隨著人們生活水平日益進步，對照明的要求已不滿足于根本的照亮功能，而是健康照明、舒適照明上提出了更高要求。教室照明燈具按被照對象分類可分為兩種：用于課桌照明的教室護眼燈和用于黑板(或書寫板)照明的燈具(也稱為教室黑板燈)。隨著LED這一新式光源的遍及，越來越多區(qū)域和學校正教室照明現(xiàn)狀進行了調查研究[1,2]，有些還著手對傳統(tǒng)照明燈具進行了改造，以期進步照明質量[3,4]，維護學生視力[5]。這些改造工程中，照明檢測和作用點評都是必要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在國內相關規(guī)范對中小學教室照明檢測辦法的規(guī)則仍存在不行詳細、不行合理等問題，導致可操作性、成果可比照性較差。本文遷就中小學一般教室照明的具體檢測細節(jié)展開評論。

現(xiàn)在教室照明質量的點評目標可分為以下4類：a)根本照明目標：均勻照度、照度均勻度。b)舒適性目標：統(tǒng)一眩光指數(UGR)。c)能效目標：照明功率密度。d)色彩目標：相關色溫、顯色指數。關于這些目標，我國在不同的規(guī)范中都進行了規(guī)則，主要規(guī)范包括GB 50034—2013《修建照明設計規(guī)范》、GB 50099—2011《中小學校設計規(guī)范》、GB 7793—2010《中小學校教室采光和照明衛(wèi)生規(guī)范》、DB 31/T 539—2011《中小學校及幼兒園教室照明設計規(guī)范》等。
這些規(guī)范對教室照明質量點評目標以及檢測辦法的規(guī)則不盡相同，以一般教室為例，目標約束及引證的辦法規(guī)范如表1所示?？梢娺@些規(guī)范中關于相關目標的檢測辦法，要么沒有明確闡述，要么直接引證國家規(guī)范GB/T 5700—2008《照明檢測辦法》。該辦法規(guī)范中未涉及UGR的檢測和核算，盡管規(guī)則了現(xiàn)場照度、色溫、顯色指數、電參數的檢測，但規(guī)則不行詳細，實踐操作時往往容易發(fā)生分歧，導致成果缺少可比性，同時有些辦法不行合理，這些都將影響相關目標的檢測和核算成果，也對照明設計形成困擾。
表1 不同規(guī)范對一般教室照明質量的要求Table 1 The lighting quality requirements of different standards for general classroom

物理量GB 50034GB 50099GB 7793DB31/T 539課桌面保持均勻照度/lx≥300≥300≥300≥300課桌面照度均勻度≥0.6≥0.7≥0.7≥0.7黑板保持均勻照度/lx≥500—≥500≥500黑板照度均勻度≥0.7—≥0.8≥0.7相關色溫/K3 300～5 300—3 300～5 500(光源)—顯色指數≥80≥80≥80(光源)≥80照明功率密度/(W/m2)≤8.0≤8.0≤9≤3/100 lxUGR≤19≤19≤19≤16
照度檢測區(qū)域是指用來檢測和核算均勻照度和照度均勻度的區(qū)域。GB/T 5700—2008未對照度檢測區(qū)域進行規(guī)則，實踐檢測課桌面照度時，檢測區(qū)域的選取存在必定的隨意性，乃至將整個教室作為檢測區(qū)域。教室內除了學生課桌讀寫作業(yè)區(qū)域外，還有教室前后還有講臺、儲物低柜及其周邊等非讀寫作業(yè)區(qū)域，這些區(qū)域是否需求歸入檢測區(qū)域？在作業(yè)區(qū)域周邊至少0.5 m規(guī)模內稱為緊鄰區(qū)域，該區(qū)域的內的照明應在視場內供給良好均衡的亮度散布，否則照度的顯著改動或許導致視疲憊和不舒適。出于節(jié)能等因素考慮，緊鄰區(qū)域的照度可以比作業(yè)區(qū)域低一些，但不能過低，以一般教室為例，課桌保持均勻照度為300 lx時，緊鄰區(qū)域的照度不宜低于200 lx；黑板保持均勻照度為500 lx時，緊鄰區(qū)域的照度不宜低于300 lx[6]?？梢姡淌覂瘸n桌外的其它非讀寫作業(yè)區(qū)域，水平照度或許比課桌區(qū)域低30%以上，將這些區(qū)域歸入照度檢測區(qū)域顯然不適宜。課桌面照度檢測區(qū)域應為課桌擺放區(qū)域。
關于課桌數量和方位不固定的教室，確認檢測區(qū)域時應考慮課桌的最大或許擺放區(qū)域。課桌往往緊挨著教室左右墻面擺放，因而檢測區(qū)域的寬度即為教室寬度?，F(xiàn)在有些學校為容納更多學生，會將最前排課桌緊挨著講臺桌擺放，故檢測區(qū)域前端應從講臺桌前沿開端。GB 50099—2011規(guī)則最終排座椅后沿與后墻面或固定家具的凈距不小于1.1 m，一般課桌后沿與座椅后沿間隔約0.6 m，故檢測區(qū)域后端應間隔后墻面或固定家具1.7 m。
GB/T 5700—2008規(guī)則將檢測區(qū)域區(qū)分為若干個正方形網格(課桌面照度檢測網格為2 m×2 m，黑板照度檢測網格為0.5 m×0.5 m)，選用中心布點和四角布點兩種布點辦法。因為四角布點法檢測點數較多，且當網格線與墻面等固定物重合時，實踐無法檢測，因而一般選用中心布點法，即檢測每個網格中心點的照度。均勻照度Eav經過式(1)核算：

