【摘 要】
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随着科技的不断进步,人工照明技术也得以迅速发展,为照明条件带来了巨大的改变。但近视的发病率也随之迅速增加,尤为严重的是,中小学生的近视率持续上升,学生近视已成为关系民族和国家未来的重大问题。教室作为学生主要学习场所,其光环境质量的好坏会对学生的视力健康、学习效率和生理节律等产生影响。教室光线主要来源于人工照明和天然采光,天然光有着人工照明不可比拟的优势。然而我国教室多采用侧窗采光,易造成照度不均和
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随着科技的不断进步,人工照明技术也得以迅速发展,为照明条件带来了巨大的改变。但近视的发病率也随之迅速增加,尤为严重的是,中小学生的近视率持续上升,学生近视已成为关系民族和国家未来的重大问题。教室作为学生主要学习场所,其光环境质量的好坏会对学生的视力健康、学习效率和生理节律等产生影响。教室光线主要来源于人工照明和天然采光,天然光有着人工照明不可比拟的优势。然而我国教室多采用侧窗采光,易造成照度不均和眩光现象,导致师生被迫关闭窗帘,转向人工照明,耗电量大,天然光有效利用率低。因此研究如何优化教室的天然光环境具有重要意义。本文通过文献阅读、现状调研和数值模拟等方法,以华南地区中小学教室为研究对象,以视觉舒适为目标,对教室侧窗采光进行优化研究,研究内容和成果如下:1)通过对华南地区中小学教室的光环境现状调研可知华南地区中小学教室大多采用单外廊双侧采光,朝向多朝南北,窗户较大,总窗地面积比约为0.24～0.35。建筑外立面遮阳措施不到位,使得当前教室天然光环境存在照度不均及眩光问题,尤以北外廊南采光教室更甚,这也是影响学生对教室天然光环境满意度的主要因素。2)对教室典型模型的初始天然光环境进行仿真模拟,眩光模拟的结果表明在靠近南侧窗后部视看黑板左侧的VG1视点眩光最为严重,可察觉程度以上（DGP≥0.35）的眩光全年时间占比达到60.47%,其中不可忍受（DGP≥0.45）眩光时间占比为34.63%。基于DGP指标,提出以“最不利眩光视点VG1各程度眩光全年时间占比和时间分布”来评价教室的眩光状况。3)从窗玻璃材料特性和遮阳设计两方面对教室的侧窗采光进行优化研究。结果表明增加玻璃的透过率会加重南向窗口采光过度的情况,可使VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比差值高达33%。在窗口设置遮阳可以有效地改善教室的天然光环境,在传统板式遮阳中综合遮阳的效果最佳,且遮阳板挑出长度是影响其效果的重要因素,最佳挑出长度为1.6m-1.8m,对应的VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比降低至1.56%;反光板对于眩光的改善效果比综合遮阳及百叶外遮阳差,其安装高度宜取2m-2.4m,最佳遮阳长度为1.4m-1.6m,内置板长达到0.5m后继续增加意义不大,VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比始终保持在19%左右;百叶外遮阳对眩光的控制效果较好,其叶片尺寸对遮阳效果几乎没有影响,而偏转角度是影响其效果的关键,最佳偏转角度为45°到60°,此时可将VG1视点可察觉程度以上的眩光时间占比控制在3%以下。本研究通过现状调研发掘当前教室光环境存在的主要问题,了解学生对光环境满意度的影响因素,进而采用数值模拟研究教室侧窗采光优化策略,为改善教室光环境,降低学生近视率,节约照明能耗提供理论指导。
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