一組中小學教室照明質量檢測數據分析

謝竹雯

(福建省建筑科學研究院有限責任公司 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350108)

0 引言

2019年4月，人民網發布的《國民視覺健康大數據》指出，我國近視患者有6億人，占人口數量的50%。其中，中小學人數超過1億，青少年近視率居世界第一。從數量上來看，小學生近視比例將近50%，初高中生近80%，大學生甚至高達90%。從趨勢上來看，視力不良狀況高發、低齡化，上升趨勢明顯。

人類80%以上的外部世界信息是經由視覺獲取，考慮到青少年日?；顒映^一半時間于校園進行，教室光環境質量將直接影響他們的視覺健康。因此，科學、健康的教室照明是近視防控的重要措施，中小學校開展照明質量測評并對教室光環境加以改進非常必要。

基于此，課題組選取了某市10個中小學校作為檢測對象，對19間教室照明質量進行檢測。

1 照明質量檢測

1.1 檢測對象與儀器

被檢測的10所學校共同點，是近年內有進行加固改造或裝修，其教室燈具均已重新設計并安裝，采用的照明光源均為LED。

檢測儀器為主要為光譜輻射儀與鉗形功率表。

1.2 檢測內容

在工程項目驗收時，照明相關檢測參數通常為照度值和照明功率密度值，檢測依據是現行行業標準《公共建筑節能檢測標準》(JGJ/T 177)[1]、現行國家標準《建筑照明設計標準》(GB 50034)[2]、現行國家標準《照明測量方法》(GB/T 5700)[3]

除了照度和照明功率密度外，照明質量其他相關參數主要包括顯色指數、相關色溫、色容差、照度均勻度、統一眩光值等。這些參數的技術要求在現行國家標準《建筑照明設計標準》(GB 50034)都有明確的規定：第5.3.7條“教室照明統一眩光值小于19，照度均勻度不應小于0.60，顯色指數大于80”；第4.4.1條“教室的相關色溫范圍宜符合3300K～5300K”；第4.4.4條“當選用發光二極管光源時，其色度應滿足下列要求：長期工作或停留的房間或場所，色溫不宜高于4000K，特殊顯色指數R9應大于零”[2]。然而，當前工程驗收檢測中很少涉及以上參數。

為了較全面地反映照明質量情況，本次照明質量檢測的參數主要包括照明功率密度值、照度值、照度均勻度、相關色溫、一般顯色指數、特殊顯色指數等。另外，統一眩光值也是評價照明質量的重要參數之一，本次檢測因受儀器的限制，未進行檢測，將在后續的研究中進行。

表1 平均照度、功率密度與照度均勻度檢測值

2 檢測數據分析

2.1 照明功率密度、平均照度與照度均勻度

19間教室的照明功率密度值的檢測結果如圖1所示，其最大值是6.5W/m2，最小值為3.2W/m2，平均值為4.7W/m2。根據現行國家標準《建筑照明設計標準》的要求，教室照明功率密度的現行值≤9W/m2，目標值≤8W/m2[2]，其合格率為100%。

圖1 教室照明功率密度值

19間教室課桌面平均照度值的檢測結果如圖2所示。由圖2可知，其最大值為522lx，最小值為141lx，平均值為321lx，數據波動性較大。依據現行國家標準《建筑照明設計標準》的要求，教室課桌面照度標準值為300lx，設計照度與照度標準值的偏差不應超過±10%，即當照度在270lx～330lx區間時為合格[2]。此見，被檢測的教室照度低于270lx的有7間，照度在270lx～330lx的有3間，照度高于330lx的有9間，合格率僅為16%。

圖2 教室平均照度值

被檢測的19間教室照度均勻度的檢測結果如表1所示，最大值是0.91，最小值0.56，平均值為0.75。根據現行國家標準《建筑照明設計標準》的要求，教室照度均勻度不應小于0.6。照度均勻度大于等于0.6的有16間，小于0.6[2]的有3間，合格率為84%。

2.2 相關色溫

被檢測的19間教室相關色溫檢測結果如圖3所示，最大值是6400K，最小值是4604K，平均值為5513K。根據現行國家標準《建筑照明設計標準》的要求，教室的相關色溫宜在3300K～5300K之間；當選用發光二極管燈光源(LED)時，色溫不宜高于4000K[2]。對照國標，被檢測教室的相關色溫在3300K～5300K之間的有8間，合格率為47.4%。如果考慮照明光源為LED，相關色溫小于4000K的教室0間，表明了受檢測的19間教室均不滿足國標要求。同時，因標準對相關色溫的要求為“宜”，所以該項檢測數據不能判定相關色溫為不合格。

