我校学生八公寓楼的照度值适用程度分析与改进设计

安全人机工程学课程设计 课 程 安全人机工程学 题 目 我校学生八公寓楼的照度值适用程度分析与改进设计 院 系 继续教育学院 专业班级 安全工程（单） 学生姓名 林会云 学 号 联系电话 完成时间 2013.01.02.2013.01.09 【摘要】本文根据安全人机工程学中有关人的视觉特征的原理，加上本人所学知识，对我校学生八号公寓楼的照度值进行实测、调查、分析和综合评价，并参照国家有关照度的标准找出其存在的不足，并针对其不合理的进行设计改进，以达到较好的光环境效果，以降低视觉疲劳，提高工作学习效率。【关键词】学生公寓 照度值 分析 视觉特征 改进设计1、引言寝室是大家学习、活动的主要场所，寝室照明的目的是为学生学习、活动的视觉工作创造一个满足光的数量和质量要求的光环境，良好的照明能使学生减少视觉疲劳，集中注意力，学习效率高，寝室对大学生来说是非常重要的，有些大学生三分之二的时间呆在寝室里，因此良好的寝室照明会改善学生的视觉感受能力，因而提高学习效率，为学生的活动环境增强舒适感、愉悦感。2、理论依据2.1照度标准 照度是指在单位面积上所接受到的光通量，符号是E,它亦表示被罩面上的光通量密度。当光通量均匀分布在被照射面的照度为：E=照度的常用单位为勒克司，符合为1x，它等于1流明的光通量均匀分布在1平方米的被照射面积上。人们在观察外界景物时，要求被观察的景物上具有一定的照度，在一定的范围内提高照度值，有利于提高视觉功能，但照度值并非越大越好，当景物超过1000lx后，再提高照度，视觉功能的改善并不显著，为此，需要根据技术经济水平，规定适宜的照度标准。照明标准是照明设计和管理的重要论据，我国与1979年颁布了新的工业企业照明设计标准，我国的照度标准是采用间接法而制定的，即从保证一定的视觉功能来选择最低照度值，同时，进行大量的调查、实测，并结合我国当前的电力生产和消费水平。而直接法则主要是根据劳动生产效率及单位产品成本来选择照度标准。 我国根据当前经济水平和供电能力，并考虑节约能源等方面的具体情况于1990年发布了民用建筑照明设计标准（GBJI33-90），照度按下面系列分级：民用建筑照明照度标准值应按一下系列分级：0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500和2000lx。照度值指工作面(参考平面)上的平均维持照度值。2.1.1照度的均匀照度的均匀面是指参考平面（工作面）上的最低照度与平均照度的比值，当照度均匀度在0.7以上时，主观感觉比较均匀，低于0.5时，主观上感觉明显的不均匀，易引起视觉疲劳。如果在工作环境中有彼此极不同的表面，将导致视觉不舒服从而可能导致视觉能力降低，视觉能力的降低会引起眼睛和头部疼痛，恶化眼睛的调视和会聚能力，降低注意力，造成疲劳，它会降低反应速度，降低机体的心理和运动能力，并经过一段时间后产生疲劳和易于激动。我国民用建筑照明设计标准规定：宿舍内的照度不宜低于工作照度的15。为了获得满意的照明均匀度，灯具布置间距不应大于所选灯具最大允许距高比。当要求更高时，要采用间接型、半间接型灯具或光带等方式。表1列出了住宅建筑照明的照度标准值。 表1 八号公寓照明的照度标准值类别参考平面及其高度照度标准值(lx)一般活动区0.75m20-30-50书写、阅读0.75m150-200-300床头阅读0.75m75-100-150精细作业0.75m200-300-5002.2良好的照明环境2.2.1亮度 亮度是指发光体在视线发向上单位面积的发光强度。它唯一能够直接引起眼睛感觉的量。虽然照明及采光标准中，常用照度来衡量采光或照明设计的优劣，但从整个视觉过程而言，眼睛并不能直接感受到物质上照度的作用。由于物体的反射，人们的眼睛只能够感受到一定的亮度作用。照度和亮度的关系是光源亮度和它形成的照度间的关系。2.2.2眩光 眩光是人们在视野内出现亮度极高的物体或过大的亮度对比时，引起眼睛不舒适或适度下降。在光环境中要充分保证天然光环境和人工光环境的质量，为此应避免日光直射或过亮光源引起的眩光现象。