基于学生健康的中小学校园照明研究_高元奎.pdf

照明工程 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明4基于学生健康的中小学校园照明研究高元奎安徽建筑大学 建筑与规划学院，安徽 合肥 230601摘要：针对中小学生照明健康需求提升的现状，文章从照明条件与学生健康的关系出发，剖析了目前中小学照明设计中存在的问题。然后以提高灯光舒适度、满足中小学生身心健康需要为目标，提出了完善多方参与的一体化规划、科学选择照明灯具、针对不同场所进行差异化设计、提高自然采光质量和提升照明灯具舒适度研究五大策略，对当前中小学照明研究有一定的实践参考意义。关键词：学生健康；中小学校园；照明设计分类号：TU113.60引言照明是建筑空间中影响人的体验的重要因素，健康照明是人居环境不断改善的必然趋势。由于光线的存在，人会把建筑空间与自己的情感相联系，健康舒适的灯光设计应以人的需求为前提，照明规划的最终目的是创造一个符合人的心理发展需求的光环境。义务教育是教育的基础阶段，中小学校园环境与学生的未来发展、身心健康息息相关1，照明作为校园环境的重要组成部分，对学生的健康发展起到举足轻重的作用。随着社会的进步和人们需求的提升，对校园照明的要求也逐渐提高，从最开始的只追求亮度逐渐转向满足学生多层次活动需求、保证学生学习效率等。在此背景下，优化校园照明设施、提高照明设计科学性，对促进中小学生心理和生理的积极成长具有重要意义2。1照明条件与学生健康的关系照明条件与学生的心理健康和生理健康息息相关。从心理角度看，照明光线可以影响学生的心理状态，光源的亮度可以使人觉得放松或紧张，如眩光令人情绪低落、不舒服。优秀的照明设计可以营造健康舒适的学习氛围，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。应根据不同的教学模式、教室使用需求等进行校园照明设计，如安静的自习室与紧张严谨的实验室的灯光需求有较大区别，需要依据不同的心理诉求对不同空间、场合的光照进行分类设计，以良好地引导学生精神状态的发展，帮助学生进入学习或者放松休息状态3。从生理角度来看，照明条件是影响学生视力健康的重要原因，如光源的空间分布会影响视觉效果，产生噪点与暗角等。目前，我国中小学生的视力健康问题成为各界关注的热点。我国中小学生在校时间高达80%，教室照明条件的好坏直接影响到学生的视力发展。据不完全统计，我国近视人数高达 7 亿人次，其中 7 15 岁中小学生的近视率已经接近 60%。抛开遗传等先天因素，校园光照条件、电子产品的使用等是近视高发的主要原因。因此，从照明条件入手，营造健康科学的照明环境，改善学生用眼环境，对中小学生的身体健康具有重要意义4。2中小学校园照明存在的问题长期以来，我国的校园建设往往不重视照明设计的科学性，导致学生近视多发，影响了学习效率与心理健康。国内学者针对桌面照度、照度均匀度、显色指数等多方面指标对不同地区多所学校进行抽样测试，结果显示，国内中小学校园照明设施存在规划针对性不足、照明质量低、照明设计不达标等问题5。2.1 校园照明针对性设计较差幼儿园、中小学、高中和社会建筑等不同建筑对灯光的使用要求和标准不同，目前我国中小学校园照明的规划未能针对中小学生的身心要求进行系统规划设计，灯光形式、规划布置等往往脱离实际，很多学校存在外部活动空间照明不足、教学场所灯光照明水平难以满足夜间自习使用需求、教室前排空间眩光严重等问题。作者简介：高元奎，男，硕士，研究方向为建筑技术科学。文章编号：2096-9317（2023）01-0004-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明工程52.2 照明灯具舒适性不足当前，中小学灯具的选择多考虑亮度指标，而对防眩光水平、色温和亮度分布水平等指标，尤其对室内灯具的防眩光考虑不到位。中小学教室空间较为紧凑，经常出现前排学生看黑板反光、斜视的情况。在此情形下，灯具的防眩光性就显得尤为重要。