运用DIALUX软件对教室光环境的研究与分析

钟碧蓉 黄志娟 徐 振 王琪玮

(南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330000)



运用DIALUX软件对教室光环境的研究与分析

钟碧蓉 黄志娟 徐 振 王琪玮

(南昌航空大学土木建筑学院，江西 南昌 330000)

以普通高校教室为研究对象，运用DIALUX软件，从教室灯管布置、模型照明功率密度值、模型照度等方面，分析了教室的光环境，针对光环境设计中存在的问题，提出了优化策略，既解决了黑板照明不理想的问题，又达到了节能效果。

教室，光环境，照明功率，黑板面

1 概述

据李晓艺[1]对一直辖市选择的10所学校的教室照明调查显示，黑板的均匀采光率只能达到78%。

而孟超[2]在北京市研究的教室照明分析的调查中，黑板照度能达标的为0。在《学校建筑照明标准值》规范中，黑板的照度应该达到500 lx。

黄海静[3]等人从视觉与节能的方向出发对教室照明现状进行分析，得出了普通教室照度可以在500 lx～750 lx之间，但不应超过750 lx的结论，从而来提高能源的效率。

黄颖[4]等人利用对教室平行监测和可行性分析的方法实测各种灯具对教室光环境的影响，认为高校可实施对教室逐步进行节能灯改造来节约能源。

本文以高校普通教室为研究对象，通过DIALUX软件数据分析比较教室照明现状的各作业区照度达标情况和能源利用效率，为提高能源效率，创造良好的教室光环境提出一些改造建议。

2 模型模拟数据结果分析

2.1 第一次方案结果

1)教室灯管的布置位置见图1。

灯管资料：黑板上方配置两盏NVC雷士照明NDL475/1×28 W-T5 T5 Batten，光输出比为60.87%，光源光通量为2 500 lm，灯具光通量为1 522 lm，功率为28.0 W，发光效率为54.3 lm/W。

课桌面上方分三列，每列五个NVC 雷士照明NDL487/2×28 W-T5 FLUORESCENT，光输出比87.02%，光源光通量为5 040 lm，灯具光通量为4 386 lm，功率为61.0 W，发光效率为71.9 lm/W。

这次研究运用了BIM软件，模拟了一个大学普通型教室的空间布置，在这个模型中教室的地面面积为92.25 m2，运用DIALUX软件对图1的灯管布置方案进行了分析，光源总光通量为80 600 lm,灯具总光通量为 68 834 lm,总功为971.0 W,光效率为70.9 lm/W。得出的模拟结果装接负载:10.53 W/m2。

2)模型照明功率密度值分析。

表1 学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标值为11，通过DIALUX软件分析出的结果为10.53。虽然没有超出现行值，但距离目标值9还有一段距离，功率越低越节能，所以本方案还需要优化。

3)模型照度分析。

学校建筑照明标准值见表2。

表2 学校建筑照明标准值

a.黑板面分析。图2显示数据：直角照度平均值为336 lx,最小值为202 lx,最大值为1 539 lx,最小值与平均值的比值为0.601，最小值与最大值的比值为 0.131。

分析：根据软件分析得出的数据，与表2标准值进行对比，除黑板上部两侧即布置灯管的两处周围照度达到照度标准值500 lx，其他部分均未达到，尤其是黑板中下部照度值甚至低于300 lx，远远达不到标准值，而且整个黑板的照度十分不均匀，会造成严重反光，需要针对黑板作进一步的改进。

b.教室课桌面分析。数据：直角照度最小值为381 lx，最大值451 lx，最小值与平均值的比值为0.675，最大值与最小值的比值为0.570。

分析：由表2可知，教室的照度标准值为300 lx，软件分析结果，除了教室的4个角落略低于300 lx以外，其他地方都比较符合标准，但中间部分的课桌照度达到了400 lx，超出照度过多，对学生眼睛影响较大，所以需要改进。

