如何从零开始给一个教室做照明设计？石才进老师就从自己的实战经验出发，给大家从采集项目信息开始讲起，到最终完成一个教室照明设计的落地方案，都有哪些注意事项！
石才进（石头）
福建易光照明科技有限公司 执行董事&设计总监
一级照明设计师
一体化教育照明灯具发起人
学校是为教师和学生提供学习的场所，照明设计就是要为学校的教育工作提供良好的健康光环境。但学校建筑的房间类型众多，功能复杂，使用要求各不相同，照明要求也不相同。
▲图源：石才进
所以，为了符合教育的工作需求，照明设计需要结合学校的各项功能。其中，教室是学校最主要的功能房间，学生在教室里呆的时间最长，视觉工作也最集中，因此也是照明设计的重点。
那么我们要如何营造一个健康舒适的教室光环境？我认为需要具备两种先决条件：好的产品和好的设计。
关于好的产品是什么样子的，行业内之前就提出过下图中的6大标准，未来可能还会有更多的判断标准。
▲图源：石才进
所以，今天我主要跟大家分享一下，在教育照明中，好的设计怎么来？经过我们多年的实践总结，我认为需要做好以下几点。
01
空间数据收集
目前，学校的照明设计项目多以改造为主，想要达到健康舒适的照明设计效果，前期的项目信息收集就非常重要，因为这是开展一切设计工作的基础。
拍照
我们收集和记录项目信息的手段通常是拍照，但注意不是随意拍就行的，也要讲究方法：“一不抖，二相连，三水平，四细节”。照片拍得好，项目改造前可供设计师们参考，改造后的又可做为成功案例和宣传资料，大家还是要认真对待的！
一不抖，即镜头要稳，像素清晰。
二相连，如下图，从这6个角度拍摄的照片，两两对照，我们基本就把整个空间的大部分数据都收集到了。
三水平，在拍照的时候保持镜头水平方向，尽量要让天花与地面显示范围相同。
四细节，拍摄的范围大，有些细节就会呈现不清楚，这就需要针对细节进行补拍，比如投影仪，风扇，横梁，矿棉板收边情况等。
拍摄角度示范
在这里，我也跟大家分享一个我们在项目收集时期最常用到的表格，这里面列出的所有点都是大家在实践中最容易忽略，却又最容易出问题的，下面我们来一一梳理一下。
投影仪
首先是要注意的是便是有关于教室投影仪的这几个信息：
① 投影仪的规格型号② 末端距离黑板墙的距离③ 中心距离左墙的距离④ 底部离地的高度
▲图源：石才进
为什么我们要知道投影仪的规格型号？因为有些时候我们是没办法很详细地去测量投影仪的长宽高数值，所以只有知道投影仪的规格型号，我们才能在网上搜索出具体的投影仪尺寸。
这样我们在软件里模拟灯光环境的时候，就能根据这些信息去确定灯具的尺寸，是用1.5 m、1.2 m还是90 cm的，也能计算出投影仪是否会对灯光产生干扰，从而避免这种干扰。
我们测量投影仪中心与左墙的距离又有什么作用？现在的投影仪分为两种，一种是长焦投影仪，一种是短焦投影仪。如果是长焦投影仪，而你不清楚这个距离，它可能就会和教室灯的安装产生干扰。
此外，在实际情况中，教室投影仪的安装位置不尽相同，有些是装得靠近左墙，有些是在正中间，有些是靠近右墙，所以你知道投影仪中心距离左墙多少以后，基本也就清楚教室灯和黑板灯要安装在哪里了。
▲图源：网络
而投影仪底部离地的高度是多少，取决于黑板的安装高度和投影仪的安装高度。而黑板的安装高度又决定了黑板灯的安装高度。我们假设投影仪的离地距离是2.5米，那么我们就要思考黑板灯的安装是高于它还是低于它？
如果是高于，并且还是位于投影仪的正上方，黑板灯是不是会被它遮挡到一部分光?
