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[關鍵詞]光效率 光源 顯色指數 照度
中圖分類號:TQ172.8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)27-0079-01
一、 前言
照明設計是工程設計的重要組成部分,根據實際環境的差異以及場所不同的用途,照明設計有著較大的區別,本文分析不同場所照明設計的特點,是不同場所有更加合理的照明設計方案。
工廠照明中主要設計場所為:
2、車間照明
3、輔助用房(管理用房、小型配件室等)照明
二、 不同光源的比較
目前照明系統中常用光源有:白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈,金鹵燈、無極燈、LED燈,它們各自的性能、壽命、使用情況對比參照下表。
三、不同場所光源的選擇
1. 廠區及道路照明
廠區及道路照明采用的主要燈具有路燈及高桿燈,主要為本工程場區及道路部分照明,對于所采用的光源,根據《城市道路照明設計標準》CJJ 45-2006 中的要求并結合實際使用環境,道路照明應采用高光效氣體放電燈,不應采用白熾燈。
具體光源的選擇應符合下列規定:
a、快速路和對顏色識別要求不高的市郊道路宜采用低壓鈉燈或高壓鈉燈;
b、主干路和次干路宜采用高壓鈉燈;
c、支路和居住區道路,宜采用小功率高壓鈉燈或小功率高壓汞燈;
d、市中心、商業中心等個別對顏色識別要求較高的街道必要時可采用金屬鹵化物燈或中顯色型、高顯色型高壓鈉燈。
由于廠區及道路對顯色性沒有要求,因此可采用高壓鈉燈,相比于其它類型光源,高壓鈉燈穿透性強,適合于室外沒有反光的區域,且高壓鈉燈具有技術成熟、價格低廉等優點。
2 .車間照明
對于大面積的室內廠房,這類空間對照度及顯色性均有一定要求,因此,光源的選擇可考慮選用高壓鈉燈、金鹵燈或無極燈,下表為此三種光源的比較。
通過上表對不同燈具的性能對比,車間內光源一般采用高壓鈉燈、金鹵燈,因為較慢的啟動時間對車間照明不會有什么不良影響,而變電室、消防水泵房等對啟動時間有要求的地方可采用無極燈。
3. 輔助用房(管理用房、小型配件室等)照明
對于面積較小高度較低的輔助用房,此類房間光源可采用熒光燈,即符合節能、方便使用的原則,又能滿足照度等的相關要求。
三、 照度計算
根據照明標準進行照度計算,是建筑照明設計的步驟之一。下面介紹照度計算中較常用的利用系數法。
從光源發出的總光通F0,除在燈罩內損失了一部分之外,射入室內空間的光通,一部分直達工作面,形成直射光通量Fd;另一部分射到室內其他表面上,經過一次或多次反射才達到工作面上,形成反射光通量Fρ。射到工作面上的有用光通Fu為:
四、結束語
伴隨經濟社會的不斷發展,不同場所對照明的要求趨于個性化、多樣化;照明設備自身也向著節能、環保等發向發展。我們在設計中應認真分析不同場所對照明的具體要求,在滿足照度要求的基礎上,充分考慮節能、環保在照明設計中的體現以及相關場所的特殊要求,順利完成設計工作。
參考文獻
[1] GB 50034-2004,建筑照明設計標準.
[2] CJJ 45-2006,城市道路照明設計標準.
[3] 照明設計手冊(第二版).
[4] 劉沁等.綠色照明設計中照度計算的解析方法.照明工程學報.2010年12月.
關鍵詞:道路照明Cosmo照明系統節能
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A 文章編號:
1.烏魯木齊道路照明現狀
烏魯木齊是新疆維吾爾族自治區的首府,是全疆政治、經濟、文化的中心,中國西部對外開放的重要門戶,新歐亞大陸橋中國西段的橋頭堡,地處亞洲大陸地理中心,是歐亞大陸中部重要的都市。截至2011年底,全市共擁有道路照明路燈94685盞,均為高壓鈉燈。其中,400W 13614盞、250W 310714盞、150W 50000盞,耗電總功率約為24856 KW。
目前,全市有相當一部分使用中的高壓鈉燈因運行年限較長,光衰嚴重,且由于燈具的密封性差,造成大量灰塵進入燈腔,燈具老化嚴重,透光性差,實際照度已遠達不到國家道路照明標準的要求。另一方面,由于燈具老化正在不斷地增加能耗,電源線路負荷過大,電壓壓降大,增加了燈具的故障率,造成了很大的能源以及人力物力的浪費。
2.烏魯木齊道路照明節能改造的必要性
2.1道路照明節能改造是照明技術發展的必然趨勢
從世界范圍來看,道路照明光源的發展經歷了四個時代。第一代是愛迪生發明的白熾燈,是人類從漫長的火光照明時代進入了電氣照明時代;第二代是始于上世紀40年代的熒光燈和低壓鈉燈,都是低氣壓放電燈,尺寸大,配光差,光效一般或光譜單一;第三代是始于60年代的高壓汞燈和高壓鈉燈,具有較好的光效和配光性能,長時期內都是道路照明的主角,其間,金鹵燈只是少量地用在一些特殊場合,主要受限于其光效、壽命、穩定性等因素;第四代是近年來發展較快的以無極燈、LED、Cosmo(納米陶瓷)等新型光源為代表的節能產品,將取代傳統照明光源,角逐綠色照明市場。
