北京市某区县中小学教室照明现状的研究

杨杰¹，翟小木¹，李佳¹，武立荣¹，郭晓萍²

1.北京市海淀区学校后勤管理中心

2.教育部教育装备研究与发展中心

本文发表在《照明工程学报》2016年第27卷第6期P15-20

引言

   教室是学生学习环境中最重要的场所之一，其照明质量的好坏直接影响到学生的身体健康^[1-4]。为全面了解北京市某区县中小学教室照明现状及其影响因素，不断改善中小学校照明环境，为相关政策及规划的制定提供参考依据，本研究采用实地测量及问卷调查的方式对该区县中小学教室照明现状进行了调查与研究。

1研究设计

1.1研究对象

   研究采用分层抽样的方式选取北京市某区县20所中小学（含小学8所，中学12所），每所学校抽取2～3间教室，共选取44间教室，对教室黑板照度及学生桌面照度进行实测；采用等距抽样的方式选取该区县65所中小学，对后勤校长和教师进行教室照明设计及管理方案问卷调查。本研究的最终样本包括20所中小学的44间教室，65所中小学的65名后勤校长和372名中小学教师。

1.2研究方法

   本研究采用实地测量的方法调研中小学校教室的照明水平，通过问卷调查了解影响照明效果的各种因素。实地测量时依据GB 5700—2008《照明测量方法》规定的中心布点法进行布点、检测。将测量区域划分为若干矩形网格，在网格中心测单点照度值（图1），将所有照度值求平均即为平均照度。教室课桌面的测点高度为桌面位置，测点间距为2.0m×2.0m；黑板的测点高度为黑板面（垂直面），测点间距为0.5m×0.5m。所有数据均在9：00—15：00之间，全部窗帘遮光，开启所有照明灯，无学生状态下测量。

   实地检测数据采用SPSS软件进行统计分析，采用平均数、最大值、最小值及标准差等指标描述教室照明现状，采用Ｔ检验、方差分析、秩和检验等方法进行统计学检验。问卷调查从教室照明灯具类型、设计布局、配光方式、功率、色温、显色指数、更换机制、师生照明习惯8个维度对学校教室照明设计及管理情况进行调查，问卷数据采用SPSS软件进行频次统计与分析。

图1网格中心布点法

2实地测量结果分析

   学习是一项长时间的视觉活动，对于照度的要求是比较严格的，照度水平的高低直接影响人的视力，适宜的照度可以保持足够的观察能力、降低阅读疲劳、提高学习效率。国际照明委员会(CIE)和部分国家对教室课桌面和黑板面的照度标准值如表1所示^[5]。照度的均匀度是指照度在一个室内空间中的均匀程度，良好的照度均匀度有利于减少亮度对比太大给眼睛带来的不适感，保护视力，提高阅读效率。本研究将教室照明分为黑板区照明和桌椅区照明两部分，分别测量黑板表面和学生桌面的照度，计算照度均匀度，分析各区域的照度水平及照明均匀程度。

2.1黑板面照度水平及分布

   44间教室黑板面平均照度值分布如图2所示，最大值932.83lx，最小值96.06lx，均值为402.40x，标准差157.35，数据离散程度很大。依据GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》，平均照度合格教室有10间（≥500lx），合格率为22.73%，如图3所示。其中，小学教室平均照度为387.16lx,合格率为13.64%；中学教室平均照度为411.10lx,合格率为9.09%。经t检验，中小学黑板平均照度差异无统计学意义（t=-0.48,P=0.63>0.05）。统计数据显示，受测学校黑板照明水平不高，各教室黑板面平均照度普遍低于国家标准，合格率较低，各教室黑板面照度水平差异较大。

2.2黑板面照度均匀度水平及分布

     44间教室黑板面照度均匀度分布如图4所示，最大值为0.84，最小值为0.36，均值为0.64，标准差为0.12，数据离散程度较小。依据GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》，黑板照度均匀度合格教室有5间（≥0.8），合格率为11.36%，如图5所示。其中，小学黑板平均照度均匀度为0.71,达标率为4.55%；中学黑板平均照度均匀度为0.60,达标率为6.82%。经秩和检验，中小学黑板照度均匀度差异具有统计学意义（Z=-2.83,P=0.005<0.01），小学黑板照明均匀情况要略好于中学。统计数据显示，44间教室黑板面照度均匀度普遍低于国家标准，合格率较低，数据离散程度很小，说明各教室黑板照度均匀度差异不大，普遍存在黑板面照明不均匀的情况。

   本次抽检结果，44间受测教室黑板面平均照度（≥500lx）及照度均匀度（≥0.8）二项指标同时达标的教室仅有1间，达标率仅为2.27%，受测学校普遍存在黑板照度水平低、照明不均匀的情况，中小学黑板照明状况亟待改善。

