人因工程課程設計圖書館照明樣本

資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。課程設計說明書設計題目:___________________________專業(yè):班級________________設計人:山東科技大學1月13日課程設計任務書學院_________專業(yè)班級___________姓名_______課程設計的題目:__________________課程設計主要參考資料:(1)(2)(3)課程設計主要解決的問題(1)(2)(3)四、課程設計相關附件(如:圖紙、軟件等):(1)(2)五、任務發(fā)出日期:課程設計完成日期:指導教師簽字:系主任簽字:指導教師對課程設計的評語指導教師簽字:年月日目錄摘要……1十四號樓簡介…………………2照明設計的重要性……………5應用的基本原理………………7教室的照明環(huán)境設計…………19圖書館的照明環(huán)境設計………23電子閱覽室照明環(huán)境設計……30設計總結與心得體會………32摘要根據(jù)人因工程理論的研究表明工作現(xiàn)場的照明對于操作人員的工作效率具有重要的影響?？茖W合理的照明環(huán)境能夠顯著的提高操作人員的工作效率,這一理論也同樣適用于學生的學習,因此教室的照明環(huán)境的研究也就成為一個研究的課題,本次課程設計主要根據(jù)人因工程中人---機---環(huán)境三者構成的系統(tǒng),從光的物理特性,人的視覺特性,十四號樓照明環(huán)境和照明標準等方面分析入手,以人為本,對十四號教學樓的教室、圖書館、電子閱覽室三個場所進行照明環(huán)境設計,尋求最適合學生閱讀學習的照明條件。關鍵字:教室,圖書館,電子閱覽室照明環(huán)境設計1．十四號樓簡介十四號樓是學生上課學習的主要場所,分為東西兩個主樓。其中,東樓主要是學生上課的主要場所,分為6層,里面有能容納100人的小教室和容納200人的多媒體教室,每個教室都配有投影儀和電腦。西樓主要是普通的自習室,圖書館和電子閱覽室。圖書館有藏書20萬多冊,閱覽座位880多個。實行藏、借、閱一體的開放式服務。電子閱覽室每年可供利用的全文外文電子期刊約10000余種,全文中文電子期刊8千多種,圖書館分為一層和二層一層的布局結構為:北部為社會科學借閱區(qū),社科閱覽區(qū)收藏馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、哲學、宗教、社會科學總論、政治、法律、經(jīng)濟、文化、科學、教育、體育、語言、文字、文學、歷史、地理等大類的圖書。南部為自然科學借閱區(qū),收藏工業(yè)技術(包含礦業(yè)工程、石油天然氣工業(yè)、冶金工業(yè)、金屬學與金屬工藝、機械儀表工業(yè)、武器工業(yè)、能源與動力工程、原子能技術、電工技術、無線電電子學、電信技術、自動化技術、計算機技術、化學工業(yè)、輕工業(yè)、手工業(yè)等)、交通運輸、航空航天、環(huán)境科學、安全科學類的圖書。西部為舊書閱覽區(qū)。中部為計算機技術、外文原版借閱區(qū);二層的布局結構為:北部是報刊閱覽室。南部是圖書樣本、教材、工具書、過刊閱覽室,工具書收藏了各類中外文參考工具書及檢索工具書,包括字典、辭典、百科全書、大全、手冊、年鑒、圖譜,以及專利、國家標準等等。西部是電子閱覽室,供讀者查閱各種網(wǎng)絡資源,獲取教學和科研所需的相關信息,檢索網(wǎng)絡版全文期刊數(shù)據(jù)庫及各類視頻、音頻學習資源。