2.2道路照明節能改造是節能環保的客觀要求
住房和城鄉建設部的《“十二五”城市綠色照明規劃綱要》明確提出要推廣高效照明產品,加快城市照明節能改造,以2010年年底為基數,到“十二五”期末城市照明節電率達到15%。
2.3道路照明節能改造是照明設施總量迅猛增長的現實需要
隨著城市建設步伐的加速,烏魯木齊市道路照明設施逐年迅猛增長,而財政撥付的維護資金遠遠無法滿足設施總量增長的需求。與此同時,專業技術人員和機械設備相對匱乏,而現有燈具故障率較高,現行的道路照明運行管理模式遭遇發展瓶頸。
3.烏魯木齊道路照明節能改造探析
3.1節能改造的原則
(1)達到《城市道路照明設計標準》( CJJ 45-2006),節能不減亮。
(2)奉行綠色照明理念,選用高光效、長壽命、低耗能光源,減少照明燈具生命周期內的污染物排放,節約能源,提供舒適、愉悅、安全的高品質照明環境。
(3)爭取經濟效益、社會效益、環境效益最大化。
3.2光源的選取
目前具有競爭力的第四代光源主要有無極燈、LED、Cosmo(納米陶瓷)等新型光源。無極燈主要適用于工廠車間、學校教室、圖書館、溫室蔬菜植物棚、禮堂大廳、會議室、大型商場天花板、很高的廠房、運動場、隧道、交通復雜地帶、地鐵站、火車店危險地域或照明下水燈、城市亮化泛光照明、景觀綠化照明等場所。本文作者在《LED光源在城市綠色照明工程中的應用》一文中經過論述得出,目前LED光源尚不適用于城市道路照明,而是較多地應用于景觀照明。因此,本文重點介紹Cosmo照明系統在烏魯木齊市道路照明節能改造中的應用。
Cosmo照明系統又稱為納米陶瓷高效節能路燈,是結合納米光學技術及Cosmo高效光源和專用智能控制電源開發的新一代綠色節能路燈,比普通高壓鈉燈節能60%以上,比LED路燈節能10%以上,可完全替換現在全系列普通高壓鈉燈產品。其特點如下:
(1)光源
Cosmo光效達118 lm/w,色溫為2800K,光色為暖白光,顯色性達到85%,有良好的透霧性,和相同功率的普通高壓鈉燈相比,亮度提高40%以上,可顯著提高舒適度。Cosmo光源壽命長達30000小時以上,壽命期內光衰小。
(2)反光
納米反光器為高溫多層真空納米材質,加上合理的光學設計,光利用率高,反光率可達95%以上;獨特的無暗區光學設計,照射面為矩形,比傳統路燈的照射范圍廣且均勻。
(3)智能控制器
突出的三段光設計可人性化自動調解功率,前5小時正常點燈,后半夜則降低輸出功率。根據目前在烏魯木齊市調查證明,當凌晨1點過后,人少照度高,適當降低照明功率40%左右,對正常照明影響甚微。三段式調光功能,在前半夜人多車多時照度100%供應,而下半夜照度降低以60%供應,可達到60%以上最大節電效果。廣泛適用于快速路、城市道路等的節能改造。
(4)燈具
納米陶瓷高效節能路燈具耐候性,工作環境溫度在-40℃—+50℃;有很好的密封設計,保證燈具長期高效照明。
3.3節能改造方案
將Cosmo照明系統替換原有的傳統光源高壓鈉燈,詳見表1。
表1 Cosmo照明系統替換高壓鈉燈數據統計
將210WCosmo燈具與400W高壓鈉燈進行性能比較,詳見表2。
表2210 W Cosmo照明系統與400W高壓鈉燈特性對比
經對比分析可見,Cosmo系統在穩定性、節能性、顯色性等諸多方面的優勢顯著。
3.4節電效果分析
(1)現有高壓鈉燈總功率
400W高壓鈉燈實際功率480W,共13614盞;250W高壓鈉燈實際功率300W,共31071盞;150W高壓鈉燈實際功率180W,50000盞。經計算,總運行功率為24856kW。
(2)Cosmo照明系統總功率
210WCosmo燈調光實際平均功率182W,共13614盞;150WCosmo燈調光實際平均功率120W,共31071盞;90WCosmo燈調光實際平均功率68W,共50000盞。經計算,總運行功率為9606 kW。
(3)節電率
節電率=(24856kW-9606 kW)/24856 kW=61.3%
由此可見,由Cosmo照明系統替代現有高壓鈉燈節能效果顯著。
3.5運行模式
關鍵詞:照明;原則;光源;節能設計
中圖分類號:TM923 文獻標識碼:A
照明設計原則
1.照明的質量要求
設計者除了掌握照明質量的基本因素之外,還要熟悉各類建筑物的使用功能和照明要求,因此需要進行調查研究、積累資料。對于特殊照明,需由建設單位的使用者提出要求,作為設計依據。尤其是應按規程要求,注意設置應急照明、事故照明、疏散誘導標志等。
2.光源的選擇原則
