图9是在教室现场拍摄的, 从图9上可以看到, 教室的顶棚除了安装教室灯外, 还安装有吊扇、投影仪等设备, 空间位置极其有限。一旦安装的灯具过多势必造成安装位置和安装高度 (灯具不能比吊扇装得高, 否则扇叶在灯具下方旋转的时候会产生类似频闪的问题) 上的冲突。所以只有提高LED光源和灯具的光通量, 才能解决需安装灯具数量过多这一问题。

其次, LED灯具配光不合理。黑板灯的要求要比教室灯更高, 黑板的平均照度需要达到500 lx、均匀度要0.7以上, 而在安装位置上一般只够安装两个灯具, 最多不超过三个。目前LED灯具暂时不能作为黑板灯使用, 主要原因是灯具光通量偏低和灯具的配光不合理。如前文所述, LED灯具很难通过反射器来改善它的配光, 使用格栅来修正的话, 又会大大降低LED灯具本来就不高的光通量。所以现在比较有效的途径是:重新设计LED光源配光, 通过改变LED芯片在基板上的密度和安装角度, 使LED光源配光基本可以满足黑板灯具的要求。这样LED光源安装在灯具内就不再需要格栅之类的辅助光学器件, 使得LED灯具能替代普通光源灯具在黑板照明上发挥作用。

5 总结

目前的LED灯具还存在着一些不足之处, 如灯具光通量偏低、配光设计不合理等问题;但LED光源的灯具相对于普通光源灯具还是有很多的优点。除了文中提到的灯具效能高外, 还有启动速度快、受环境温度影响小等, 这些都是普通光源所不能克服的问题。现在LED产品在照明领域的发展正如日中天, 产品的研发和更新速度飞快。相信随着LED技术的不断进步, 会有更高光通量以及更佳配光形式的产品不断出现, LED光源灯具完全可以取代普通光源灯具在教室照明中发挥更大的作用。

参考文献

[1]G B 50034-2013, 建筑照明设计标准[S].