阳面教室开灯时间长的奥秘

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  [摘 要]阳面教室开灯时间长的奥秘,主要是阳光直射比较严重。通过了解阳面教室的阳光照射程度、开灯时间等情况。进而找到解决的方法、对策。利用数字照度计测量不同情况下教室光照度。采用了实验和调查的研究方式和控制變量的科学研究方法。
  通过研究提出建议:教室內的灯管由横排控制改为纵向控制;学校的阴面教室可以不装窗帘、阳面的教室应该安装浅色薄窗帘;用百叶窗、遮阳棚、卷帘等代替布帘;理想教室模型。
  [关键词]阳面教室光照度 阳面教室阳光直射开灯时间 节能环保
  
  一、问题的提出
  
  我无意间发现了学校里的一个奇怪现象,阳面的教室常常白天拉上窗帘开灯,而且天气越晴朗,光照越好,阳面教室开灯时间就越长。是什么原因造成教室需要在白天开灯呢?如何才能解决这种浪费能源的现象呢?针对这一问题,我决定进行一次调查活动,并提出解决的方法。
  
  二、研究的主要内容和目的
  
  1 调查不同教室使用电灯、窗帘的时间和规律。
  2 测量不同天气、不同地理位置的教室的桌面光线照度情况。
  3 测量不同颜色、不同厚度的窗帘对光线的阻挡作用。
  4 寻找解决阳面教室白天开灯问题的方法和途径,并及时与学校沟通。
  
  三、研究方法及工作流程图
  
  1 实验测量
  使用兰泰1x-101型照度计,采用控制变量的方法进行实验,分别从位置、窗帘、天气等不同角度测量教室照度。
  2 访谈调查法
  与班级学生调查窗帘使用、阳光刺眼的问题。
  3 外出访谈法
  去建材超市的窗帘区,调查窗帘种类。
  4 控制变量法
  设计实验,如图1所示。
  
  四、实验测量结果与分析
  
  1 我校60%以上教室的光照度不达标,尤其是阳面教室
  我国的教室照明度按照国家要求,应该达到1501x。而现在国际标准早已经改为3001x,我国的照度标准早就应该提高了。通过连续一周的观测,测量早8点至晚5点的不同时刻的光照度。我发现每天有一半的教室光照度还不能达到我国光照标准150lx,而且阳面与阴面教室的光照度存在很大的差别(见图2)。从图中看到,早上阴面教室光照不足1501x,而阳面教室的照度已经达到450k左右,到了中午12点,阴面教室的照度符合标准了,但阳面教室的照度却达到了6501x左右,尤其是靠窗的桌面照度竟然高达50001x,这种光线下读书写字对眼睛的损害是极大的。靠窗的学生只能拉窗帘遮阳。到了晚上5点,阳面教室的照度还在1001x左右。但是阴面的照度就只有301x左右,必须开灯照明了。
  2 不同颜色、不同厚度的窗帘对阳光的阻挡作用有较大差异
  (1)校园中,教室的窗帘颜色不同,这可能会影响室内光照度。于是我进行了不同颜色的布料的透光度实验。实验数据如表1所示。
  从实验结果可以看出,白色窗帘、浅色窗帘是教室窗帘颜色的首选。
  (2)不同教室窗帘的厚度也有不同,这是否也关系到室内的采光呢?于是,我进行了相同布料不同厚度(层数)的调查实验。测量出的数据如表2所示。
  根据实验数据显示的结果,我还走访了宿舍、办公室、会议室、实验室等不同的地点,进行了观察和测量,我认为教室和办公室应该采用布料薄、颜色浅的窗帘。
  3 同一教室,不同位置的光照度差距大
  我分别在阳面、阴面的同一间教室里,对靠窗、不靠窗的两个位置进行了多次测量,根据测量结果,得到阳面教室不同位置的光照比较和阴面教室不同光照的比较,比较结果如图3所示。从图表上可以看出,在阳面教室中,不同位置的光照度差异巨大。靠窗的桌面照度最高达到70001x。是不靠窗桌面照度的10倍。阴面教室比阳面教室的差异要小得多,但也达到了3倍。
  
  
  