(1)滿足使用場所對顯色指數要求,并考慮色表。
(2)考慮節能,力求選擇高效光源。
(3)考慮限制眩光,開關頻率程度等因素。
3.燈具的選擇原則
(1)與光源配套
(2)按懸掛高度和房間的室空比選擇適應的光分布燈具
(3)按環境條件選擇相應防護等級的燈具。
(4)按建筑裝飾要求選擇相應的燈具造型與之相協調。
(5)根據限制直接眩光和光幕反射等要求,選擇燈具的避光角和表面亮度。
4.照明方式的選擇原則
(1)一般照明
為在整個場地或場地的特殊局部的需要所設置的照度基本上均勻的照明,稱為一般照明,而后者又常稱為分區一般照明。一般照明由若干燈具對稱均勻排列而成,它可獲得較均勻的水平照度。對于工作位置密度很大而對光照方向無特殊要求或受條件限制不適宜裝設局照明的場所,可只單獨設一般照明,如公司、體育館和教室等。它的優點是在工作表面和整個視野范圍內,具有較佳的亮度對比;可采用高效大功率的燈泡,因而照明裝置數量少,投資費用較小。
(2)局部照明
局部照明是為了滿足某些部位的特殊需要而設置的固定或移動的照明。它只照亮一個有限的工作區。其優點是開閉靈活方便,并能有效地突出對象,一般在下列情況時應采用局部照明:①局部區域需要有較高照度;②由于遮擋而使一般照明照射不到的某些部位;③視功能降低的人需要有較高的照度;④需要減少工作區內的反射眩光;⑤為加強某方向的燈光增強實體感時。
(3)混合照明
由一般照明和局部照明組成的照明方式,稱為混合照明。對于工作位置需要有較高照度并對照射方向有特殊要求的場所,應采用混合照明。混合照明的優點是:可以在工作面(平面、垂直面或傾斜表面)上,甚至在工作的內腔里獲得較高的照度,并易于改善光色,減少裝置功率和節約運行費用。混合照明中的一般照明照度,應按該等級混合照明照度的5%~10%選取,但不宜低于30lx。
5.照明種類的選擇原則
照明種類:按光照形式的不同分類分為:直接照明、半直接照明、均勻漫射照明、半間接照明、間接照明、定向照明、重點照明、漫射照明和泛光照明。
按照明用途的不用分類分為:正常照明、應急照明(包括疏散照明、安全照明、備用照明)、值班照明、警衛照明和障礙照明五種。
照明種類的選擇原則:
(1)工作場所均應設置正常照明。正常照明是電氣照明設計中的主要內容。
(2)在正常照明因故障熄滅后,對需要確保正常工作或者活動繼續進行的場所,當裝備用照明。
(3)在正常照明因故障熄滅后,對需要確保處于危險之中的人員安全場所,應裝設安全照明。
(4)在正常照明因故障熄滅后,在事故情況下為確保人員安全撤離的出口和通道,應裝設疏散照明。
二、照度的計算
照度計算是民用建筑電氣設計過程中必不可少的重要環節。照度計算方法有利用系數法和逐點計算法兩大類:
1.利用系數法:
利用系數法計算平均照度的基本公式:
式中 ——工作面上的平均照度,;
——光源的光通量,;
——光源數量;
——利用系數;
——工作面面積;
——燈具的維護系數。
逐點計算法:
照明實用計算公式:
——每個燈具中光源的總光通量();
——補償系數;
——某點的水平照度();
——各燈具所產生的假設水平照度總和()。
三、光源在電氣照明中的應用分析
1. 白熾燈
照明設計時,應盡量減少白熾燈的使用量。因為大部分白熾燈會把消耗能量中的90%轉化成無用的熱能,只少于10%的能量會成為光。頻繁開關,對于要求瞬時啟動和連續調光的場所、防止電磁干擾要求嚴格的場所及照明時間較短的場所可以選用白熾燈外,其他情況下室內外照明不應采用普通白熾燈。而世界很多國家也制定了傳統白熾燈退出市場的時間表。隨著白熾燈逐漸退出照明的歷史舞臺,更節能環保的光源不斷出現。
2. 熒光燈及高強度氣體放電燈
2.1 熒光燈
熒光燈是應用最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結構簡單、光效高、發光柔和、壽命長等優點,是首選的高效節能光源。
(1)緊湊型熒光燈。推薦采用緊湊型熒光燈取代普通白熾燈。緊湊型熒光燈可以和鎮流器(電子式)連接在一起,組成一體化的整體型燈。它集中了白熾燈和熒光燈的優點,具有光效高,壽命長,顯色性好,節能,使用方便,可以與普通白熾燈直接替換,適用于家庭、賓館、營業廳、室外照明等。但需注意的是環境溫度過低會影響緊湊型熒光燈的啟動和使用壽命,所以在冬季寒冷地區不應把緊湊型熒光燈作為室外基礎照明光源使用。
(2)管型熒光燈。推薦采用三基色細管徑熒光燈,如:直徑為26mm的T8型和直徑為16mm的T5型等。熒光燈主要用于層高4m以下的房問,如辦公室、商場、教室、公共場所等。三基色細管徑熒光燈具有光效高、壽命長、顯色性好的特點。
(3)無極熒光燈。高效、節能、無頻閃,護眼環保,可調光,功率因數高,壽命長,是一種較為理想的節能環保光源。適應各類工廠和民用設施照明。但無極燈是靠大功率“微波”激發熒光粉工作的,發生器發出超大功率的電磁波形成電磁干擾,所以不適合防止電磁干擾要求嚴格的場所。