(1)
式中Ei為第i個測點的照度；M為縱向測點數；N為橫向測點數。
可見，式(1)是依據每個網格中心點的照度值等于該網格每一點的照度(或均勻照度)這個假設而得出的，因而要求網格為正方形，以使各個方向投射到該網格的光線占比盡量相等，確保其中心點照度能夠代表該網格的照度。GB/T 5700—2008的網格區(qū)分和均勻照度核算辦法應用于教室照明檢測時或許存在如下幾個問題。
特別地，如果g(X)=ax+b,a≠0則關于的極值1，GMC(Y|X)?g(X)a.s.；若g是1對1的可測函數，則GMC(Y|X)=GMC(X|Y)=1，若g不是1對1的，則GMC(Y|X)=1>GMC(X|Y)≥0。
理論上，網格尺度越小、數量越多，檢測的數據越多，越不容易遺失重要方位的數據(如最小照度和最大照度)，成果越精確。
1)黑板照度測試。當前LED教室黑板燈越來越遍及，該類燈具一般被設計成筆直方向的光束較會集(圖1)，選用在黑板上沿的前方方位單側布燈的辦法，這種布燈辦法下光束斜照向黑板后通常導致黑板面挨近上沿或下沿附近照度特別低。圖2是一個黑板中央4 m×1 m照度檢測區(qū)域的照度散布，表2是該區(qū)域在網格區(qū)分為0.5 m×0.5 m和0.2 m×0.2 m情況下的成果，可見兩者均勻照度值很挨近，但前者照度均勻度為0.76，符合表1中至少2個規(guī)范的要求，而后者照度均勻度僅為0.59，不符合表1任何規(guī)范的要求，相同的黑板和照明燈具安置，僅網格巨細不同，檢測成果卻有很大差異。因為黑板燈投射在黑板上的光線較會集，照度梯度改動較大(表4)，0.5 m×0.5 m 網格測點間隔過大，導致所測得的最小照度顯著大于0.2 m×0.2 m 網格，相應的照度均勻度也顯著偏大。

圖1 教室黑板燈配光曲線Fig.1 Light distribution curve of Blackboard luminaire

圖2 4 m×1 m黑板檢測區(qū)域照度散布示意圖Fig.2 Schematic diagram of illumination distribution of 4 m×1 m blackboard measurement area
表2 4 m×1 m黑板照度檢測區(qū)域不同網格區(qū)分的成果Table 2 Different results of different meshes of 4 m×1 m blackboard illuminance measurement area