2.2 优化方案

把课桌面上方两侧灯具外移，使两排灯具的间距增加，并且将中间一排的灯具减少两具，剩余三具并改为横向放置。灯具的型号和功率与前一方案相同。1)教室灯管的布置位置。在这次方案中，运用DIALUX软件对灯管布置方案进行分析后，得到了光源总光通量为70 520 lm,灯具总光通量为60 062 lm,总功是849.0 W,光效率是70.71 lm/W，得出的模拟结果装接负载为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进，从10.53降到了9.2，非常接近目标值9，达到了节能的效果。3)模型照度分析。a.黑板面分析。数据：直角照度平均值为308 lx，最小值179 lx，最大值1 185 lx，最小值与最大值的比值为0.151。分析：此次优化方案，相较原方案黑板面的照度大大减少，黑板大面积照度都少于300 lx，而且基本没有达到标准值500 lx，这次方案的黑板不仅没有提高照度，反而距离标准值更远了。b.教室课桌面分析。直角照度(表面)平均为312 lx，最小241 lx，最大340 lx，最小值和平均值的比值为0.772，最大值与最小值的比值为0.709。分析：原方案课桌中间大多数照度超过400 lx，可能会对学生的眼睛造成不适感，而改进方案一中，整个作业区的照度都在标准值300 lx左右，而且照度分布的非常均匀，在达到了目标值的同时，减少了学生眼睛的不适感。

2.3 针对黑板照明的优化方案

课桌面作业区和前方案一样，但黑板前方的白炽灯改为放置三个栅格灯。

1)教室灯管的布置位置。灯管资料：黑板上方三盏NVC雷士照明NDL431/3×14 W T5 Louver。光输出比:66.63%，光源光通量:3 450 lm，灯具光通量:2 299 lm，功率:44.1 W，发光效率:52.1 lm/W。课桌上方十三盏，左右竖向放置各五盏，中间横向放置三盏，NVC 雷士照明 NDL487/2×28 W-T5 FLUORESCENT，光输出比为87.02%，光源光通量为5 040 lm，灯具光通量4 386 lm，功率为61.0 W，发光效率:71.9 lm/W。在这次方案中,运用DIALUX软件对图1的灯管布置方案进行分析后，得到了光源总光通量为75 870 lm,灯具总光通量为63 915 lm,总功是925.3 W, 光效率是 769.11 lm/W，得出的模拟结果装接负载为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标值为11，软件分析结果为10.03未超出，虽然和第一次优化方案比，照明功率密度值增加了，但是相比第一方案功率降低，更加接近目标值。

3)照度分析。a.教室课桌面分析。图3显示数据：直角照度(表面)平均值为322 lx，最小值233 lx，最大值489 lx，最小值与平均值的比值为0.724，最大值与最小值的比值为0.476。分析：此优化方案，课桌面的照度和第一次优化方案一样十分均匀，都在300 lx

左右，对学生的眼睛比较适宜，而且符合标准。b.黑板面分析。数据：直角照度的平均值为441 lx，最小值211 lx，最大值1 892 lx，最小值与平均值的比值为0.478，最小值与最大值的比值为0.237。分析：根据软件分析得出的数据，与学校建筑照明标准值进行对比，跟原方案比较照度分布较均匀，没有像第一方案一样，上方照度很大，下方却十分低，而且此次黑板大部分面积都能达到500 lx左右，达到了标准值，跟前两个方案相比有很大的改善。

3 各方案的比较与分析

表3 各方案比较表

分析：根据表3可知，优化方案在原方案的基础上课桌面照度作了大幅度优化，但这两个方案都面临现今教室照明的普遍问题，而且黑板照度远远达不到国家标准，最终方案进行调整后虽然功率不如优化方案低，但优于第一方案，而且更接近于理想值，又达到了节能效果，最重要的是，解决了黑板照明不理想的问题，使黑板照度的标准达到了国家标准值，所以均衡利弊最终选择最后一个方案。

[1] 李晓艺.10所中小学校教室采光照明情况调查[J].中国医学装备,2007，4(6)：32-33.

[2] 孟 超.北京市部分学校教室采光照明现状分析[J].照明工程学报，2006，17(1)：34-37.

[3] 黄海静，陈 纲.教室光环境下的照度与节能[J].中南大学学报(自然科学版),2012，43(12)：4974-4977.

[4] 黄 颖，黄凤琴.高校教室照明节能试验与对策分析[J].四川环境,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

钟碧蓉(1995- )，女，在读本科生； 黄志娟(1994- )，女，在读本科生； 徐 振(1994- )，男，在读本科生；

TU113

A

王琪玮(1995- )，女，在读本科生