2.2 高強度氣體放電燈
(1)金屬鹵化物燈
金屬鹵化物燈是在高壓汞燈基礎上添加各種金屬鹵化物制成的第三代光源。照明采用鈧鈉型金屬鹵化物燈,金鹵燈具有發光效率高、顯色性能好、壽命長等特點,是一種接近日光色的節能新光源,顯色性相對較高,更適宜于對照明質量、照度水平有較高要求的場所,如體育館、比賽場地等。
(2)高壓鈉燈
光效較高,價格較低, 耗電少、壽命長,顯色性較差, 但其透霧能力強和不誘蟲等優點使之廣泛應用于道路、高速公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、街道交匯處等。
2.3 選擇符合規范要求的節能燈具及鎮流器
(1)高效的燈具
既要合理選用高效光源,同時也要選用高效燈具。燈具的選用應符合下列規定:
①熒光燈:開敞式燈具效率不宜低于0.75,裝有遮光格柵的不低于0.6。
②高強度氣體放電燈:開敞式燈具效率不宜低于0.75,裝有遮光格柵的不低于0.6。
(2)選擇正確的鎮流器
氣體放電燈的鎮流器主要分兩大類:電子式鎮流器和電感鎮流器。
①采用電子鎮流器,使燈管在高頻條件下工作,可提高燈管光效和降低鎮流器自身損耗,有利于節能,并且發光穩定,消除了頻閃和噪聲,有利于提高燈管壽命。
②自鎮流熒光燈應配用電子鎮流器,T8細管徑熒光燈可配節能電感式鎮流器或電子鎮流器;T5細管徑熒光燈配電子鎮流器。
電感式鎮流器應選用節能型, 普通電感鎮流器自身功率的損耗約占燈功率的20%,采用節能型電感鎮流器可降低鎮流器功耗,使燈具的總輸入功率下降10%。
③高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應配用節能型電感鎮流器。
(3)氣體放電燈具有負的伏安特性,所以必須串聯鎮流器工作,通常的電感鎮流器功耗大,可達到燈本身消耗功率的10%以上,且功率因數為50%左右。通常情況為在每支燈上并聯電容進行補償使功率因素提高到85%以上。
3.LED燈
LED光源就是發光二極管(LED)為發光體的光源,其低能耗,能量轉化效率非常高,理論上可以達到白熾燈的10%的能耗,LED相比熒光燈也可以達到50%的節能效果。節能效果顯著,這對能源緊張的中國來說,無疑具有十分重要的意義。而壽命長,光色純正,防潮、抗震動等優點使得LED光源具有很大的優勢。由于典型的LED的光譜范圍都比較窄,因此,LED可以隨意進行多樣化搭配組合,提別適用于裝飾燈方面;而LED 使用低壓電源,供電電壓在 6-24V 之間,而其外部多采用環氧樹脂來保護,所以密封性能和抗沖擊的性能都很好,不容易損壞,這使之成為優良的水下照明光源。
四、電氣照明系統的節能設計
1.充分利用天然光源
照明節能工程中的一個較為主要的內容是如何充分利用天然光源。隨著人們對能源和環境保護的日益關注,建筑物中如何充分利用天然光源來節約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節能的實施工程中,應當充分加以利用,制定建筑物的采光標準,確定采光方式,將采光方式,將采光和照明有機地結合起來。白天盡可能地利用天然光源,使建筑物內獲得穩定的光照條件。同時,室內引入陽光,既能大大節約照明能耗,亦有助于提高室內溫度,對于降低建筑能耗也具有重要的現實意義。
2.采用高效節能光源
在滿足照明質量的前提下,應選用細管徑直管熒光燈、緊湊型熒光燈。對燈具懸掛位置較高的場所的一般照明,宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈或鎮流高壓熒光汞燈,其綜合費用低、視覺質量高,同時也節約能源。除特殊情況外,不宜采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈,燈具懸掛位置較低的場所照明宜采用熒光燈。
3.根據照明部位的燈光布置形式和環境條件
選擇合適的照明控制方式房間有多列燈具時,按與側窗平行控制;生產場所按車間、工段、工序分組控制;電化教室、會議室、報告廳等場所,按靠近或遠離講臺分組控制。建筑科技的飛速發展,讓燈具的控制方式更加個性化、人性化、智能化,例如,人體感應或動靜感應開關,智能化面板開關等新的控制方式逐步進入到我們的身邊。
結束語
隨著社會的不斷發展與進步,照明技術越來越先進,并且體現了綠色的概念,從中貫穿這節約的思想。因此,在設計中應當合理地綜合運用各種節能措施,可以有效的提高照明設計中地節能效果。
參考文獻:
關鍵詞:電氣設計照明 節能 措施