網格尺度網格數均勻照度/lx最小照度/lx最大照度/lx照度均勻度∗最小照度/最大照度0.5 m×0.5 m8×28066119750.760.630.2 m×0.2 m20×57964699930.590.47
*——GB/T 50034、GB/T 7793和DB31/T 539均將照度均勻度定義為最小照度/均勻照度
表3 4 m×1 m黑板照度檢測區(qū)域不同網格區(qū)分的鄰近網格最大差錯Table 3 Maximum deviation of adjacent grids in different meshes of 4 m×1 m blackboard illumination measurement area

網格尺度相鄰網格最大差錯/lx相鄰網格最大差錯/均勻照度0.5 m×0.5 m21326.8%0.2 m×0.2 m15819.9%
2)課桌面照度測試。中小學教室一般為9 m×7 m左右的矩形，教室護眼燈縱向安置3～4盞，橫向安置2～3盞，如果按2 m×2 m區(qū)分網格，則網格數很少，且網格尺度與教室護眼燈間隔附近，成果會存在必定差錯。表4列出了一個6 m×6 m的課桌面照度檢測區(qū)域(燈具安置周期為2.375 m×2.485 m)在不同網格區(qū)分尺度下的成果，可見2 m×2 m 網格尺度測得的照度均勻度違背0.5 m×0.5 m網格約7%。與黑板照明比較，因為課桌照明燈具安置對稱性好，燈具光束較寬，照度梯度改動較小，故由網格巨細區(qū)分發(fā)生的差錯也相對較小。
實踐檢測區(qū)域尺度一般不是GB/T 5700—2008所規(guī)則網格尺度的整數倍，GB/T 5700—2008規(guī)范中未提及這種情況如何處理。一般有如下兩種做法。
表4 6 m×6 m課桌面照度檢測區(qū)域不同網格區(qū)分的成果Table 4 Results of different meshes of 6 m×6 m class desktop illuminance measurement area

網格尺度網格數均勻照度/lx最小照度/lx最大照度/lx照度均勻度最小照度/最大照度2 m×2 m3×34023894290.970.911 m×1 m6×63963594320.910.830.5 m×0.5 m12×123943554510.900.79
辦法一：為了能夠區(qū)分出整數個網格而縮小檢測區(qū)域，依據GB/T 5700—2008規(guī)則的網格尺度，將四周無法湊足整數網格的區(qū)域直接排除，而將檢測區(qū)域設置在前后(或上下)和左右方向各自居中的方位。顯然，這種辦法很或許丟掉一些重要的檢測點(如最小照度點)。
辦法二：不排除任何應檢測區(qū)域，而是改動網格尺度。EN 12464—1：2011中規(guī)則了一種依據檢測區(qū)域尺度來確認網格尺度的辦法。
首要，核算最大網格尺度p(單位：m)：
p=0.2×5log10d
(2)
式中d一般為檢測區(qū)域的較長邊，當檢測區(qū)域的較長邊為較短邊的2倍或以上時，d取檢測區(qū)域的較短邊。
其次，取最挨近d/p的整數為該邊方向上的網格數，并核算該方向上的網格尺度L。
最終，取最挨近d′/L的整數為檢測區(qū)域另一方向上的網格數(d′為該方向的長度)，并核算出該方向上的網格尺度。
這種辦法確認的網格尺度一般不是正方形而是挨近正方形的矩形，但它使得檢測區(qū)域不再受固定的網格尺度的約束。
圖3是一個10 m×7 m的典型教室護眼燈安置事例示意圖，依照前文的闡述，該教室課桌照度檢測區(qū)域應為6.7 m×7 m；黑板照度檢測區(qū)域應為4 m×1.22 m。表2～表4中第一行數據是依照辦法一檢測的成果。

圖3 教室燈具安置示意圖Fig.3 Schematic diagram of classroom lighting
表5和表6中第一行數據是依據辦法二檢測的成果，可見辦法二和辦法一比較，因為添加了邊緣部分的檢測區(qū)域，測得了更小的最小照度，成果更挨近實在情況，因而辦法二比辦法一更佳。
表5 4 m×1.22 m黑板照度檢測區(qū)域檢測成果Table 5 Measurement result of 4 m×1.22 m blackboard illumination measurement area