圖1:十四號教學樓外觀2.照明設計的重要性照明對學習工作的影響,特別表現(xiàn)在照明不好的情況下,人會很快的疲勞,工作效率低、效果差。照明條件不好,由于重復努力辨認,造成視覺疲勞。眼睛疲勞會引起視力下降、眼脹、頭疼以及其它疾病,影響健康。不同照度下,看書后眼睛疲勞能夠經(jīng)過眨眼次數(shù)的變化來說明,如表1:表1照度/Lx101001000最初及最后5min閱讀眨眼次數(shù)/次35-6035-4636-39最后5min眨眼次數(shù)增加百分數(shù)(%)71.531.48.3改進照明不但能夠減少視覺疲勞,而且也會提高學習效率。因為提高照度值能夠提高識別速度和主觀視覺,從而提高學習效率和準確度,下圖表示了生產(chǎn)率、視疲勞與照度的關系:圖2根據(jù)生理和心理方面的研究表明,照明會影響人的情緒,影響人的一般興奮性和積極性,從而也影響了工作效率。晝夜光線條件的變化,在很大程度上決定著24內的生物周期。一般認為,明亮的房間令人愉快,如果讓被試者在不同照度的房間中選擇工作場所的話,一般都選擇比較明亮的地方。在做無序很大視覺努力的工作時,改進照明也能夠提高工作學習效率。眩目的光線使人感到不愉快,被試者都盡量避免眩光和反射光許多人還喜歡光從左側投射。總之,改進工作環(huán)境的照明,能夠改進視覺條件,節(jié)省工作時間,提高工作質量,保護視力,減輕疲勞,提高工作效率,減少差錯,有助于提高工作學習的興趣,改進工作環(huán)境。3.應用的基本原理3.1.光的物理性質關于光的波動性理論認為,光是一種電磁輻射被。電磁波的波譜范同極其廣泛,其中人眼所能感受到的電磁波長為380一780nm,這個范圍的光叫可見光。在可見九個,不向波長的光所呈現(xiàn)的色彩依次是:紅、侵、黃、綠、青、藍、紫。只含單一波長成分的光稱為單色光,包含兩種以上成分的光標為復合光。復合光給人眼的刺激呈混合色,所有可見波長混合起來則產(chǎn)生白色。發(fā)光物體,由其所輻射的光譜成分,引起眼睛的色彩視覺,不發(fā)光物體,在一定光譜成分的光源照射下,因反射某些成分的光譜并吸收其余部分的光譜．同樣引起眼睛的色彩感覺。自然界中的不同景物,在日光照射下,由于反射了可見光譜中的不同成分而吸收其余部分,從而引起眼睛的不同色彩感覺?？梢?色彩感覺取決于眼睛對可見光譜午的不同成分有不向視覺效果的功能,又取決于光源所含的光譜成分。總之,眼睛的色彩感覺是在主觀(眼睛的視覺功能)和客觀(物體屬性與照明條件的綜合效果)相結合的系統(tǒng)中所發(fā)生的生理物理過程。3.2光的度量3.2.1光通量光通量是最基本的光度量,它可定義為單位時間內經(jīng)過的光量,是用國際照明組織規(guī)定的標準人眼視覺特性(光譜光效率函數(shù))來評價的輻射通量,單位為流明(1m)。利用光電管可測量光通量。人眼所能感覺到的輻射能量,它等于單位時間內某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。由于人眼對不同波長光的相對視見率不同,因此不同波長光的輻射功率相等時,其光通量并不相等。例如,當波長為555×10-7米的綠光與波長為65×10-6米的紅光輻射功率相等時,前者的光通量為后者的10倍。光通量的單位為”流明”。光通量一般見Φ來表示,在理論上其功率可用瓦特來度量,但因視覺對此尚與光色有關。