中小学教室多采用直管荧光灯等光源，其光效较好但不具备较好的防眩光水平，难免对学生的视力产生较大的影响。2.3 照明设计规范性有待提高2020 年，相关部门对中小学教室健康照明设计规范（T/CIES 0302020）就采光、眩光等各项指标进行了修改与调整，提出了发展的新要求。但是在实际设计过程中，对照明设计大多从采光亮度角度进行规范，而忽略了对光源质量的要求，并且对教学设施照明的相关指标也未能严格落实。2.4 对自然采光的研究不足针对自然光与近视预防的研究开始于 20 世纪初，当时的学者普遍认为，教室内高水平的日光可以预防近视，因此，以英国为主的西方国家开始采用大规模的开窗来较少学生近视问题。20 世纪 60 年代，设计师发现盲目地大量开窗会导致教室出现眩光、过热等问题，开始转而采用人工照明来解决此类问题。同时，随着医学领域对近视遗传性研究的突破，自然光对学生视力的影响逐渐被忽视，欧美各国出现了各类小窗、无窗教室。直到石油危机爆发，为了节约能源，人们开始重新采用自然光来解决教室采光问题。近年来，大量现代医学研究表明，自然光中的短波蓝光能够促进眼球的发育，虽然近视的成因复杂，目前医学上也尚未有定论，但是改善学校教室的自然光环境应是当前我国预防近视的一个重要措施。我国中小学校教室的采光情况并不乐观，一些教室的天然光照度难以达到我国采光标准要求的最低值，教室内照度不均匀和眩光现象严重。为了阻挡教室内的眩光和直射光，白天也经常出现关闭窗帘、打开电灯，依靠人工光源照明的情况。建筑师陷入了追求教室“大开窗”“大侧窗”的采光设计误区，对学校建筑的自然光采光设计不够重视。3基于学生健康的中小学校园照明提升策略中小学教室需要高质量的照明来给师生提供健康舒适的视觉环境，适应日益新颖的教学模式，提高学习效率。针对当前中小学照明设施存在的诸多问题，综合考虑多方面因素，文章从科学性、节能性、人文性三大原则入手，提出了五大设计措施。3.1 照明设计基本原则（1）科学性。自然光是校园照明规划的首要原则，需要通过合理的照明布局和照明灯具选择使校园的照明效果达到最佳。（2）节能性。校园照明设计应体现节能环保理念，通过选择节能灯具、优化智能系统和引进新技术来实现节约能源和绿色环保的目的。（3）人文性。照明规划应以学生的使用体验为出发点，兼顾使用需求与美观需求，充分体现“以人为本”的设计理念。3.2 照明设计措施3.2.1 完善多方参与的一体化规划校园照明设计前，应针对不同要求，统筹规划道路照明、景观设计、室内设计等方面内容。规划过程中应打破设计的惯性思维，在照明设计的最初阶段就进行节能设计和健康设计。以多方参与为前提，进行一体化规划，在规划阶段充分吸取相关技术人员、学生、老师、家长以及防火安保人员的意见，优化照明性能和节约成本，最大程度地保证照明设计的健康性。3.2.2 科学选择照明灯具照明灯具的种类多种多样，常见的照明灯具包括吊灯、壁装日光灯等。在校园灯光规划设计中，应掌握不同灯具的特性与优缺点，因地制宜地选择灯具，以满足使用需求。（1）LED 灯具。亮度好，可以缓解学生视力疲劳的问题，光源效果更加接近自然光，目前逐渐成为主流灯具。（2）日光灯。价格便宜且安装方便，是目前大多中小学使用的灯具，但照明方向单一，在规划过程中应注意横纵排列，以保证光照效果达到最佳。（3）发光天棚。目前多用于较为密闭的空间，自然光难以覆盖。天棚的亮度与色温均可调整，可以满足不同场景的使用需求，但施工较为复杂，多用于面积较小的教室空间。（4）导光管日光照明系统。导光管日光照明系统是游泳馆、体育馆等最常见的照明系统，可以采集自然光，适用于对光源质量要求不高、范围较大的空间，其环保节能的特性也有利于学生的身心健康发展。照明工程 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明63.2.3 针对不同场所进行差异化设计基于功能空间的差异，不同空间的照明要求有所不同。可以依据空间的主要功能，将中小学校园室内外空间分为教学教室、功能教室、道路空间和公共空间四类进行分类设计。（1）教学教室。