2.3课桌面照度水平及分布

   44间教室学生桌面平均照度值分布如图6所示，最大值600.15lx，最小值211.45lx，均值为374.65lx，标准差为106.13，数据离散程度很大。依据《中小学校教室采光和照明卫生标准》，学生桌面平均照度值合格教室有28间（≥300lx），合格率为63.64%，如图7所示。其中，小学教室学生桌面平均照度为384.33lx，达标率为25.00%；中学教室学生桌面平均照度为369.12lx，达标率为38.64%。经t检验，中小学学生桌面平均照度差异无统计学意义（t=0.45,P=0.65>0.05）。统计数据显示，44间教室学生桌面平均照度均值高于国家标准，合格率较高，但数据离散程度很大，说明各教室学生桌面照明水平差异较大，照明水平参差不齐。

2.4课桌面照度均匀度水平及分布

   44间教室课桌面照度均匀度分布如图8所示，最大值为0.84，最小值为0.17，均值为0.63，标准差为0.16，数据离散程度较小。依据GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》，学生桌面照度均匀度合格教室有13间（≥0.7），合格率为29.55%，如图9所示。其中，小学教室桌面平均照度均匀度为0.68,合格率占20.45%；中学教室桌面平均照度均匀度为0.60，合格率占9.09%。经t检验，中小学桌面照度均匀度差异无统计学意义（t=1.65,P=0.11>0.05）。统计数据显示，学生桌面照度均匀度均值低于国家标准，合格率较低，各教室桌面照度均匀度差异不大，普遍存在学生桌面照明不均匀的情况。

依据抽测结果，44间教室学生桌面照度（≥300lx）及照度均匀度（≥0.7）二项指标同时达标的教室有11间，占检测教室总数的25%。总体来说学生桌面照明水平较高，但均匀度较差，普遍存在照明分布不均匀的情况。

3问卷调查结果分析

根据本次调研结果，除两间教室（科学教室改建为普通教室）无黑板照明系统外，其余平均每间教室装有两组黑板灯，黑板照明区均配有可调灯罩灯管，灯管平行黑板安装，平均功率密度14.75W/m²。平均每间教室装有19支照明灯用于学生课桌面照明，平均功率密度11.48W/m²，与《建筑照明设计标准（GB 50034—2013）》节能要求的平均照明功率密度标准值（11W/m²）持平。桌椅照明区不小于三排两列灯具，灯管均长轴垂直于黑板面安装，无裸灯照明现象，灯距学生课桌面悬挂高度均值为2.19m，符合GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》灯桌距离不小于1.7m的要求。根据问卷调查结果，影响目前教室照明效果的因素如下：

3.1照明设备老化，没有合理的照明灯具更换机制

    在功率密度较大的情况下，教室照明照度及均匀度达标率仍较低，经调研发现照明设备老化，不能定期更换灯管，导致光通量降低是影响照明水平的主要因素之一。根据国标GB/T 10682—2010《》相关参数，三基色荧光灯在点亮2 000h后，光通量可降低20%左右。样本校教室灯具主要为2—3年前项目集中更换，灯管普遍使用时间较长，自然衰减严重，导致整体照度水平下降。根据本次问卷调查结果，52.3%的学校只有在灯不亮的情况下才会更换灯管；44.6%的学校在灯的亮度明显降低后才会更换灯管，3.1%的学校以月为更换周期定期更换灯管，没有学校根据使用时数和使用寿命更换灯具，更换不及时，照度水平低；新旧灯管交叉使用，又造成了照均匀度过低。

3.2缺少专业指导，照明设计不科学

     照明设计不科学也是影响照明水平的重要因素之一。对黑板照度数据进行分析，发现黑板面明暗不均规律明显：上半部分照度要远高于下半部分，中间部分照度要远高于两侧照度且中央有明显低值，形成双峰分布，如图10所示。根据本次问卷调查结果，40%的学校黑板灯安装在黑板上框或在上框之下，照明灯安装位置与配光方式不合适，导致黑板上半部分的光线主要来自于灯管的直射和灯罩的反光，而黑板下半部分的光线主要来自于灯管的斜射和灯罩的反光。直射和斜射光照强度相差很大，即造成了板面照度上高下低，上下均匀度差；灯下照度高，旁边照度低，左右均匀度差。

    多媒体教学与照明标准之间的矛盾是学校照明设计与改造不易攻克的技术难点，多数学校为保障多媒体教学效果，会忽视照明效果。根据问卷统计结果，当多媒体教学与采光与照明出现矛盾时，48.9%的老师有关掉黑板灯的情况，59%的老师有关掉前排照明灯的情况，8.7%的老师甚至会关掉教室内所有照明灯；66.9%的老师会拉上前排窗帘，19.9%的老师甚至会拉上所有窗帘来保障多媒体的教学效果。本次调研，对33间教室多媒体屏幕区域黑板面照度进行了统计和分析，照度最大值为637.75lx,最小值41.25lx,均值150.99lx，标准差112.38。多媒体屏幕区域黑板面照度水平偏低，样本差异较大，照度均值（150.99lx）远远低于本次抽测的黑板照度均值（402.40x），这也是影响黑板面照度水平及照度均匀度水平的重要因素之一。