因此度量單位采用依標準光源及正常視力另定之”流明3.2.2發(fā)光強度發(fā)光強度簡稱光強,是指光源發(fā)出并包含在給定方向上單位立體角內的光通量,常見來描述點光源的發(fā)光特性。光強與光通量之間的關系由下式表示式小I——光強,單位為坎德拉(cd)φ——光通量(1m);Ω——立體角(球面度,Sr)。3.2.3亮度指發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強度與發(fā)光B的平面上的投影面積之比,亮度的單位為坎[德拉]每平方米(cd／m2),亮度的定義式為:在垂直于所取方向越大．而在該方向看到的發(fā)光面積越小,則看到的明亮程度越高,即亮度越大:這里的發(fā)光而能夠是直接輻射的點光源,也能夠是被光照射的反射面而或透射面。亮度可用亮度計直接測量。3.2.4照度照度是被照面單位面積上所接受的光通量,單位為勒克司(1x)。照度的定義式為:E——照度(1x);Q——光通景(1m);S——受照物體表面面積(m2)。一點光源照射到某一物體表面時式中E——照度(1x);θ——受照物體表面法線與點光源照明方向的夾角;d——受照面與點光源之間的BP離(m);I——點光源發(fā)光強度(cd)o上式表明:受點光源照明的物體垂直面卜的照度與光源和受照面之間的距離的平方成反比,與光源的發(fā)光強度成正比c由此可知,增加或減少點光源的光強度、改變受照物體與光源的距離、調整光源與受照體之間的夾角,均是改進受照物體表面照度的有效途徑。測定上作場所的照度,能夠使用光電池照度計。工作場所內部空間的照度受人工照明、自然采光以及設備布置、反射系數(shù)等多方面因素的影響,應該考慮選擇什么地方作為測定位置。一般站立工作的場所取地面上方85cm,坐位工作時取40cm高。為了了解照度的分布情況,應求等照皮曲線,即表示照度相等處連線。測定方法有兩種;一是連續(xù)移動照度計,測定出某一照度值的等照度點,然后將其連線;二是任意選擇許多點測定,由其照度求出等照度曲線。無論哪種方法,都必須考慮測定時刻和測定時天氣的狀況。3.3視覺特性3.3.1明暗視覺與色彩視覺人的眼睛具有明暗視覺和色彩視覺;色彩視覺是明視覺過程,它產(chǎn)生于錐狀細胞的紅敏細胞、綠敏細胞和藍敏細胞,大腦根據(jù)三種光敏細胞的光通量的比例決定人眼的色彩視覺。3.3.2明適應與暗適應適應是視覺適應周圍環(huán)境光線條件的能力。當外界光線亮度發(fā)生變化時,人眼的感受性也隨之發(fā)生變化,這種感受性對刺激發(fā)生順應性的變化叫做適應。適應分暗適應和明適應。人從明亮環(huán)境進入黑暗環(huán)境時,視覺逐步適應于黑暗環(huán)境的過程叫暗適應。在這種情況下,人眼的感受性是隨時間慢慢增高的。在黑暗中停留近10min,適應能力能達到一個穩(wěn)定水平,停留25min后,能達到完全適應的80％;完全適應大約需要經(jīng)過35—50min。當完全適應時,人的視覺敏銳度有極大的增強。人從黑暗環(huán)境進入明亮環(huán)境時,視覺逐步適應于明亮環(huán)境的過程叫明適應。明適應發(fā)生在由黑暗環(huán)境進入明亮環(huán)境的時候。剛開始時人眼不能辨別物體,要經(jīng)過幾十秒的時間才能看清物體,這種過程叫做明適應。明適應的過程是人眼感受性隨時間慢慢降低的過程。開始幾秒鐘內感受性迅速降低,大約30s以后降低變得緩慢,完全適應大約需經(jīng)過60s以后。急劇和頻繁的適應會增加眼睛的疲勞,使視力迅速下降,故室內照明要求均勻而穩(wěn)定。最常見的照度不均勻現(xiàn)象是工廠的機床工作面和它的周圍環(huán)境。