Khảo sát hệ thống chiếu sáng trường học ở cấp THPT và đề xuất giải pháp khắc phục

GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Đề tài: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRƯỜNG HỌC Ở CẤP THPT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Người hướng dẫn: TS Lê Hồng Sơn Người thực hiện: Nguyễn Thị Hằng Đà Nẵng, tháng 5/2013 SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa vật lý, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng người trang bị cho em kiến thức tảng kinh nghiệm quý báu học tập Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lê Hờng Sơn – người tận tình giúp đỡ, bảo hướng dẫn em thực báo cáo này, giúp em định hướng việc xác định đề tài thực tập tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban lãnh đạo, thầy cô trường cấp III được khảo sát tận tình bảo hết lịng giúp đỡ em suốt trình khảo sát trường Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Thị Hằng SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan : Những nội dung báo cáo em thực hướng dẫn trực tiếp Thầy Lê Hồng Sơn Mọi tham khảo dùng báo cáo được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên, Nguyễn Thị Hằng SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Đà Nẵng, ngày tháng 05 năm 2013 Cán hướng dẫn SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CHIẾU SÁNG 13 1.1 1.2 Lý thuyết quang học chiếu sáng 13 1.1.1 Quang thông 13 1.1.2 Cường độ sáng 13 1.1.3 Độ rọi 14 1.1.4 Độ chói L (cd/m2) 16 1.1.5 Nhiệt độ màu 16 1.1.6 Chỉ số thể hiện màu 17 1.1.7 Hiệu suất phát quang 18 1.1.8 Chiếu sáng cố 18 Các loại đèn chiếu sáng 18 1.2.1 Nguồn sáng điện 18 1.2.2 Những cách tạo ánh sáng nhân tạo 18 1.2.3 Sự phát triển đèn điện 18 1.2.4 Phân loại đèn điện 19 1.2.5 Giải pháp chiếu sáng hiệu 35 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUẨN Ở VIỆT NAM 40 2.1 Tiêu chuẩn chiếu sáng trường học 40 2.1.1 Yêu cầu chiếu sáng tự nhiên 40 2.1.2 Yêu cầu chiếu sáng nhân tạo thiết bị điện chủ yếu 41 2.2 Các mức chuẩn khuyến cáo cho chiếu sáng trường học 43 2.3 Những khuyến cáo cho phòng học đạt chuẩn 44 CHƯƠNG III: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG Ở MỘT SỐ TRƯỜNG HỌC 48 3.1 Mục tiêu khảo sát 48 SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn 3.2 Khóa luận tốt nghiệp Kết khảo sát thực nghiệm hệ thống chiếu sáng trường THPT 48 3.2.1 Kết khảo sát hệ thống chiếu sáng trường THPT Thanh Khê 50 3.2.2 Kết khảo sát hệ thống chiếu sáng trường THPT Nguyễn Thượng Hiền 63 3.2.3 Kết khảo sát hệ thống chiếu sáng trường THPT Hoàng Hoa Thám 76 CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 90 4.1 Bảng so sánh 90 4.2 Đánh giá hệ thống chiếu sáng trường THPT khảo sát với hệ thống chiếu sáng chuẩn quốc gia 91 4.3 Kết luận kiến nghị 92 4.3.1 Kết luận 92 4.3.2 Một số kiến nghị 92 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Quang thông số nguồn sáng 13 Bảng 1-2: Cường độ số ánh sáng thường gặp 14 Bảng 1-3: Nhiệt độ màu số nguồn sáng 17 Bảng 1-4: Thông số đèn sợi đốt thông thường 21 Bảng 1-5: Thông số đèn sợi đốt Halogen 23 Bảng 1-6: Thông số đèn ống huỳnh quang T8 25 Bảng 1-7: Thông số đèn compact huỳnh quang 27 Bảng 1-8: Thông số đèn thủy ngân cao áp 29 Bảng 1-9: Thông số đèn Natri cao áp 30 Bảng 1-10: Thông số đèn Natri thấp