教室光环境的测量与分析室内照度实验报告

实验报告 教室光环境的测量与分析 学 院：土木工程学院 专 业：建筑环境与设备工程 指导老师：李端茹 小组成员：邢庆伟 赵俊楠 彭允 黄梅玉 杨乐天 2014年6月18日一、 实验目的1、学会照度计的使用，了解室内照明设施形成的照度水平2、通过实验评价室内光环境3、通过测量了解改善室内照度水平的措施二、实验原理 1、照度是受照平面上接受的光通量的面密度，符号为E。若照射到表面一点面元上的光通量为d，该面元的面积为dA（m），则有： E=ddA 照度单位是勒克斯（lux,lx）。1lx等于1lm的光通量均匀分在1m表面上所产生的照度，即1lx=1lm/m。2、 人眼对外界环境明亮差异的知觉，取决于外界景物的亮度。但是，规定适当的亮度水平相当复杂，因为它涉及各种物体不同的反射特性。所以，实践中还是以照度水平作为照明的数量指标。3、 适宜的照度应当是在具体工作条件下，大多数人都感觉比较满意而且保证工作效率和精度均较高的照度值。随着照度的增加，感到满意的人数百分比也在增加，最大值处约在15003000lx之间。4、 任何照明装置获得的照度，在使用过程中都会逐渐降低。这是由于灯的光通量衰减，灯、灯具和室内表面污染造成的。5、 照度分布应满足一定的均匀性。视场中各点照度相差悬殊时，瞳孔就经常改变大小以适应环境，引起视觉疲劳。6、光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上，在界面上产生光电效应。产生的光生电流的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路，就会有电流通过，电流值从以勒克斯（Lx）为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱。照度计有变档装置，因此可以测高照度，也可以测低照度。三、实验器材 照度计五台 卷尺 照度计型号：TES-1330A 测量范围：0.01lux20000lux（勒克斯）四、实验步骤 1、测量教室、门窗的尺寸和灯、桌子的净高。绘出教室平面图，选择好10个测点位置，并在图中标记出。 2、检查实验仪器，并测出此时室外光照强度为109000lx。 3、按照以下表格中工况进行测量工况关上门窗，拉上窗帘，关闭人工照明。工况打开门窗，拉开窗帘，关闭人工照明。工况关闭门窗，拉上窗帘，打开1、3、5排照明灯。工况关闭门窗，拉上窗帘，打开全部照明灯。工况打开门窗，拉开窗帘，打开1、3、5排照明灯。工况打开门窗，拉开窗帘，打开全部照明灯。 4、再次测量室外光照强度，此时光照轻度值为105000lx。 5、取下电池，将实验器材整理好。 五、 教室平面图六、实验数据表1（工况） 测点位置12345678910照度值/lx4.912.703.929.447.669.1018.528.713.35.89表2（工况）测点位置12345678910照度值/lx22421620651450841410301040540270表3（工况）测点位置12345678910照度值/lx196205130253254264194147151133表4（工况）测点位 置12345678910照度值/lx260355316334417362279293332158表5（工况）测点位置12345 678910照度值/lx44746534081682874110381160604410表6（工况）测点位置12345678910照度值/lx47858251092394982416371743922459七、 数据分析邢庆伟观测所有数据，发现10号测点的光照强度只有在工况、时才满足要求，而由于10号测点位于讲台位置，投影仪前又不能有太大的光照强度，所以以上两种情况是不可能发生的。为了平衡这个矛盾，我们可以在讲台上设置类似于台灯的照明装置，这样既可以满足老师看课本的光照强度，也可以避免因投影仪前光照强度太大而对学生造成影响。将各个工况的不同测点的照度值进行对比，会发现某些点的照度值很大而某些点的照度值很小甚至达不到要求。在人工照明中我们可以降低灯的高度（即缩小桌面与灯的距离）和提高灯的功率来提高照度值使它满足学生的需求。