教室照度试验与理论计算

1、教室光环境实验研究摘要：教室内的光环境直接影响到学生的学习和老师的教学。本实验选取长沙理工大学宗教a205为测量教室，相对均匀地布置测点。对不同的开关灯情况 以及窗帘遮挡情况测量测点的光照度，研究光照在教室分布的大体趋势并结合标 准照度判定教室光照是否符合要求。由于长沙阴雨天气较多，且阴雨条件下照度 随时间变化不大便于测量，故选择测量环境为阴天。针对于不同开关灯情况下的 测量，判断出最为节能的开关灯方式。关键词：照度 测点设置 控制变量法一、测点的布置估算教室的面积在100平米到200平米之间，根据每100平米布置10个测 点的原则，在教室的座位位置相对均匀地布置15个测点，在讲台投影屏幕两侧

2、布置两个测点共计17个测点。由于教室有三排日光灯，所以座位位置的测点按 3x5的方式布置。布点位置及尺寸如图。墙（含窗）小7260.240 :7,180ur1ftQ7240o啊1sJ C14/J I7广)I* r)igjcIf)V)12 Jj<S14fC c 苛J 5)I7由于该教室为阶梯教室，测点高度不在同一水平高度上，选取测点位置所在 的桌面高度为测量高度。16,17测点高度选在投影屏幕的下方。教室的朝向讲台朝东，左侧的窗户朝北。二、测量变量的设置教室内有三排日光灯，可以分别控制开关。朝北的窗户设有窗帘，针对在使 用多媒体投影设备时通常遮挡前三个窗户。可控的四个变量为是否遮挡前三个窗

3、 户，是否开第一排灯，第二排灯，第三排灯。设这四个变量分别为A,B,C,D用“ +”表示不遮挡前三个窗户，开灯。“-”表示遮挡窗户关灯，组合产生的十六个 变量分别为 A+B+C+D+ A+B+C+D- A+B+C-D+ A+B+C-D- A+B-C+D+ A+B- C+D- A+B-C-D+ A+B-C-D- A-B+C+D+ A-B+C+D- A-B+C-D+ A-B+C-D-A-B-C+D+ A-B-C+D- A-B-C-D+ A-B+C-D-如“ A-B+C+D-表示遮挡前三排窗户，开第一排灯第二排灯，关第三排灯。（靠近讲台的为第一排）。三、测量过程及数据记录选取2016年4月16日，地

4、点为长沙理工大学宗教 a205进行测量实验，采 用仪器为照度计，精度为1lx,测量单位lx。当天天气为小雨。测量数据汇总如下表：测点A+B+C+D+A+B+C+D-A+E+C-D+A+E+C-D-A+BC+I+A+B-C-+EHA+E-C-LH-A+B-CD13羽3GD33332722321319519122712662462411191159683325825322321S107_02714240234304199S3S55552F1931091B516C70G3+1詔629S2SD1591412802621521267290250117942S42421007862822531168825

5、2223创56g20013072521761565129101711£360431531424825113231933171653181S731118112245旳225692418622165132337120S4422967202电0丄垒207釦193：3丄20341函2715187531552718147155221613813113212fi觸94361795949810C55746258测点A-B+C1+D+A-E+C+D-A-E+C-D+a-bc-D-A-B-C+D+A-E-C+D-A-B-C-1XA-E+C-D-1204197182U7?670S550223+22720

6、7200757n50443231226L95139767140354：2L9213LB41736bea33Z35ire173152117565o282263必32E2071303313121931757303Z8Z113120292271130丄饲32&026+L24?82622369571925623110076235200704=3102101B+836193L6963+2114 &43354653204823504673311232016329513732216329313113276115247as29711524B8114：2t887222E0244822ie5615

7、2 DOea17344192621683E1666635&&2272416141774EQ72£524323620四、数据分析与整理将单个变量下不同测点的照度和测点位置绘制成气泡图， x轴y轴分别代表 测点的坐标，气泡的大小表示照度的大小。另将同一纵坐标的5个测点照度大小 连线，作出三维照度随横坐标变化折线图。以下对16个不同变量下的测量情况进行分析：1、 A+B+C+D+A+B+C+D+A+B+C+D+1050 360 720 1120在窗户无遮挡，灯全开的情况下，靠近窗的位置照度最大，且远离窗的方向成 递减趋势。且讲台位置的光照强度小于座位处的强度。同理 A+B?

8、C?D?A+B+C-D+A+B+C-D+ 360 720 1120A+B+C-D-A+B+C-D- 360 720 1120150010005000A+B-C+D+A+B-C+D+50010001500 360 720 11200-500A+B-C+D500A+B-C-D+50010001500A+B-C-D-分析这些光照情况下的图表，从靠窗的一侧到远离窗的一侧，照度均为递减趋势, 对于不同的开关灯情况，第一，二，三排灯分别主要影响第一，二，三排座位的 照度。使得该排座位照度明显小于其他排。 但关灯同时会影响到其他排座位的照 度，但相对于正下方的座位影响较小。第一排灯

9、对于讲台位置的影响较大。2、A-B+C+D+1400200120010008006004002000-200210178A-B+C+D+10001200140020040066600A-B+C+D+5004003002001000 360 720 1120遮挡前三个窗户使得所有位置的光照强度都相应减少，但主要影响为第一排 座位以及讲台位置，使得光照强度较大幅度减少。且第一排的照度分布较为均匀， 没有递增或递减趋势，几乎不受窗户光照的影响。对于其他排座位测点，光照强 度递减趋势相对减少。且对第二排的影响比第三排的大。同理 A-B?C?D?1500100050000-500A-B+C-D-A-B-

10、C+D+A-B+C+D-A-B+C+D- 360 720 1120A-B-C+D-；MS J M T«450010001500A-B-C-D+A-B-C-D+360A-B+C-D- 360 720 1120A-B+C-D+分析可知，第一排基本不受窗户光照影响，第二排受窗户影响减弱。与不遮挡窗 帘的情况类似，对于不同的开关灯情况，第一，二，三排灯分别主要影响第一， 二,三排座位的照度。使得该排座位照度明显小于其他排。 但关灯同时会影响到 其他排座位的照度，但相对于正下方的座位影响较小。第一排灯对于讲台位置的 影响较大五、数据应用参照国家规定的照度标准，如下表学校建筑照明的照度标准类别照

11、度标准值（lx）备注普通教室、书法教室、语言教室、音乐教室、史地教室、合班教室150课桌面实验室、自然教室150试验课桌面微型电子计算机教室200机台面琴房150谱架面舞蹈教室150地面美术教室、阅览教室200课桌面风雨操场100地面办公室、保健室150桌面饮水处、厕所、走道、楼梯间20地面由表可知，实验所在教室的标准照度为 150lx则由实验数据可知，无论是否遮挡前三排窗户，在灯全开的情况下，室内座位测 点处均满足照度标准。在灯全关的情况下，只有靠近非遮挡处窗户的头一个测点 满足照度标准，在只有部分灯关的情况下，在对应灯的正下方位置未达到照度标 准值。所以在阴天时，室内的灯需要全开才能满足照度要求。 但在使用部分教室 时，可以只开对应位置的灯。讲台由于要使用投影，照度要相对小，阴天时无论开关灯是否遮挡窗帘