áp 31 Bảng 1-11: Thông số đèn Halogen kim loại (Metal halide) 32 Bảng 1-12: Thông số đèn ánh sáng hỗn hợp 33 Bảng 1-13: Thông số hình thức chiếu sáng 38 Bảng 2-1: Tiêu chuẩn độ rọi 41 Bảng 2-2: Tiêu chuẩn TCVN:8794:2011 42 Bảng 2-3: Tiêu chuẩn quốc gia 44 Bảng 2-4: Thông số thể hiện nguồn sáng tốt 46 Bảng 2-5: Thông số kỹ thuật 47 SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Cường độ ánh sáng 14 Hình 1-2: Độ rọi trung bình 15 Hình 1-3: Độ rọi điểm 15 Hình 1-4: Biểu đồ phân loại đèn 19 Hình 1-5: Cấu tạo đèn sợi đốt thông thường 20 Hình 1-6:Đèn sợi đốt Halogen 21 Hình 1-7: Cấu tạo đèn ống huỳnh quang 23 Hình 1-8: Sơ đồ mạch đèn ống huỳnh quang 24 Hình 1-9: Đèn compact huỳnh quang 26 Hình 1-10: Đèn thủy ngân cao áp 28 Hình 1-11: Đèn Natri cao áp 29 Hình 1-12:Đèn Natri thấp áp 31 Hình 1-13:Đèn Halogen kim loại 32 Hình 1-14:Đèn led 34 Hình 1-15: Biểu đồ Kruithof 36 Hình 1-16: Quang thông 39 Hình 2-1: Đèn ống huỳnh quang T8 46 Hình 3-1: Sơ đồ trường THPT Thanh Khê 50 Hình 3-2: Sơ đồ vị trí 52 Hình 3-3: Sơ đồ vị trí 52 Hình 3-4: Sơ đồ trường THPT Nguyễn Thượng Hiền 63 Hình 3-5: Sơ đồ vị trí 65 Hình 3-6: Sơ đồ vị trí 65 Hình 3-7: Sơ đồ trường THPT Hoàng Hoa Thám 76 Hình 3-8: Sơ đồ vị trí 78 Hình 3-9: Sơ đồ vị trí 78 SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước việc tạo mơi trường học tập tốt cho em dần người quan tâm Một yếu tố đáng quan tâm phụ huynh hiện hệ thống chiếu sáng Theo kết điều tra Bộ y tế [13], tỉ lệ bị tật khúc xạ lứa tuổi học đường nước năm 2009 18% đối với tiểu học, 26% đối với trung học sở 50% đối với trung học phổ thông Tại Đà Nẵng, theo kết đoàn kiến tập sư phạm năm 2013, tỉ lệ tật khúc xạ trường THPT Nguyễn Trãi chiếm 35%, trường THPT Nguyễn Hiền chiếm 26%, số tăng nhanh dần qua năm cấp học Một nguyên nhân gây nên tật khúc xạ lứa tuổi học đường hệ thống chiếu sáng chưa đảm bảo đủ ánh sáng Vì vậy, việc tạo mơi trường có đủ ánh sáng theo tiêu chuẩn làm giảm tỉ lệ tật khúc xạ vấn đề cần thiết cấp bách Hiện nay, hệ thống chiếu sáng trường học ngày nâng cấp Nhưng điều kiện kinh tế không đồng nên việc trang bị hệ thống chiếu sáng trường khác nhau, trường gần trung tâm thành phớ có hệ thống chiếu sáng tốt trường tỉnh lẻ, trường dân tộc Tỉ lệ học sinh bị tật mắt trường khác Tuy nhiên, phải tất trường nằm gần trung tâm thành phớ có hệ thớng chiếu sáng đạt chuẩn, học sinh trường gần thành phố bị tật mắt? Để khẳng định điều đó thì phải có khảo sát diễn thật nghiêm túc đáng tin cậy Câu hỏi thu hút tác giả thời gian dài Vì vậy, điều kiện cho phép, tác giả hướng tới nghiên cứu đề tài: “Khảo sát hệ thống chiếu sáng trường học cấp THPT đề xuất giải pháp khắc phục” Đề tài hướng tới tầm quan trọng hệ thống chiếu sáng số giải pháp khắc phục tật mắt cho lứa tuổi học đường Đặc biệt với học sinh trung học phổ thông, em phải học tập nhiều ca, nhiều môn, phải ôn thi vất vả, phải tự SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 10 GVHD: TS Lê Hờng Sơn Khóa ḷn tớt nghiệp Trường hợp có điện ngày mây: phòng 15 600 Độ rọi (lux) 500 400 300 200 100 B C Độ rọi lúc 7h 216.17 186.88 317.86 158.66 306.61 163.22 170.49 130.33 A 61.05 170.26 Độ rọi lúc 11h 364.8 249.06 481.54 213.47 467.11 236.54 271.85 300.05 298.33 335.12 Độ rọi lúc 17h 222.52 183.43 209.21 136.34 201.01 