如果是低于，投影的时候，黑板灯是否会影响投影的效果呢？这些我们都需要去考量。
天花类型
其次是要留意天花的类型是原楼板还是吊顶。如果是原楼板，就要留意是否有竖梁、横梁，甚至是斜梁等结构妨碍灯具的安装。
如果我们在模拟光环境的时候，无法确定有无梁结构，或是无法确定梁的具体位置，那么我们就很有可能将灯的吊杆定在梁上安装，梁是最坚固的地方，你让施工团队在梁上装灯，估计工人会直接罢工。
而且，我们怎么避开梁结构装灯的同时又保证灯光效果，也是有讲究的。具体的装灯位置是偏到梁的左边还是右边？假设横梁的离地高度是2.8 m，如果灯具刚好要跨过这个梁安装，是不是要确保安装高度低于2.8 m，才不会遮挡灯光？否则你再加一排灯，既没必要又浪费电。
如果是吊顶，勘探现场信息时，就一定要把草图绘制出来，因为普通教室很少装吊顶，会装吊顶的多是录播教室和多功能教室。这些教室的天花一般会装有摄像头、烟感器、消防喷淋头等众多设备，有了吊顶的草图，我们模拟光环境，布置灯具时，才能提早避开这些设备，不然等到后面现场安装的时候，你再调试避开就不是最佳的光了。
投影幕
虽然现在城市里的教室投影幕用得比较少了，但是多数乡镇学校的教室还在用，所以这里也简单说说关于投影幕的注意事项。
使用投影幕的一般都是长焦投影仪，我们除了需要清楚它的基本尺寸信息之外，另外要注意的一点是：如果投影仪是安装在正中间，后期的回路控制施工，我们最好是将中间的那盏灯，设置成单独的回路控制，这样老师们在一边投影，一边上课的时候，就可以只打开左右两盏灯，既不会影响投影也不耽误讲课板书。
课桌面
教室的课桌分为单人课桌和双人课桌，而据我们目前检测到的课桌高度分为0.65 m，0.7m 和0.75m 。除了这些我们还要知道课桌前排离墙多少，后排离墙多少，左右侧又离墙多少。
为什么我们要知道这些？这其实是为了我们能在设计的时候能确保课桌的照度均匀度。众所周知，课桌是学生视觉最集中的工作面之一，光线分布越均匀，越能减少视觉疲劳，视觉感受越舒服。
▲图源：石才进
根据这些信息，我们在用软件模拟灯光效果的时候，可以把检测的点都放在课桌的中心位置，例如6x8 的48张课桌的教室，每张课桌上设置一个测试点，就有48个检测点，可以最大程度地确保课桌的照度均匀度，减少空间里每个点的照度差值。
教师讲桌
偏远乡村和沿海发达地区的教师讲桌有所区别，因此照明设计也有所不同。
偏远乡村的教师讲桌不带有电脑，他们还是在通过教材结合黑板板书授课，但由于教室灯和黑板灯之间存有间隙，这个间隙正好又是教师讲桌的位置，所以教师讲桌的位置会有一个很明显的暗区。
为了照亮这个暗区，教师讲桌的长宽高，就直接决定了教室灯的安装是往前移，还是往后移。偏远地区的教师讲桌其实跟学生课座差不多大小，那么这时只要教室灯稍微往前移一点，再加上黑板灯的泛光就足够照亮了。
沿海地区的教师讲桌则会先进一些，尺寸高大，自带电脑，老师平时上课会开着电脑，如果我们还在上面打一束光，屏幕反光就会给老师造成眩光，所以教室灯的安装就要往后移。
黑板
黑板分为带电子显示屏、带白板和传统黑板；并且黑板有左右推拉和上下左右推拉甚至弧形的黑板。白板需要配合投影仪使用，电子显示屏就通过计算机直接显示内容，这两种类型黑板的注意事项，跟上面所说的用投影幕的注意事项是一样的道理，这里不多做赘述。
要补充的一点是黑板的离地高度直接影响着黑板灯的安装高度，和它的吊杆长度，即黑板越往上黑板灯装得越高，吊杆越短，反之亦然。
吊扇直径
教室的吊扇一般是传统的直接裸露扇叶的吊扇，也有带格栅罩的摇头风扇，但是不管哪种风扇，我们都需要弄清楚吊扇的直径、离地距离等信息，在模拟软件里布灯的时候，就要避开吊扇，以免扇叶会直接打到吊杆或者灯具。
▲图源：石才进
知道吊扇的离地距离，则是为了确定教室灯的安装高度，如果教室灯的发光面是在吊扇上面，扇叶一转，桌面上就会出现晃动的阴影，造成视觉疲劳，那么教室灯和吊扇平行，或者是装在低于扇叶的高度，就能避免这种情况。
此外，我们还建议选用硬性吊杆安装教室灯，这样可以避免在吊扇转动的时候随之晃动，影响照明效果。
02
分析项目现状