  4 目前我校阳面教室比阴面教室的开灯时间长、消耗的电能多
  统计比较数据结果显示,晴天时,阳面教室阻挡强烈阳光直射,一般需要开灯照明大约7个小时。而阴面教室只是早晚才开灯照明,时间大约为4个小时。阴天时,阳面教室大概需要照明3个小时,而阴面教室大概需要7个小时(图4)。以2009年为例,截止到11月20日,大兴环保局发布的官方消息称:已经完成全年241天的“蓝天白云”任务。若是按照这个比例进行计算,我校阳面教室比阴面教室一年中多消耗的电能大约3500kwh,折合电费1750元。
  
  五、调查结果及建议
  
  1 建议学校的阴面教室可以不装窗帘、阳面的教室应该安装白色或浅色薄窗帘
  根据我们对教室窗帘使用情况的调查,阴面教室的窗帘使用率极低,有时一周都不动。由于窗户面朝北面,所以阳光不会直射,通常照度均可以达到1001x以上,导致窗帘的利用率较低。阴面不装窗帘可以为学校省下一半的窗帘费用近5000元。阳面教室早、晚有阳光直射,只是到了8点以后,由于阳光直射,靠窗的个别桌面光照度竟然达到5000以上,对眼睛的损害极大。所以必须拉上窗帘。虽然颜色过深、材质又厚的窗帘起到了遮阳挡光的作用,但同时也挡住了更多的光线,使教室昏暗下来,不得不开灯,反而造成了较大的能源浪费。因此,我建议,阳面教室应该安装浅色薄窗帘。这样既能遮挡阳光直射,又能保证教室的正常光照度。
  2 建议教室内的灯管由横排控制改为纵向控制
  如图5所示,现在的绝大部分教室,电灯是横向一排一排的控制。我建议,教室的灯光控制应该是纵向的。由于教室内采光主要依靠窗户,所以,不同的位置直射或反射到学生桌面的光线不同,靠窗户的光线比较充足,而不靠窗的相对较暗,在晴天,靠近窗子的同学的桌面光照度竟然能达6000~7000lx。是离窗子远的桌面光照度的10倍还要多。所以,如果能够采取纵向控制灯的使用,就能使离窗子远的区域独立照明,可以根据不同的需求,控制用灯。这样就可以有效节省能源。我们建议,教室的灯管采光由目前的横向控制改为纵向控制,这样会使得整个教室的采光布局更加合理。
  3 建议学校安装百叶窗、遮阳棚、卷帘等代替普通的蓝色布窗帘
  通过走访、考察,我找到了三种可以解决阳面教室无法充分利用阳光的方法,即用遮阳棚、卷帘、百叶窗代替普通的布窗帘。并且,对它们各自的优缺点与普通布窗帘进行了比较(如表3所示),按照各自的采光效果,选择的顺序依次为百叶窗、遮阳棚、卷帘、浅色布帘。但最为常用的仍是使用浅色布窗帘。
  4 我的理想教室模型
  建议修建教室时,尽量保证常用教室南北朝向、采取双面留窗,且走廊设在阳面的设计。(如图6所示)这样,太阳光不会直射到教室,而是经过走廊的光线漫反射到教室里,既不会过于强烈又能保证教室内充足的照明。讲台设在西侧,保证光线从学生的左侧射入。走廊与教室间为玻璃窗,为了防止走廊里来往的师生对教室内的影响,窗子底层用磨砂玻璃,可采用双层隔音窗。
  我校新的教学楼正在装修,我的研究报告,尤其是灯管纵向排列、选择浅色窗帘两项,已经引起学校的重视。我很高兴,能够为我们的新教室提出自己的建议。
  此次调查活动,我体会颇多。首先,我了解了一些科学实验的基本方法,整个研究过程中,要对实验结果进行统计、分析,得出结论。我有了极大的成就感。其次,在调查过程中老师同学的帮助给了我莫大的信心。一些素不相识的人对于这项调查的理解与支持,让我由胆怯到主动和别人沟通、交流。使我懂得了人际交往的重要性与必要性。
  
  专家点评
  作者出于节约能源的责任心,从本是司空见惯的白天教室开灯的现象出发,由调查入手提出了改进的措施。该调查变量选择较合理,实验方案可行,实验方法正确,实验结果具有现实意义。希望对调查类课题研究方法再深入理解。使有意义的结论能引起有关部门的重视。
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