144.32 188.06 50.02 47.34 71.22 Các vị trí đạt yêu cầu không đạt yêu cầu độ rọi thể hiện: Thời điểm Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu 7h 3, 1, 2, 4, 6, 11h 1, 3, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, Các vị trí 2, 4, 6, nằm ći phịng nên khơng nhận ánh sáng bên ngồi Buổi sáng, vị trí không nhận ánh sáng trực tiếp Vào thời điểm buổi chiều trời mây nên không có ánh sáng từ bên nên tất vị trí khơng đạt, chứng tỏ hệ thớng điện phịng SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 83 GVHD: TS Lê Hờng Sơn Khóa ḷn tớt nghiệp Trường hợp có điện ngày mây: phòng 800 700 Độ rọi (lux) 600 500 400 300 200 100 Độ rọi lúc 7h A B C 297.65 246.78 374.11 183.08 377.13 220.55 232.02 201.19 183.31 234.24 Độ rọi lúc 11h 450.46 270.34 682.26 217.73 609.84 257.69 251.57 312.16 271.18 343.72 Độ rọi lúc 17h 261.19 226.55 333.54 139.07 345.48 186.09 238.11 98.11 65.04 143.23 Các vị trí đạt yêu cầu không đạt yêu cầu độ rọi thể hiện: Thời điểm Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu 7h 5, 1, 2, 4, 6, 11h 1, 5, 17h 3, 2, 4, 6, 1, 2, 4, 6, Các vị trí 2, 4, 6, nằm cuối phịng nên khơng nhận ánh sáng bên ngồi Vị trí có diện tích (3,01 m2) nhỏ diện tích cửa sổ chính (4,836 m2) nên vị trí lúc 7h 17h nhận ánh sáng bên ngồi Nhận xét chung cho trường hợp có điện ngày mây: Trường hợp có điện ngày mây có độ rọi thấp trường hợp có điện ngày nắng Sự chênh lệch độ rọi vị trí không nhiều ngày nắng Các vị trí 1, 3, 5, vị trí thường có độ rọi cao, đặc biệt hai vị trí Trái lại vị trí 2, 4, thường có độ rọi thấp, đặc biệt vị trí Độ rọi rọi phòng 15 phòng có khác biệt với độ rọi phòng 18, cụ thể: phòng 15 phòng có ít vị trí đạt yêu cầu, phòng 18 tầng lại có nhiều vị trí đạt yêu cầu SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 84 GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp Trường hợp tắt điện: Khác với hai trường hợp trên, trường hợp tắt điện trường hợp đặc biệt, ánh sáng phịng học hồn tồn khơng phụ thuộc vào hệ thống đèn điện, phụ thuộc vào lượng ánh sáng bên chiếu vào Mặt khác, cường độ sáng bên khác thời điểm khác vì vậy có khác biệt độ rọi vị trí thời điểm khác nhau: Trường hợp tắt điện : phòng 18 600 Độ rọi (lux) 500 400 300 200 100 Ngày nắng 7h 83.23 130.07 229.06 85.54 207.56 98.18 80.28 Ngày nắng 11h 371.47 226.92 514.65 183.08 502.21 188.62 180.87 Ngày nắng 17h 120.37 104.88 113.37 38.83 103.42 74.94 70.86 Ngày mây 7h 76.02 79.44 151.34 66.98 128.02 94.46 74.56 Ngày mây 11h 305.05 202.13 325.52 147.06 326.23 169.15 126.06 Ngày mây 17h 48.08 45.23 74.17 35.56 77.14 37.06 32.47 Các vị trí đạt yêu cầu không đạt yêu cầu độ rọi thể hiện: Thời gian Ngày nắng Ngày mây Thời điểm Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu 7h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11h 1, 3, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11h 3, 5, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, Kể ngày nắng mây, hầu hết vị trí không đạt yêu cầu vào sáng chiều tối, chứng tỏ hệ thống cửa sổ lấy ánh sáng phòng chưa hợp lý SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 85 GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp Trường hợp tắt điện : phòng 15 600 Độ rọi (lux) 500 400 300 200 100 Ngày nắng 7h 49.23 45.56 216.37 32.44 217.72 