2.2.3 实现良好的照明环境的原则要注意以下几点：（1）照度的平均水平要适当；（2）在同一环境内，亮度和照度既不宜过高，也不宜过低，同时也不宜过于单调；（3）光源投光的方向性和扩散性要适当，不产生影响学习的阴影；（4）由光源直接投向眼睛的光线，应不使之产生耀眼现象，且光线照射到对象的反射光，射向眼睛时，应不影响正常视觉和不使人感到烦恼；（5）光源本身的光要适当，且有良好的显色性；（6）通过照明和色彩的协调，能够形成人们所希望的环境美感；（7）创造良好的照明环境时还应考虑经济效益。（8）为了追求生活的舒适性，对室内环境的要求更高，除了照明问题外，还包含有色彩、室内装饰以及它们之间的协调。实现室内良好的照明的作用（1）生理上的作用（使学生集中精力学习）；（2）心里上的作用（造成良好的激励作用和情绪）；（3）保证安全（建立学习生活更为安全的先决条件）；（4）卫生方面的作用，有利于促使寝室保持清洁。2.2.4 照明对作业的影响（1）照明与学习效率 改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也会提高学习效率。为提高照度值可以提高阅读速度和主体视觉，从而提高学习效率。创造舒适的光线条件，在从事逻辑思维的脑力劳动是，有助于提高学习效率。（2）照明与情绪 据生理和心理方面的研究表明，照明会影响到人的情绪，影响人的一般兴奋性和积极性，从而也影响学习效率。一般认为，明亮的房间总是令人愉快的，如果让被试者在不同照度的房间中选择工作场所的话，一般选比较明亮的地方。眩目的光线使人感到不愉快，被试者都尽量避免眩光和反射光。如表2所示： 表2 对阅读照度的选择照度lx10020050010002000500010000人数%111832201711 总之，改善寝室的照明，可以改善视觉条件，节省时间，保护视力，减轻疲劳，提高学习效率。（3）照明与疲劳 人在照明不好的环境中作业，会很快地疲劳，学习效率低，效果差，不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化率不定期说明，如表3和图3所示：表3 照度与视觉疲劳照度lx101001000最初及最后5秒阅读眨眼睛次数356035463639最后5秒眨眼睛增多百分数71.531.48.32.2.5照明设计 环境照明的设计，已由过去不断提高照明亮度转向提高照明质量，所谓照明质量，就是恰当的确定视野范围内的亮度和消除耀眼的眩光，创造一个舒适愉快的照明条件。作业中的照明有两种，即自然光和人工光。自然光是人工光源所不能比拟的，光质好，照度大，光线均匀，光谱中的紫外线对人体生理机能还有良好的影响，在设计时应最大限度地利用自然光。选择人工光源时，应注意其光谱成分，使其尽可能接近自然光。在人工照明中荧光灯的光谱近似日光，而且与普通白炽灯相比，具有发光效率高（比白炽灯高4倍左右）、光线柔和、亮度均匀及热辐射量小等优点。但为消除光流波动，应采用多管装置为宜。照明不宜选择有色光源，因为有色光源会使视力效能降低。2.2.6自然光和人工光（1）人工光又分为以下两个照明方式： 一般照明： 一般照明也叫全面照明，是指不考虑特殊局部的需要，为照亮整个假定工作面而设置的照明，它虽然对光源的投射方向没有特殊要求，但多表现为光源的直射照度，以及少量的工作间立体各方面的相互反射所产生的扩散照度和来自窗的自然光照度，这种照明方式相对于局部照明，其效率和均匀性都比较好，使人感到愉快，它的一次性投资费用较少，但是耗电量较大。 局部照明局部照明是指为增加某些特定地点的照度而设置的照相。由于它靠近工作面使用较少的照明器具便可以获得较高的照度，故耗电量少，但要注意避免眩光和周围变暗造成强对比的影响，当对工作面照度要求不超过3040lx时，不必采用局部照明。（2）自然光 自然光的功能：心理功能、卫生功能、节能功能 自然采光的形式 采用侧向采光的方式，设大面积玻璃或玻璃幕墙，能使整个侧面都成为采光面，把大量天然光引入室内，改善了采光的效果。 自然光的控制与调节 在工作面上避免使用直射日光，充分利用反射光尽量提高室内照度的有效性。2.3 灯具灯具是能透光。分配和改变光源分布的器具，它包括除光源所有用于固定和保护光源所需的全部零件，以及与电源连接所必需的线路部件。随着人们对室内照明环境的认识的逐渐完善与提高，灯具的地位越来越重要，它的明暗、颜色和形状等都关系到它在环境中的地位和感觉效果，灯具除有对外的照明作用外，灯具自身是一具柔和的发光体。