是学生使用时间最久的空间，学生在教学教室中多呈行列式分布，教室灯光宜布置均匀，保证整体空间采光均衡。灯具之间的距离不宜超过 3 m，高度以 1.5 2 m 为宜，在座位空间灯具布置以竖直排列为主，在黑板空间灯具布置以水平排列黑板专用灯为主。（2）功能教室。包括实验室、阶梯教室、艺术教室、计算机教室等。实验室的工作台要用到各种仪器进行仔细观察记录，天花板上的灯光要均匀布置，避免刺眼的光线影响设备的正常工作。在阶梯教室或报告厅中，由于照明设备多，会增加眩光的可能性，因此，应选择带有栅格或带漫反射板（罩）的照明设备。艺术教室的最佳光源为天然光线，若天然光线不足，需人工照明，则采用高显色度的光源，采用直接照射方式，使对象的颜色和影子得到真实的表现。在计算机教室，可选用 LED 智能吸顶灯，避免荧光灯照射对显示器造成的干扰。（3）道路空间。道路空间照明影响学生的出行安全，照明设计应体现导向作用，且应覆盖到校园全部交通空间。在交通流较少的地方，可使用低处照明，确保用电安全。（4）公共空间。公共空间的照明设计应突出重点，可以使用带有聚光灯的筒灯等，同时使用明暗变换的灯光使空间具有活力。如图书馆的灯饰应注重安全设计，灯具和书籍等可燃物之间应保持足够的安全距离。3.2.4 加强自然采光设计现有研究表明，良好的自然采光能够提供舒适的采光环境，有利于中小学生学习热情的提高，产生积极的情绪。对学校而言，照明用电是主要能源消耗，充分利用自然采光对节约能源、实现绿色照明有着巨大意义。在校园采光设计过程中，首先要保证光亮充足，现阶段学校往往采用大面积的侧边开窗来提高自然光照量，但是此类设计也存在相应的弊端，大面积的侧窗日光经常伴随着眩光和热增量，容易产生不利影响。需要突破当前侧窗采光的局限性，避免一味追求大面积的开侧窗设计模式，应结合场地的实际情况，通过顶棚开窗、斜面屋顶等创造更丰富的自然采光形式。在采光质量上，重视采光系统的应用，可以通过墙壁漫反射设计等，增加教室内自然光线的均匀性，减少教室直射光，进而减少眩光现象发生。3.2.5 提升照明舒适度灯具的照明质量（教室灯光舒适度）是影响学生视力的重要因素，中小学教室需要高质量、适应新型教学模式的照明，应综合考虑多方面因素，包括色温、眩光、亮度、频闪等指标。（1）色温。色温是灯光的颜色效果，不同色温的灯光具有不同的视觉效果，影响学生的直接情绪与学习状态。一般色温为 3 000 K 时，光色偏黄，色温在5 000 K 以上时，光色呈冷色调，学校灯光设计应尽量采用中间色温，以与天然采光相匹配，提供更加舒适的视觉效果。（2）眩光。眩光会直接影响学生的视觉健康，强烈的眩光对视力影响极大，不仅影响学习质量，还易引起视觉疲劳。在中小学教室中，前排两侧座位往往存在较强的眩光现象。应通过选择防眩光灯具或者预留眩光区域等措施来控制照明的直接眩光和反射眩光，减少对学生的视觉刺激性。（3）亮度。教室灯光亮度过高或过低都不利于视觉健康。为提升视觉舒适度，在同一室内空间内的亮度比不宜超过 10 1，同时相邻房间的亮度比不宜大于 3 1，且亮度的分布应均匀。（4）频闪。在交流电驱动过程中灯具经常会出现频闪现象，很容易造成视觉与大脑的双重疲劳，应注意选择低频闪灯具，以减少对学生的负面影响。4结束语针对日益增加的中小学生身心健康问题，文章从校园照明入手，剖析了学生健康与校园照明的内在关系，深入探讨了目前中小学照明设计中存在的问题，最终从多个方面提出了校园照明的优化策略。参考文献1 关杨.教室昼间健康光环境设计研究M.重庆:重庆大学出版社,2020.2 上海企一实业(集团)有限公司.光与空间 健康照明设计M.北京:中国电力出版社,2021.3 中华人民共和国国家卫生健康委员会.儿童青少年学习用品近视防控卫生要求:GB 400702021S.北京:中国标准出版社,2021.4 孔德敏,徐晴,车风义,等.“绿色校园”背景下校园照明问题及策略研究:以江苏城乡建设职业学院为例J.光源与照明,2022(3):1-6.5 中华人民共和国卫生部.中小学校教室采光和照明卫生标准:GB 77932