分析项目现状，主要是指改造前的光环境的数据测量，我们要看一下教室里面的照度与均匀度对照于国家标准，存在于哪些方面的不足，才能进行有针对性的改善。
下面便是一份国家建筑照明的设计标准参考，我们可以看到课桌面照度值要大于等于300，UGR 小于等于19，黑板面照度要大于等于500，而目前的行业设计水平要做到 UGR 小于19还是比较容易的，甚至很多都可以做到小于16了。
▲图源：石才进
那么除了测量照度和均匀度，要营造健康舒适的光环境，眩光、色温、频闪等测量也是必不可少的，这些我们拿专业仪器一测也就清楚了，所以在这方面，我主要跟大家分享以下3点：
首先是黑板的数据检测。国家标准规定的测量点的间距是500×500，但是我们一般是按照400 x 400间距选取测试点。为什么我们要这么做？因为我们要确保自己的检测数据要比国标更严格，所以经过多方的验证，我们决定用400×400的标准，来确保最后的照明效果比国标要求的更优。
▲图源：石才进
其次是课桌面的检测。前面我也提到了，我们一般是把测试点放在课桌的中心位置，有多少张课桌，我们就设置多少个检测点，查看它们的照度值和均匀度是否达到了国家标准。
最后是注意原来的灯具的线路控制方式。我们在去年暑假时刚完成的几所教室改造，就因为它原来安装的是螺旋状的节能灯，而且走的是暗线，灯具线路控制方式非常复杂，同时，校方又不允许我们改造时改走明线，让我们的施工非常困难。
所以我们最好提前检测，也提前跟校方沟通，将走明线或是走暗线的这些利弊问题提前沟通清楚，以避免后面会出现其他的问题。
03
建模布灯
前面的这些信息都收集完以后，我们就进入了实质性的操作阶段——建模布灯。
▲图源：石才进
但是我们如何确定选用何种布灯方式？是用9+2还是9+3，是6+2，6+3，还是12+2？甚至是更多类型的分布？就根据你所收集到的空间信息。比如说下面的最左图中为何选用的是9+2的布灯方式？
▲图源：石才进
你想象一下，如果你按照经验直接在这里横向布灯，装上三盏黑板灯，会是什么情况？
一种可能是你把灯装在投影仪的下方，但在投影的时候，这灯却会遮挡到投影仪的投影面；另外一种则是你把灯装在投影仪的上方，但不投影的时候，这三盏灯往下照到黑板上，投影仪的吊杆就会在黑板上产生一个阴影。
为什么无论你怎么装，这三盏灯都会和投影仪产生干扰？其实就因为你布灯的时候忽略了投影仪的存在，就像是我们前面所说的，要收集清楚的可能会对布灯产生干扰的设备信息。
▲图源：石才进
我们可以看到上图的投影仪是短焦投影仪，吊杆从黑板所在墙面伸出来大概一米左右，且它的安装位置是在正中间，那么我们只要根据提前收集到的投影仪的尺寸、教室面积、课桌数等等信息，综合评估便能得出合适的布灯方式是9+2。其中的“2”指的就是，避开中间投影仪吊杆的位置，在它的两边各安装一盏黑板灯，就避免了阴影的问题。
所以，前面这些我们容易忽略的空间信息其实都和现场装灯是有关联的。
04
灯光模拟
建模、布灯完成之后，我们需要先在 DIALux evo 等照明设计软件里模拟灯光的效果，是不是达到了我们的预期，不然等到施工了再调整就会非常麻烦。比如我们可以先把场景里的教室灯关掉，只把黑板灯打开，用伪色图来分辨黑板的照度值和均匀度分布合不合适？
▲图源：石才进
而且黑板灯是偏光的设计，选择仰角5度还是仰角3度，效果会有所差异，所以我们要事先通过角度的调试，确定最好的投射角度。
▲图源：石才进
同理，在全开教室灯的时候，计算一下整个空间的照度、平均照度以及照度均匀度，是不是达标了。
▲图源：石才进
当然，就算在软件上进行过调试，我们还是要到现场调试的，只是事先在软件上进行调试，会帮助我们提前避免和发现很多问题。
那么到了这个阶段，其实你的整个灯光设计方案也就基本完成了，经过了调试，也跟相应的国家标准对照过没问题了，最后就是导出你绘制的灯具布置图，以及输出相应的安装灯具的详细参数，交给施工团队去完成。
▲灯具布置图，图源：石才进
▲灯具参数数据图，图源：石才进
最后，大家可以看一下我们通过这样一套方法完成改造的一个案例。
▲改造前，图源：石才进
▲改造后，图源：石才进