網格尺度網格數均勻照度/lx最小照度/lx最大照度/lx照度均勻度最小照度/最大照度0.25 m×0.244 m16×57764249890.550.430.200 m×0.203 m20×67754019900.520.41
表6 6.7 m×7 m課桌面照度檢測區(qū)域檢測成果Table 6 Measurement result of 6.7 m×7 m class desktop illuminance measurement area

網格尺度網格數均勻照度/lx最小照度/lx最大照度/lx照度均勻度最小照度/最大照度0.744 m×0.778 m9×93843214590.840.700.609 m×0.583 m11×123833074430.800.69
從表5和表6可見，網格區(qū)分越小，越能測到挨近檢測區(qū)域邊界的點，測得的最小照度越小，就此而言辦法二所確認的網格尺度并不滿足小。但是同時，網格區(qū)分越小，測點就越多，作業(yè)量增大，且無限減小網格并不可行，因而在對檢測成果影響不大的情況下，可依據實踐情況考慮網格的巨細。關于黑板照度檢測，考慮現(xiàn)在照度探頭的最大尺度約7 cm(含探頭周邊的機身部分)，且學生視線間隔較遠，故網格尺度選取在0.2 m左右較適宜。關于課桌面照度檢測，中小學生桌面尺度一般為0.6 m×0.4 m左右，因為教室照明燈具光束較寬，布燈均勻，照度梯度較小，可將網格尺度選為0.6 m左右。
咱們可以對辦法二作如下調整以使其更適用于中小學一般教室照明的檢測。首要，取最挨近d/p的整數為相應方向上的網格數，并核算該方向上的網格尺度L。其中d一般為檢測區(qū)域的較長邊，當檢測區(qū)域的較長邊為較短邊的2倍或以上時，d取檢測區(qū)域的較短邊；p取0.2 m(黑板照度)或0.6 m(課桌面照度)；然后，取最挨近d′/L的整數為檢測區(qū)域另一方向上的網格數(d′為該方向的長度)，并核算出該方向上的網格尺度。
GB/T 5700—2008規(guī)則每個場所檢測點數量不該少于9個(住所單個房間可不少于3個)，然后取算術均勻值作為現(xiàn)場的色溫文顯色指數。關于中小學一般教室，因為現(xiàn)在越來越廣泛選用的LED教室護眼燈，因而僅檢測少量幾個點且未規(guī)則布點辦法，其檢測成果無法實在反映被照場所的色彩散布，成果也不具有可比性和可重復性?？梢勒涨拔乃稣斩葯z測的布點辦法確認色彩檢測點，并添加核算一切測點間色差異[7]的最大值以點評被測場所的色彩不均勻度。
照明功率密度(LPD)是指單位面積上照明實踐消耗的功率，單位是W/m2,核算公式為

(3)
式中Pi為被檢測照明場所中第i個照明燈具的輸入功率，S為被檢測照明場所的面積。相關規(guī)范中未指明照明場所面積的規(guī)模是只包括課桌面/黑板照度檢測區(qū)域仍是指整個教室面積，是只核算課桌面照明燈具仍是也包括黑板燈具。作為節(jié)能目標，教室的LPD表現(xiàn)的應是整個教室單位面積內一切教室護眼燈(也包括教室黑板燈)的能耗水平，因而應核算一切燈具的功率和整個教室的面積。
現(xiàn)在，還有另一種LPD密度的定義，即單位面積上每發(fā)生100 lx照度所消耗的功率，單位是W/m2/100 lx，其核算公式為

(4)
式中，Eav為受照區(qū)域的均勻照度?？梢娛?4)將節(jié)能目標與照明作用結合在一起，可適用于核算某一特定受照區(qū)域內或某單一類型燈具照明的節(jié)能作用。如課桌的LPD應經過課桌照明燈具及課桌照度檢測的面積和均勻照度進行核算。
咱們經過事例分析、辦法比較和原理評論，從照度檢測區(qū)域、網格區(qū)分、現(xiàn)場色溫文顯色指數、照明功率密度等幾個方面研究了現(xiàn)有中小學一般教室課桌和黑板照明檢測規(guī)范中存在的問題，評論了網格尺度選取以及實踐檢測區(qū)域選取的不同對檢測成果的影響，并提出了更合理、更具有可操作性的檢測區(qū)域和網格尺度的選取辦法。

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