由于機床上附設的小燈在工作面上形成高照度,而在其它地方僅由車間上空的照明燈作一般照明,或者在照度上相差懸殊,工作時操作者不但要注視加工零件,也需轉視她處,這就出現(xiàn)了適應現(xiàn)象。工作面和它周圍環(huán)境的照度差愈大,影響視力愈厲害,愈易造成視疲勞,并影響到工作效率、工作質量和安全。因此,在改進照明時必須夸慮這一視覺特性。另外,出入口的照明和道路的照明管理,也必須注意到視覺的適應性。3.3.3調節(jié)調節(jié)是視覺適應觀察距離的能力。眼睛不動時,對準的物體在眼前1—2m的地方．由這個位置射入的光束大致處于視網(wǎng)膜的中央部位。當觀察距離更近的物體時,要求睫狀肌收縮,使晶狀體有更大曲率。在對準很遠的某一點時,調節(jié)是借助于晶狀體曲率的縮小來達到的。從遠處向近處瞄準目標時,需0．5s一1．5s。對頻繁改變觀察距離,不斷變換瞄準目標的作業(yè),改進照明條件有助于擴大調節(jié)范圍,提高調節(jié)的準確性,增加照明能夠提高不向距離上的辨認速度,而且能使作業(yè)者減少疲勞。對視覺緊張作業(yè),常從近處向遠處瞄準,也會減輕視疲勞。由于晶狀體曲率能夠在一定范圍內調節(jié),在看得清楚的目標不斷向近處移動時,開始感到不清楚的位置稱為調節(jié)近點。注視目標愈接近這一點,愈易引起視疲勞。因此,視覺工作距離不應短于3／2調節(jié)近點。3.3.4視角與視野視角是確定被看物尺寸范圍的兩端點光線射入眼球的相交角度。視角大小與觀察距離及被看物體上的兩端點的直線距離有關。參看書本2的52頁。視野是指頭部和眼球不動時,眼睛觀看正前方所能看到的空間范圍。視野常以視角來表示。雙眼視野最大視角從水平注視點向上約550,向下約650,向左向右各約900。視覺只有在離注意點20的范圍內最敏銳。中心視角600范圍內為適宜視野,作業(yè)時主要視覺顯示安置在這個區(qū)域內最為恰當。頭部不動,眼球轉動,視角可達1200。頭部和眼球都轉動時,視角可擴大到2200。視覺信息的感知受視野范圍的限制。視野范圍狹小會直接影響工作效率和發(fā)生安全事故。許多作業(yè)要求保證作業(yè)者的視野范圍,如備類駕駛員的選拔就應檢查視野范圍。照明條件與視野范圍有密切關系．照明充分,周邊視網(wǎng)膜才能辨認清楚物體,從而能夠擴大視野。光線微弱,則視野變得狹小。3.3.5視度物體具有一定的亮度,才能在視網(wǎng)膜上成像,引起視覺感覺。這種視覺感覺的清楚程度稱為視度。為了改進視覺條件,需要考慮影響視度的因素。(1)適當?shù)牧炼任矬w具有—定亮度,是在視網(wǎng)膜上成像引起視覺的基本條件。人眼感覺到的主觀亮度與刺激物的亮度的對數(shù)成正比,故物體亮度愈大,視網(wǎng)膜上像的照度愈高,感到物體愈亮,看得愈清楚,疲勞感愈少。試驗表明,物體亮度為1／πΧ10-5cd／m2時人眼就能感覺到:當亮度增加到l／πΧ10-4cd／m2時達到最大靈敏度,即可看到最小的東西。亮度超過此值,由于刺激眼睛,不能適應,靈敏度反而下降。(2)物體的尺寸視力是評價眼睛分辨細小物體的能力。同樣大小的物體,距眼睛近時容易看得清楚。距離眼睛同樣遠時,物體越大就越看得清楚。人們用視角來代表物體的大小和遠近。物體的視角越大,愈看得清楚,這是因為此物體在視網(wǎng)膜上所形成的像愈大。能夠分辨兩點的最小視角的倒數(shù)叫做視力;這就是日常街量眼睛的視力標準。在一定距離上要求人們看清的目標,一定要保證必要的目標尺寸。