我國是能源消費大國,能源相對短缺,而能源浪費卻相當嚴重。同時節約能源,保護環境,又是我國長期的重大方針。在現如今大肆宣揚節能減排的背景下,照明節能被人們推到了風口浪尖。數據顯示,2010年年底,全國2.7萬億千瓦時用電量中,照明用電量已超過3000億千瓦時,占到全國總用電量約12%,而這個數據是2008年的兩倍,并以每年30%的速度繼續增長,所以照明節能迫在眉睫。
國標《建筑照明設計標準》GB50034-2004中“照明節能評價”一節規定了以照明功率密度值作為照明節能的評價指標,這個指標是指單位面積上的照明安裝功率(包括光源、鎮流器或變壓器)來計算,單位是W/。在進行照明設計時,所選照明方案除滿足照度要求時,還需校核功率密度值的要求。照明節能設計和應用可以從充分利用天然光、合理的選擇電氣控制開關、選擇合理的光源、選擇高效性能的電氣附件、積極推廣使用新型光源、加裝照明系統節能電器等六方面入手。
1、 充分利用天然光
太陽能是取之不盡、用之不竭的能源。充分利用太陽能可節能和環保。
1、1 在設計中電氣設計人員應多與建筑專業溝通配合,做到充分合理的利用自然光使之與室內人工照明有機結合,從而大大節約人工照明。
1、2 根據光電效應將太陽能直接變成電能供照明使用。目前有些住宅小區和公共建筑的庭院照明,景觀照明和樓梯間的公共照明已經采用了這種技術,在道路照明上也有應用。
2、 合理的選擇電氣控制開關
2、1 國標《住宅設計規范》GB50096-1999中6.5.3規定住宅的公共部位應設人工照明,除高層住宅的電梯廳和應急照明外,均應采用節能自熄開關。同時《住宅建筑規范》GB50368-2005中8.5.3規定當應急照明在采用節能自熄開關控制時,必須采取應急時自動點亮的措施。設計時如果應急照明采用節能自熄開關控制,同時應急時燈具強制點亮,這樣既可以減少了很多不必要的線路同時也避免了住宅公共部分的長明燈問題。
2、 2根據照明使用頻繁程度,可采取分區控制燈光或適當增加照明開關
點。對病房、臥室、客廳等床點位置及餐廳、酒吧、舞廳,可考慮設置 調光開關;旅店客房采用節電鑰匙開關;公共場所及室外照明可采用程序控制式光電自控裝置;路燈宜分組控制,推薦采用夜間節能控制方式;走道、樓梯、雨蓬、衛生間及其他人員停留時間較短可設置定時開關。
3、 選擇合理的光源
在照明設計時,應根據不同的使用場合,選用不同的節能高效的光源。
3、1白熾燈
照明設計時,應盡量減少白熾燈的使用量。一般情況下,室內外照明不
應采用普通白熾燈。但不能完全取消,這是因為白熾燈沒有電磁干擾,便于調節, 適合頻繁開關,對于要求瞬時啟動和連續調光的場所、防止電磁干擾要求嚴格的場所及照明時間較短的場所是可以選用的光源。
3、2 熒光燈
熒光燈是應用最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結構簡單、光效高、發光柔和、壽命長等優點,是首選的高效節能光源。
3.2.1 緊湊型熒光燈。緊湊型熒光燈可以和鎮流器(電子式)連接在一起,組成一體化的整體型燈。它集中了白熾燈和熒光燈的優點,具有光效高,壽命長,顯色性好,節能,使用方便,可以與普通白熾燈直接替換,適用于家庭、賓館、營業廳等。
3.2.2 管型熒光燈。推薦采用三基色細管徑熒光燈,如:直徑為26mm的T8型和直徑為16mm的T5型等。熒光燈主要用于層高4m以下的房問,如辦公室、商場、教室、公共場所等。三基色細管徑熒光燈具有光效高、壽命長、顯色性好的特點。
3.2.3 無極熒光燈。高效、節能、無頻閃,護眼環保,可調光,功率因數高,壽命長,是一種較為理想的節能環保光源。適應各類工廠和民用設施照明。
3.3 高強度氣體放電燈
各種規格的金屬鹵化物燈和高壓鈉燈由于具有光效高、壽命長的特點,應用于高度大于4.5m的各種場所,如機場、港口、道路、體育場館、大型工業車間、地鐵站等。金屬鹵化物燈顯色性相對較高,更適宜于對照明質量、照度水平有較高要求的場所,如體育館、比賽場地等。高壓鈉燈光效較高,價格較低,顯色性較差,適用于對顯色性要求不高的場所。
4、選擇高效性能的電氣附件
熒光燈用電感鎮流器一般功率為燈管額定功率的20%,高強度氣體
電燈(HD)的鎮流器功率為額定功率的15%~16%。而電子鎮流器與電感鎮流器相比較。具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優點。比電感鎮流器節電10%以上,其本身功耗也比電感鎮流器降低50%~75%,綜合電輸入功率降低18%~23%,節電效果顯著。
5、 積極推廣使用新型光源
談到積極推廣使用新型光源節能產品當屬LED照明產品。發光二極
(LED)被稱為“綠色光源”,白光LD理論發光光效可達200lm/w,目前實驗室里已經達到100lm/w,50lm/w,的產品已經進入市場,較同等亮度的白熾等耗電量減少約80%,節電潛力巨大。LED燈在北京奧運會及上海世博會上早已大顯身手。