3.3学校教室照明重照度，轻色温及显色指数等参数

    色温及显色指数是重要的照明质量参数，适宜的色温及显色指数有利于减轻视觉疲劳，保护视力，提高照明舒适度及学习效率^[1，10]。根据本次调研情况，学校有较强改善照明亮度及功率的意识，但对色温、显色指数等参数不加重视，根据统计结果，仅有13.8%的学校有照明灯色温参数，但均不在《中小学校教室采光和照明卫生标准》建议的3300K～5500K范围内；仅有3%的学校有照明灯的显色指数参数，其余样本校均未关注该参数。学校照明光源选型缺少专业指导，随机性比较大。

3.4技术标准不完善或更新不及时，缺少政策依据与保障机制

    《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)、《中小学校教室采光和照明卫生标准》（GB 7793—2010）、《学校建筑设计标准》(GB 50099—2011)等标准对光环境提高了要求，但没有配套修订相应的安装技术方案，有部分学校在进行照明改造时仍然按照《学校卫生监督综合评价》(GB/T 18205—2000)有关条款进行照明灯具安装，无法达到新国标的要求。根据文献研究，照度太低或太高都会使眼睛感到不适,增加视觉疲劳,影响视觉健康，但上述照明标准只设定了照度的下限，却没有设定照度上限，因此也会出现照明效果校际差异较大的情况。

    此外，目前照明标准缺少教室照明灯具配光技术规范相关内容，本次调研56.9%的学校教室照明灯具采用网格格栅配光，40.0%的学校教室照明灯具采用开敞式出光口配光，3.1%的学校教室照明灯具采用透明罩（玻璃或塑料）配光，根据文献研究结果，不同的配光形式，灯具的光效率、光质量都会有较大不同^[11]，形成较大校际差异。另外，根据本次照明方案问卷调研结果，中小学照明以荧光灯为主，但也有14.1%的学校已采用LED照明，目前也缺少教室用LED照明光环境及技术标准，学校方案差异较大，照明效果也差异较大。

4结论与建议

    通过对中小学教室照明现状的实测与问卷调查研究,可以得出如下结论：

    1)中小学教室整体照明水平不高，校际差异较高。学生桌面照度尚可，但照度均匀度较差，黑板照度及照度均匀度普遍较低。中小学教室照明普遍存在忽视色温及显色指数的情况。

    2)照明设备老化、没有合理的更换机制、照明标准不完善、安装技术规范更新不及时、照明方案设计不合理等原因是影响中小学教室照明效果的主要因素。

    基于上述研究，为促进中小学教室照明环境的改善和提升，本研究提出如下建议：

    1）完善及更新教室照明相关标准。建议相关部门科学论证教室照明标准照度上限、多媒体显示区域的照度等参数，进一步完善教室照明光环境质量标准，并配套光环境标准，对灯具布局、配光形式、维护方式等进行技术规范，改善目前中小学教室照明水平参差不齐、黑板照明效果整体不佳、学生桌面照明均匀性较差等问题。按照教育部《关于新形势下进一步做好普通中小学装备工作的意见》，经过危害性测试及教学适应性评价的技术与产品方可进入学校，考虑LED照明已在中小学教室中应用的现状，建议相关部门在危害性测试及教学适应性评价的基础上，论证LED教室照明及相关标准出台的可行性，保障教室用LED灯的照明效果及照明安全。

    2）建立教室照明监测及评价机制，保障照明质量。合理的监测与管理照明系统，是保障教室照明效果的有效手段。目前中小学尚未引入系统的照明监测与评价机制，建议相关部门充分论证各类灯具的照明参数，科学构建教室照明评价指标体系，系统引入光环境检测的方法、工具及手段，定期监测教室照明光环境，清理照明效果不佳的灯具，改善由于灯具老化、用灯习惯不良等因素造成的照度水平下降等问题，改善教室照明只关注灯的亮度水平，不关注显色指数及色温等光环境等问题。

    3）加强培训，提高后勤装备人员的专业能力。目前中小学师生安全照明意识比较淡薄，教室用灯一般不坏不换，或者仅凭目测效果更换灯具，灯管功率、型号、安装位置、配光方式选择有较大随机性。建议相关部门加强后勤装备人员的照明技术培训，综合了解照明知识及相关标准要求，科学的管理与维护教室照明环境，为师生提供健康安全的教学环境。

参考文献

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[8]中小学校教室采光和照明卫生标准:GB 7793—2010[S].

[9]学校建筑设计标准：GB 50099—2011[S].

[10]高帅.基于自主调光的大学教室光环境研究[D].重庆：重庆大学，2014.

[11]韩冰 陈茂凌.教室灯具和黑板灯具的选择[J].中国照明电器,2011(8):17-20.