(3)物體和背景的亮度對比眼睛能夠辨別背景上的對象,必須具備下列兩個條件之一,即(1)對象與背景顏色不同,或者(2)在亮度上有一定的差別,也就是有一定的亮度對比。人能辨別對象與背景的最小亮度差叫做臨界亮度差、它與背景亮度之比叫做臨界對比,視力較好的人臨界對比約為0.01。臨界對比的倒數(shù)稱為對比靈敏度。對比靈敏度大的人能辨別愈小的亮度對比。對象與背景的對比與臨界對比相差愈大,視度愈高。如物體較亮,背景稍暗,視為最好,反之,若背景比物體亮,則視力會顯著下降。照明很差,特別是缺乏陰影或亮度差,可能引起虛假的視覺現(xiàn)象,可能歪曲被感知的物體,對于判斷重要信息產(chǎn)生不良影響。工作場地適當?shù)恼彰鲿龠M正確的知覺,有助于避免工作中的錯誤。3.3.6亮度閥限當背景亮度Lb近似為0,而觀察目標又足夠大,該目標形成的視角不小于30度時,眼睛能是識別的最低亮度稱為視覺的絕對亮度閥限。實驗證明,當觀察目標發(fā)射或反射、投射出的光是具有連續(xù)光譜的白光,則視覺的絕對亮度閥限約為10^-6cd/m24.教室的照明環(huán)境設計當前教室照明主要存在的問題1、教室照明并沒有很好地參照國家標準配置燈具。安裝,維護質量不理想。2、教室內燈具分布不合理,造成同一教室桌面照度均勻度差(北教室照度差則更大)。3、新建學校,教室亮度太高。而老學校教室燈管老化后,亮度嚴重下降,但沒能得到及時更換。4、朝南教室白天太陽光直射學生桌面,嚴重影響教室的視覺環(huán)境,等等。眾所周知,學生視力下降,近視率上升,是諸多因素綜合作用的結果?？墒?除原發(fā)性因素外,用眼過度疲勞則是引發(fā)近視的主要因素了。在正常見眼狀態(tài)下,照明條件合理與否,直接影響用眼的疲勞程度。由于近視現(xiàn)象是一種漸變的過程,很難從某一短時間的統(tǒng)計得出確切的結果?？墒?從對已出現(xiàn)近視現(xiàn)象的學生觀察、統(tǒng)計,她們以每年―100度的速度加深,己是普遍共識了。當前十四號樓教室的光源分布是現(xiàn)在普遍采用的照明方式,如圖四:圖3這種設置情況在教室的前排和教室的后排只有很少量的光線達到,而在教室的中部由于各個光源的光照交叉分布光照強度遠高于教室內的其它區(qū)域。在這種光照環(huán)境中會出現(xiàn)兩種情況:一種是在教室的前后左右光照不足,影響這一區(qū)域內學生的學習。另一種情況是,在教室的中心區(qū)域,也就是模擬分布圖的峰值區(qū)域,光照過強同樣會影響學生的正常學習,造成視力損傷。只有界于教室四周和教室中心區(qū)域的中間地帶的部分光照可能會較為適宜(具體情況還要取決于光源的強度,可能出現(xiàn)的情況還有中間光照適宜,其它區(qū)域光照不足的情況等)。具體問題如圖4。區(qū)域1經(jīng)常性光線不足區(qū)域3光線過強影響學習圖4對原先的燈光布置進行改進,如圖5:圖5經(jīng)過改進后的教室照明光線得到了均勻的分布,同時為防止太陽光直接照在桌面上,學校南向教室必須安裝窗簾。多媒體教室更應該換成深色窗簾,以創(chuàng)造較低照度的環(huán)境,教室中所顯示圖像與背景反差合適,才能得到視力舒適狀態(tài)。5.圖書館的照明環(huán)境設計5.1一般要求(1)圖書館中主要的視覺作業(yè)是閱讀、查找藏書等。照明設計除應滿足照度標準外,應努力提高照明質量,特別要注意降低眩光和光幕反射。(2)閱覽室、書庫裝燈數(shù)量多,設計時應從燈具、照明方式、控制方案與設備、管理維護等方面考慮采取節(jié)能措施。