47.08 65.15 Ngày nắng 11h 393.48 254.37 559.05 165.67 557.15 251.21 289.14 Ngày nắng 17h 118.11 103.07 198.81 47.11 121.17 48.12 197.18 Ngày mây 7h 13.88 7.85 28.33 7.81 17.35 8.95 16.32 Ngày mây 11h 188.66 157.28 380.03 103.33 365.61 137.81 172.27 Ngày mây 17h 43.14 19.53 61.25 18.86 95.19 19.21 40.76 Các vị trí đạt yêu cầu không đạt yêu cầu độ rọi thể hiện: Thời gian Ngày nắng Ngày mây Thời điểm Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu 7h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11h 1, 3, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11h 3, 1, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, Kể ngày nắng mây, hầu hết vị trí không đạt yêu cầu vào sáng chiều tối, chứng tỏ hệ thớng cửa sổ lấy ánh sáng phịng chưa hợp lý SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 86 GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp Trường hợp tắt điện : phòng Độ rọi (lux) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Ngày nắng 7h 235.23 223.14 320.32 161.19 307.56 250.53 186.05 Ngày nắng 11h 652.09 342.58 791.63 266.83 725.21 323.54 491.95 Ngày nắng 17h 218.08 79.02 217.29 51.08 177.43 54.11 275.61 Ngày mây 7h 88.67 31.06 50.87 29.84 48.32 30.67 53.27 Ngày mây 11h 340.19 186.43 412.38 168.72 403.11 170.43 196.52 Ngày mây 17h 93.07 40.15 131.14 32.28 132.61 26.29 56.37 Các vị trí đạt yêu cầu không đạt yêu cầu độ rọi thể hiện: Thời gian Ngày nắng Ngày mây Thời điểm Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu 7h 3, 1, 2, 4, 6, 11h 1, 2, 3, 5, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7h 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11h 1, 3, 1, 2, 4, 6, 17h 1, 2, 3, 4, 5, 6, Nhìn chung, phịng giớng hai phịng chổ, vào thời điểm 7h 17h thì hầu hết vị trí khơng đạt u cầu Phịng nằm tầng hai nên vào thời điểm 11h, vị trí không đạt vì vị trí nằm chính phòng Nhận xét chung cho trường hợp tắt điện: Trường hợp tắt điện có độ rọi thấp so với hai trường hợp trên, vị trí 1, 3, thì vị trí có chênh lệch độ rọi thời điểm không cao Các vị trí 1, 3, chiếm vị trí có độ rọi cao kể ngày nắng mây Ngược lại thì vị trí 2, 4, lại có độ rọi thấp, đặc biệt vị trí SVTH: Nguyễn Thị Hằng trang: 87 GVHD: TS Lê Hồng Sơn Khóa luận tốt nghiệp Trong trường hợp tắt điện, độ rọi ngày nắng lớn độ rọi ngày mây, nhiên vào ngày mây, vào buổi trưa (11h) có nắng nên độ rọi tăng cao, đặc biệt vị trí Số vị trí đạt yêu cầu có khác biệt tầng tầng hai Số vị trí đạt yêu cầu tầng hai nhiều hơn, nhiên vào thời điểm 7h 17h thì hai tầng có nhiều vị trí không đạt yêu cầu Đánh giá chung cho ba trường hợp: Nhìn chung, ba trường hợp thì trường hợp có điện ngày nắng có độ rọi cao trường hợp tắt điện có độ rọi thấp Các vị trí 1, 3, 5, thường có độ rọi cao, đặc biệt vị trí vị trí Ngược lại vị trí 2, 4, thường có độ rọi thấp đặc biết vị trí Điều hết sức phù hợp vì vị trí 3, cửa sổ chính lấy ánh sáng nên có độ rọi cao hẳn vị trí khác (đặc biệt vào ngày nắng) vị trí 2, 4, vị trí dọc lớp, không có gần cửa sổ để nhận ánh sáng bên ngoài, mặt khác vị trí lại không lắp bóng đèn Số vị trí đạt yêu cầu tầng ít tầng hai Ngoài trừ phòng 18 tầng vì phòng phòng thí điểm hệ thống đèn điện nên độ rọi phòng có nhiều khác biệt so với phịng 15 tầng Độ rọi bảng khơng đạt yêu cầu (500 vào lúc 11h 300 300