6、 加裝照明系統節能電器
目前國內外都大力推廣照明節電器,在現在照明系統上加裝節電控制設備。國內市場上的照明節能設備很多,其中照明控制節電裝置所占比例最大。
建筑電氣的節能潛力很大,作為設計人員應在設計中精心考慮各種可行
的技術措施。同時,在選用節能的新設備時,應具體了解其原理、性能、
效果,從技術、經濟上進行比較后,再合理選定節能設備。但是單單從建
關鍵詞:情境教學;光源與照明;教學方法
Application of situational approach in light source and lighting professional teaching
Yang Guanghua1, Niu Pingjuan1, Li Yulan2, Fu Xiansong1
1.Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387, China; 2.Academy of Military Transportation, Tianjin, 300161, China
Abstract: Lamps and lighting professional is a comprehensive disciplinary that include knowledge about electronic and electrical, mechanical, thermal, and industrial design and other subjects, and its industrial products are widely used in people's working lives. Making enterprises’ demand for talent as a starting point, with situational approach, students can be taught intuitively by using DIAlux and other design software about the indoor lighting, square lighting, museum lighting, hotels, other multi-scene lighting and road lighting, and risen from intuitive to the theoretical range. It is completed at last to integrate with the conscious and unconscious learning, leading and learning by self, rational learning and perceptual learning, to improve teaching methods and teaching effectiveness.
Key words: situational teaching; light source and lighting; teaching methods
隨著我國經濟快速發展,生活水平不斷提升,人們對物質及文化的審美要求也日益提高。以燈具為代表的光源照明在人們的學習、工作、生活中得到普遍應用,在汽車、道路及景觀照明方面也有著舉足輕重的作用。在為人們生活提供方便的同時,各類光源也為室內外環境增添了美麗的景觀和色彩。由于照明光源的使用需求較大,應用領域及環境復雜,涉及知識非常廣泛,在實際設計及使用過程中需要有專業的知識才能使其在安全、可靠、舒適方面得到保障。光源與照明專業就是學習如何利用及制備傳統光源,創新性地制備和利用新型光源的專業,通過學習,學生能并把恰當的光源應用到各個領域,能夠使照明達到節能、環保、健康、安全及美觀的要求。它是國際上是非常重要的專業,并形成了非常龐雜的產業集群。
在現代社會的生活及工作中,人們自小到大都在接觸光源及照明,包括白熾燈、熒光燈、金鹵燈、鈉燈、汞燈以及LED光源等,對光源與照明的基本應用非常熟悉。然而如果沒有經過系統的理論分析及學習,本專業的學生很難較好地把握理論與應用之間的轉換關系,提升設計及應用水平,妥善處理實際應用中包括光健康、光污染等問題。情景教學法的應用對于光源與照明專業教學有著特殊的意義,可以把學生帶入到豐富的多場景照明環境中,直接感受各種燈具的應用、各種使用場所的布局和結構、各種裝飾材料的組合關系,加深對專業課程內容的理解,完成理論和實踐的對接,同時在此基礎上進行創新和改進。筆者對情景教學法在光源與照明專業教學過程中的應用進行了一系列研究。
1 情境教學法