圖3 相關色溫

2.3 顯色指數

受檢測的19間教室一般顯色指數(Ra)檢測結果如圖4所示，最大值是95，最小值是69，平均值是82。根據現行國家標準《建筑照明設計標準》要求，教室的一般顯色指數不應小于80[2]。而被檢測教室的一般顯色指數大于80的教室只有11間，合格率為58%。

圖4 一般顯色指數

被檢測的19間教室的特殊顯色指數(R9)檢測結果如圖5所示，最大值是92，最小值是-33，平均值是28。根據現行國家標準《建筑照明設計標準》的要求，采用LED作為照明光源時，教室的特殊顯色指數應大于0[2]。此見，被檢測的教室特殊顯色指數大于0的教室只有11間，合格率為58%。

圖5 特殊顯色指數

2.4 檢測結果分析

綜合以上被測的19間中小學教室的照明數量和質量檢測結果(表1)：照明功率密度值合格率為100%，平均照度合格率為16%，照度均勻度合格率為84%，一般顯色指數合格率為58%，特殊顯色指數合格率為58%。

根據市場調研分析，LED光源的光效約是熒光燈的1.1～1.5倍，所以，同樣的照度要求采用LED光源時，功率密度較采用熒光燈光源容易滿足標準要求。

照度的合格率較低，是因為根據國標要求取值在標準要求值的±10%范圍。如果本次檢測教室平均照度大于300lx即判定為合格，合格率則為63%，大幅提高。本次實驗檢測方法，是將照度測量區域分成正方形網格，在網格中心點測量照度。平均照度的算法是將所有網格照度檢測值的和除以檢測點數，所以網格的大小及位置選擇、教室的實際尺寸等因素會影響檢測值。如果增加教室邊沿部分區域的測量點，則可能測到更小的照度，進而影響照度均勻度[4]。同樣的檢測方法，教室5、6、9、11、18等功率密度同為5.0(W/m2)，但是照度分別為439lx、156lx、302lx、293lx、455lx，相差極大，所以有必要對產生原因進一步分析。

3 原因分析

3.1 施工圖階段

經過圖審合格的電氣施工圖，照明功率密度值、照度值、顯色指數、色溫等參數的數值在圖紙上都有體現，并符合現行國家標準《建筑照明設計標準》(GB 50034)的要求。

一般情況下，設計師進行電氣施工圖設計時，都會計算照明功率密度值與照度值的具體數值，并在圖紙上標明。所以，設計階段，這兩項參數不會出現問題。但對于其他參數，施工圖上一般只體現標準的要求，比如顯色指數≥80、色溫≤4000K等，而不是具體的數值，不利于后期施工的把控。

另外，對于相關色溫，因檢測的教室照明光源均采用LED，所以標準要求相關色溫不宜高于4000K，19間教室無一間符合要求。通過市場調研，普遍反應工作或學習場所采用偏白光也即相關色溫5000K以上的光源，注意力會相對集中。針對相關色溫，筆者進行過相關實驗，將一間10人間辦公室的光源相關色溫由6000K更換為4000K，更換初期，10人均反映不適應，經過兩個月后，辦公室工作人員10人中，有8人反映相關色溫4000K的光源比原來的6000K光源更舒適。當然，對于相關色溫參數，這項實驗無法完全論證，僅能作為參考，筆者將在后續的研究中進行更全面、更合理的實驗以論證分析。

3.2 施工階段

在施工環節中，因照明系統施工技術含量相對較低，所以施工質量一般不對照明質量造成較大的影響。該環節存在的關鍵問題是未把好照明產品質量關。目前，工程項目采用的照明光源基本為LED光源。LED光源產品質量參次不齊，單純從外觀上無法判定產品的優劣。在施工過程如果未嚴格按標準要求來核查各類照明產品的檢測報告，或者未對進場光源的光通量、顯色指數、色溫等進行抽檢，則無法控制質量。

3.3 驗收階段

在驗收過程，一般僅對照度值或功率密度值進行檢測，僅少數項目有對照明質量其余參數進行檢測。這個也是造成較多教室照明質量參數不合格的重要原因之一[5]。

3.4 運行階段

在運行的過程，學校工作人員僅對燈具的損壞進行維護，對照明質量的參數未進行定期的相關檢測與評價，無法及時發現教室照明存在的問題[6]。

4 結語

目前中小學教室照明質量的現狀不容樂觀，需要政府將監測和評價機制落到實處，嚴格把控照明設計、圖審、施工、驗收等各個環節，提高新建教室的照明質量。通過對各中小學教室的照明質量參數進行檢測與評價，對不合格的教室進行相應的改造，使之達到國家相關標準的要求。