2.1.3灯具的选用 注意色彩的协调，即冷色、暖色、视用色而定； 避免产生眩光，消除视觉的疲劳，保护视力，提高工作效率； 要全理分布光源，一般采用综合照明； 灯具的布置与顶端的高度和房间的大小、采光等相吻合； 灯光的照射方向和光的强弱要适宜； 还需要考虑节能。2.3.2室内灯具布置 室内灯具布置应满足的要求： 规定的照度； 工作面上照度的均匀； 光线的射向要适当，无眩光，无阴影； 灯光安装能量减少至最小； 维护方便； 布置整齐美观，并与建筑空间相协调。 室内灯具作照明用时，大部分采用均匀布置的方式，只需要局部照明或定向照明时，才根据具体情况采用选择性布置。2.3.3光通量 光源所发出的能量，是以电磁波的形式存在，这种能量称为辐射能量，单位是焦耳（J）,而光源每秒所发出的辐射能，则称为辐射通量，单位是瓦特（W）。就同一光源而言，辐射通量大的越大，人眼就会觉得越亮。但辐射通量相同的两个光源，如果发射的是不同波长的光波，对人眼睛所能引起的亮暗度感觉也不一样，也就是说他们有不同的发光效率，发光效率越高，人眼夜壶觉得越亮。因此真正影响人眼视觉明暗感受的是辐射通量与发光效率的乘积，也就是我们所说的光通量，单位是流明（lm）。依据国际规定，波长为555奈米的单色光的发光效率定为1，这种波长的单色光每瓦特的辐射通量等于683流明。其他波长的单色光，其发光效率采用发光效率曲线，其光通量可由这个公式求得： 光通量（流明）=683发光强度辐射通量（瓦特）一个100W的灯泡可产生1750lm的光通量，而一支40W的冷白日光灯管则可产生3150lm的光通量。3、学生八号公寓楼的照度测量数据及分析我校学生八号公寓楼于2002年建成，共六层，每间寝室规格一样，面积7.23.5，高度为3.3m。3.1学生八号公寓楼照明分布情况： （1）每间寝室有一扇1.5m、高2.2m的铝合金玻璃窗，自然采光条件较好，房间人工照明由两盏功率为25W的荧光灯提供。 （2）不同条件下的照度值测量测量工具：照度测量仪、卷尺；测量的分布：针对我们寝室照度值进行测量表4 8-232室测量数据表测量点照度（lx）时间abcdefghijkl阴天（8:50）（自然采光）2531403627223246902849236阴天（12:00）（自然采光）3734484734324052983653642阴天（9:00）（人工照明）59465856455669791244154028晴天（9:00）（自然采光）3032148142352469145350310137846晴天（8:50）（自然采光）3130156152352273152362322141245晴天（8:50）（人工照明）342228282128514553283529 根据以上测量的数据，测量点a、b、c、d、e、f的照度均很低，无法达到照度标准，学生学习时必然影响其视力，则需要采取措施增大其照度值，在每张写字桌上加一盏25W的台灯所测得的照度值，如表5所示： 表5 加上台灯后8-232室的照度值测量点照度（lx）时间abcdef阴天（8:50）203215241208219207晴天（12:00）213223232214224236 由上表可知，加上一盏25W的台灯后，其照度值明显增大，适合学生看书学习，不过普通台灯具有频闪，对视力也有影响，建议使用清华紫光无频闪台灯。4、改进措施4.1减少视觉疲劳，要求室内满足照度，应在天花板上均匀安装三盏荧光灯，这样能使c、d桌上有足够的照度，保证室内照度的均匀度。安装灯具时应尽量选用照明质量好、效率高、寿命长、光通衰减小以便安装维护装置。 4.2充分保证天然采光的利用率，避免人为因素造成室内照度降低，阳台上窗帘白天应拉开，特别是阴雨天。阳台上用于悬挂衣服的铁丝的位置应改变，应将其安装在护栏高度的两侧墙上，或在上方多安装几根铁丝，但是在其中间不能晾衣服，这样就可以保证自然采光的利用率，从而保证室内照度。4.3应该保证电压稳定，以确保灯具按额定功率工作，因为电压不稳定引起照明忽亮忽暗形成的照明的不稳定，对人的视觉带来不舒适感，从而影响学习，还应加强管理，及时更换老的、旧的、坏的灯具。4.4室内照度保持良好状态，在洁净的室内，擦拭窗户和照明灯的次数一月之内不少于两次，照明灯经常蒙有尘土时，它的光流率要减少20%，所以白炽灯与荧光灯应按时进行卫生清理，如果没有，则会使其照度下降，并且会大量的消耗电能。4.5学习环境中各表面上的亮度分布是照度设计的补