情緒心理學研究表明,個體的情感對認知活動至少有動力、強化和調節3方面的功能。動力功能是指情感對認知活動的增加或減少的效能,即健康的、積極的情感對認知活動起積極的發動和促進作用;消極的不健康的情緒對認知活動起阻礙和抑制作用。情境教學法就是要在教學過程中引起學生積極的、健康的情感體驗,提高學生對學習的積極性,使學習活動成為學生主動進行的、快樂的事情。情境教學法要求創設的情境要讓學生感到輕松愉快、心平氣和、耳目一新,促進學生心理活動的展開和深入進行[1-3]。
從方法論看,情境教學是利用反映論的原理,根據客觀存在對人們的主觀意識進行作用來進行的教學方式。教學內容以直觀形象的方式進入學生的意識之中,意識是客觀存在的反映。由于情境教學所創設的情境是人為有意識創設并經過優化的,有利于學生學習和認知。這種經過優化的客觀情境,在教師語言的引導下,使學生置身于特定的情境中,不僅影響學生的認知心理,而且調動學生情感主動參與學習,從而引起學生本身的自我認知活動。情境教學法的一個本質特征是激發學生的情感,以此推動學生認知活動的進行。與之相區別的是,演示教學法只限于把實物、教具呈現給學生,或者教師簡單地做示范實驗,雖然也有直觀的作用,但僅有實物直觀的展現效果。
光源及照明專業主要內容包括白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓氣體放電燈、低壓鈉燈、大功率LED等光源與燈具的教學,還包括室內照明、道路照明、景觀照明、演藝照明、汽車電子照明等照明場所及情境教學,實踐性強。運用情境教學法,以實物、圖片、場景視頻、現場情境等多種方式進行展示,并且伴有教師的特定講解,會增進學生的情感體驗,促進學生產生積極學習的健康情緒,從而對課程教學效果有顯著的提高作用。
2 應用方法及程序
2.1 DIAlux軟件及半導體照明
在光源及照明學習中,運用DIAlux等照明設計軟件進行照明場景設計,具有非常好的觀察便利性以及設計方便性。DIAlux是一款燈光照明設計軟件,可免費獲得,適用于所有燈具廠家提供的燈具(如圖1所示)。DIAlux也是當今市場上最具功效的照明計算軟件,它能滿足目前所有照明設計及計算的要求。此外,專業的照明設計軟件還有:AGI 32,Light Star,Lumen micro,Autolux及Inspire等。
圖1
在照明應用中,除了傳統照明之外,半導體照明是目前最重要的新型節能光源,已經進入銷售及應用,在背光照明、便攜照明以及室內外照明方面均已占據一定市場份額,和熒光燈一起成為主要照明光源。在照明環境中,如何充分考慮這些新型光源的特點、相互代替性以及新的燈具及環境搭配等問題,都需要教師在教學中深入講解,如果能配合情境進行深入講解,教學效果將有大幅度的提高。
2.2 照明設計要求與企業實際分析
為了服務企業,培養應用型中高工程技術人才,照明專業課程教學內容應與企業需求相適應,為此,我們專程到全國各地的一些企業和公司進行調研。調研中發現,現代照明中所用的燈具種類型號非常多,在某一情境下可供選擇的燈具不可勝數。對于一個公司來說,燈具的設計除滿足照明中的安全可靠、長壽命、照度、色溫、顯色性等基本需要之外,還應考慮安裝的方便性、造型的美觀性、受眾的特別關注點、燈具材料的新穎實用性以及節能環保等諸多特點。尤其需要關注的是創新,以人為本、人文關懷的精神必須體現在產品設計之中,從而提升環境與人之間的親密度,最終提升產品的附加值。
在調研中發現,燈具制造企業最為關注的是燈具材料、燈具造型、光型設計以及與環境相匹配的材料光學反射特性。學生由于缺少工作經驗及實踐,需要在教學過程中加強這些方面的培養。
2.3 情境法教學法的應用
照明應用中有許多不同的情境,需要分別創設情境,通常歸納為以下幾種:
2.3.1 家居及工作間生活展現情境
室內照明中最主要的應用為家居照明和寫字樓照明,這兩類室內照明需要考慮不同的情境。家居照明分小、中、別墅等不同戶型,側重點根據主人喜愛的風格決定,更多的是溫馨安適;寫字樓等室內照明屬于工作照明,主要以肅穆冷靜為出發點。室內照明的設計把在現場的人們帶入相應的場景,或為放松,或為緊張集中精力,從而能夠更好的生活和工作。從這些照明場景中選取一些典型場景,采用不同照明燈具進行照明,作為學生觀察的客體,并配以教師語言的描繪,把這些情境展現在學生眼前,增加學生對情境的基本認識,教師再加以適當引導就可以增加學生的設計視野。
2.3.2 廣場照明景觀演示情境
設計廣場及宏大的場所照明需要廣闊的思維,應以主要建筑物為中心,設計必要的輔助背景,考慮到白天及夜晚的不同,形成白天風格的統一性和整體性,夜晚景觀則以輪廓性為主,從而演示某一特定場所情境。由于情境的場景通常較大,需要分析光源的應用種類、人們的生活習慣以及廣場的應用性質,一般以大功率的高壓氣體放電燈輔以局部照明的LED光源,從主要照明和背景照明入手,構建演示情境,激起學生廣遠的聯想。