(3)重要圖書館應設置應急照明、值班照明或警衛(wèi)照明。應急照明、值班照明或警衛(wèi)照明宜為一般照明的一部分,并應單獨控制。值班或警衛(wèi)照明也可利用應急照明的一部分或全部。(4)圖書館內的公用照明與工作(辦公)區(qū)照明宜分開配電和控制。(5)對燈具、照明設備選型、安裝、布置等方面應注意安全、防火。5.2閱覽室照明5.2.1照明方式閱覽室一般可采用一般照明方式或混合照明方式。面積較大的閱覽室宜采用分區(qū)一般照明或混合照明方式。閱覽室照明方式如圖所示。圖6:閱覽室照明方式示意圖(a)一般照明方式(b)分區(qū)一般照明方式(c)混合照明方式當采用分區(qū)一般照明方式時,非閱覽區(qū)的照度,一般可為閱覽區(qū)桌面平均照度的1/3~1/2。當采用混合照明方式時,一般照明的照度宜占總照度的1/3~1/2。5.2.2光源與燈具的選擇(1)光源選擇。閱覽室宜采用熒光燈照明,應注意選擇優(yōu)質鎮(zhèn)流器,如采用優(yōu)質電子鎮(zhèn)流器或低噪音節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器,要求更高的場所宜將電感鎮(zhèn)流器移至室外集中設置,防止鎮(zhèn)流器產(chǎn)生噪聲干擾。(2)燈具選擇如下。1)宜選用限制眩光性能好的開啟式燈具、帶格柵或帶漫反射罩、漫反射板等型燈具。2)燈具格柵及反射器不宜選用全鏡面、高亮度材料,宜用半鏡面、低亮度材料。3)宜選用蝙蝠翼式光強分布特性的燈具。4)選用的燈具應與室內裝修相協(xié)調。5.3.3燈具布置燈具布置對照明效果有一定影響。閱覽室內照明燈具布置的一般原則:(1)燈具不宜布置在干擾區(qū)內,否則易產(chǎn)生光幕反射。干擾區(qū)示意圖見圖1,干擾區(qū)即為容易在作業(yè)上產(chǎn)生光幕反射的區(qū)域。燈具如能布置在閱讀者的兩側(單側時宜為左側),對桌面形成兩側(或左側)投射光,如圖2所示,效果更好。圖7:干擾區(qū)示意圖圖8:燈具布置在閱讀者兩側(2)為減少直接眩光的影響,燈具長邊應與閱讀者主視線方向平行,一般多余外側窗平行方向布置。(3)面積較大的閱覽室,條件允許時,宜采用雙管或多管嵌入式熒光燈光帶或塊形布燈方案,其目的是加大非干擾區(qū),減少頂棚燈具的數(shù)量,增加燈具的光輸出面積,降低燈具的表面亮度,提高室內照明質量。(4)閱覽室多采用混合照明方式。閱覽桌上的局部照明也宜采用熒光燈。局部照明燈具的位置不宜設置在閱讀者的正前方,宜設置在左前方,以避免產(chǎn)生眼中的光幕反射,提高可見度。5.4對書庫照明的一般要求(1)書庫照明中,視覺任務主要發(fā)生在垂直表面上,書脊處的垂直照度宜為200lx。(2)書架之間的行道照明應采用專用燈具,并設單獨開關控制。開架書庫設有研究廂時,應在研究廂處增設局部照明。5.4.1.燈具選擇(1)書庫照明一般采用間接照明或者具有多水平出射光的熒光燈具,對于珍貴圖書和文物書庫應選用有過濾紫外線的燈具。(2)書架間行道照明的專用燈具宜具有窄配光光強分布特性。燈具在橫向(A-A方向)應盡量減少30°~60°區(qū)域內的光強分布,提高下部書架的垂直照度,一般宜使I0/I30=1.5~3式中I0-燈具在0°方向上的光強值(最大值)(cd);I30-燈具在30°方向上的光強值(cd)。(3)書庫燈具一般安裝高度較低,應有一定的限制眩光措施,開啟式燈具保護角不宜小于10°,燈具與圖書等易燃物的距離應大于0.5m。(4)書