但是考虑到教室后边有台阶，降低灯的高度会有安全隐患，所以这个方法只适用于教室前边，那么就要提高照明灯的功率，而提高灯的功率又会增加能耗。所以要综合考虑，在节能并且安全的基础上找一个平衡的方案，比如调整窗的大小。将表1、2、3、4的数据进行对比分析，发现晴天的自然光完全可以满足学生所需的光照强度。而人工照明中，只开一半的灯只有部分测点可以满足学生所需的光照强度，当灯全部开时，教室所有测点均能满足光照强度要求。所以如果是晴朗的白天，可以关闭人工照明设施而使用自然光照明，可节约一定的电能。将表2、3、4、5、6进行对比分析，发现当只用人工照明时，开一半的灯1、2、3、7、8、9、10测点是无法满足光照强度要求的，而只有自然光时，1、2、3、10测点的光照强度只能勉强满足要求，所以采用表5中自然光加一半的人工照明则可以满足要求，但是同时发现自然光加一半的照明就已经远超过标准值了，所以这个方法比较适用于阴天。当室外光照轻度极小时，可采用自然光加全部人工照明的方法。赵俊楠 由第一组实验数据和第二组的实验数据对比可知：在全部的灯和窗帘关上时，教室里面各处的光照强度都比较弱，光照大概只有5到30lx左右。考虑到位置点1靠近门的地方，门间会有一定大小的细缝，所以在此点的光照会相对大一点。在靠近南方窗户处地点的光照强度相对教室北面的强度稍微大一些，可见阳光能透过窗帘或者是窗帘未能完全遮住窗户，但总体的光照强度还是较小，不适合在这种环境下学习和工作。当把教室里的窗户全部打开时，教室里的光照强度明显增强，即使在教室里的北面也达到了200lx以上，在教室中间的照度有500lx左右，在靠近窗户的位置光照有上千，从教室里的北面到南面照度逐渐增强，在靠近教室南面窗户的几个点测得的照度最强，一般人在这种环境下是可以进行工作和学习的。所以在晴朗的白天，在教室里学习时，我们只要打开窗帘而不用打开等就可以，这样我们就可以尽我们的力量节约能源。黄梅玉 1.理论上来说，表1情况下，整个教室光照强度应相差无几；造成表1测量数据原因是窗帘和门关闭时，留有缝隙，使得部分光进入了教室。 2.分析整体数据看出，在天气晴朗情况下，自然光源的光照强度很大，容易满足学生的学习需要，而且人造光源会消耗电能，应尽可能多的使用自然光源，节约能源。但由表2表5数据知，光照强度超过一千时，光照过强，需要拉上窗帘遮蔽，否则会影响学习环境。 3.根据表3的第9组数据得知，因为9号测点在第4排灯下，所以光照强度大，因此，光照强度大小与距离光源的距离有关。建议教室的电灯高度和位置分布应更加考虑学习的光照需要，满足学生需求。 4.由整体数据得知，由于外界自热光源影响，窗户边光照强度比远离窗户的光照强度大，远离窗户区即靠近走廊区采光效果不佳。因此，建议学校建设时多考虑教室宽度的合理性，充分利用自然光源，也能创造更好的学习环境。彭允 1根据数据可以看出，在天气晴朗情况下自然光源强度完全可以满足学生阅读需要，所以在自然光源能满足需要的时候应尽可能多的使用自然光源，不仅环保还可以节约能源。 2.根据第9组数据得知，光照强度大小与距离光源的距离有关，距离越远光照强度越小；反之越大。 3.由二，四组数据知道，当光照强度达到一千以上时，会产生刺眼感觉，给人不舒服的感觉，这时需要拉窗帘遮蔽阳光，以减少太阳的直射，这样既可以防止紫外线，也会保护眼睛，才不会影响学习环境。 4.从数据得知，由于受外界自热光源影响，窗户边光照强度比远离窗户的光照强度大，所以平时大家尽量选择光线好点的地方学习，不仅对眼睛好，同时也能提高学习效率。杨乐天 第三组的实验环境是人工照明就是把教室的全部窗帘关上，只开全部的灯或者开一三五排的灯。第四组的实验环境是把灯和窗帘全部打开。由第三和第四组的实验数据可以看出，当关上窗帘打开全部教室的灯的时候，教室里的照度大概都在300lx以上，在这种情况下是比较适合学习的。当只开一三五排的灯的时候，只有在二四排处的照度小于200lx。当把教室里的窗帘全部打开时而且打开全部灯的时候，即使是在教室的北面的照度也在500lx以上，对于我们工作和学习来说是非常充足的。因此在晴朗的白天，我们在教室学习室只要打开教室的窗帘就行没必要把灯也打开。