2.3.3 博物館再現情境
以博物館及畫廊等為代表的靜態照明情境以靜態美為主,表現出歷史、自然、內涵、時間的凝滯等概念。在這種情境中,豐富的光線表現是展示形象的主要手段,在課堂上用計算機軟件再現實際及仿真情境,實際上是把照明設計內容形象化,并隨之塑造個人的設計風格。
2.3.4 飯店酒吧情境
隨著時代的進步,人們對于生活的追求更加豐富多彩,不同的生活節奏和交流需要不同的場景。中國人有著特定的文化,通常以餐飲時的交流為商業交流的主要方式,這時的照明設計以富麗堂皇、風格獨特的文化格調,配以輔助的照明,使人處于放松及舒適的情境。由于與西方交流的增加,以私人交流隱私為主的酒吧等也在逐漸增加,這種情境下更多注重安靜、隱私、不同空間的隔絕和共享,給人以文雅的感覺。這些情境的照明更多地需要LED的多色照明輔助,需要情境的表現力。
2.3.5 演藝表演情境
舞臺表演中需要更多呈現動態的效果,通常需要輔以不同的光影表現力,此外還需要音樂音響的配合。音樂的語言是微妙的,也是強烈的,給人以豐富的美感,往往使人心馳神往。它以特有的旋律、節奏,塑造出音樂形象,把聽者帶到特有的意境中。而用計算機控制的燈光照明與音樂配合,一起渲染藝術表現情境。在這種情境中,最為關鍵的是選取的樂曲與不同照明在基調上、意境上以及情境的發展上要對應、協調。這種動態表現需要更為精妙的燈光照明配合,所以需要非常復雜的位置配光以及不同功率照度的光源。由于演藝劇目多種多樣,所以照明表現也應給予具體配合,要求教師在教授課程內容時必須能夠呈現出多種表演情境,從而使學生能夠對演藝照明情境有更為深刻的把握,也對舞臺照明的復雜要求有深入的了解,從而很自然地加深內心的體驗。
2.3.6 道路、工廠等公共照明情境
道路及工廠照明更多的是強調安全性、高效性以及節省成本等特點,這些情境與以上情境不同,其主要目的在于客觀、簡易、夠用,不需要更多的表現力。因此,在這些情境教學中更多的是考慮照明標準規定,包括國際國內的相關標準,必須詳細分析照明標準要求,并用相應軟件仿真,通過情境教學方法表現出來,使學生深刻理解相應的照明標準的設計原因及目的。在情境設計過程中,把各種相應光源分別表現出來,運用這種直觀手段,再輔以教師語言描繪,對學生的認知活動起到一定的導向性作用。語言描繪提高了感知的效應,情境展現更加鮮明,并且帶著感彩作用于學生的感官,使學生主觀的感受得到增強。
3 照明情境教學需要考慮的相關原則
為了更好地使照明理論和情境教學相結合,需要考慮以下應用原則[4-6]:
3.1 有意識與無意識統一原則
人的認知規律要求我們在教學中需要考慮到如何使學生集中精力,培養其刻苦學習和鉆研精神,使他們有意識地努力學習,還要分析如何調動情感、興趣、愿望及潛能等因素對智力活動的無意識促進作用。兩者統一在一起,會從兩個方面同時積極促進學生的學習,而情境教學在促進學生無意識學習方面具有非常好的影響力。無意識與有意識統一,就是一種精神的集中與輕松并存的狀態。人的學習思維與聯想既有秩序,又在自由馳騁,這就達成了情境教學追求的目標。
3.2 快樂學習原則
根據人們認知思維活動,其學習效率與心理激素水平是相關的。當教師在輕松情境或氣氛中引導學生學習時,能夠使學生展開聯想,提出問題找出創新點,從而完成學習的過程。照明設計中的情境教學能夠很好地促進學生學習過程中的鍛煉并最終達到目標,并且盡可能減輕其學習的心理負擔。
3.3 主導與自主并列原則
情境教學中需要考慮的是主體地位。在當前階段,可以安排部分時間以學生為主體,其余多數時間應該遵循以教師為主體的原則。以教學內容為主線,在完成理論及基礎內容講解后可以讓學生自由交流及探討,需要注意的是,必須考慮課程的性質以及學生的參與程度,不能放棄教師的主導而完全以學生為主體,在這一過程中既需要保持教師角色的權威性,又能保證學生的自主性。教學中以學生為主體,主要是考慮其學習接受能力,但這種學習是一種接收后慢慢消化的過程,大學的課程往往很難讓學生在課堂上完全掌握所學的內容,所以先主導后交流,先引導后自主是大學學習的教學主線。這意味著教師必須充分了解學生,學生也必須充分了解教師,彼此形成一種默契。教師在情境教學中從學生的實際出發,根據學生的基礎情況調整教學內容的難度,學生在教學中的自主性側重于培養學生的主動精神和創新精神。
4 結束語
光源與照明是一個新興的特色專業,具有時代感和傳統精神,它和生活及工作息息相關,要做好專業教學工作需要下大工夫,從多種有益的教學方法入手。根據這一專業的特點,應用情境教學能夠促進學生對光源及照明環境的認識,從感性上升到理性,從模糊轉變為精確和深刻,從喜歡到專業。應從快樂精神、主體精神及意識培養等幾個原則入手,加強學生對專業知識的深入學習和掌握。
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