清華大学スマート教室：グレアフリーLED照明へのアップグレード

プロジェクトの背景と課題

北京の海淀区に位置する清華大学は、中国で最も権威があり、影響力のある高等教育機関の一つです。1911年以来の学術的卓越性の伝統を持つこの大学は、世界クラスの教育環境を提供することに尽力しています。しかし、教育方法がよりインタラクティブでテクノロジー主導の形式へと進化するにつれて、物理的なインフラもそれに追随する必要があります。改善が必要な主要な分野として、多数の教室内の照明が挙げられました。

いくつかの古い学部棟の既存の照明インフラは、近代的で効果的な学習空間を創造する上で大きな障壁となっていました。主な課題は以下の通りです。

• 劣悪な照明品質: 多くの教室には、時代遅れのT8蛍光灯器具が設置されていました。これらのシステムは、目に見えるちらつきや低い演色性（CRI < 70）により、一貫性のない照明を提供していました。これにより、長時間の講義や学習セッション中に生徒と教員の両方に著しい目の疲れと疲労が生じていました。器具からの直接的なまぶしさや、机やスクリーンからの反射によるまぶしさが常に問題となっていました。

• 高いエネルギー消費とメンテナンスコスト: 蛍光灯技術は現代の基準からすると非常に非効率であり、大学にとって多額の電気代の原因となっていました。さらに、蛍光管と安定器の寿命が短いため、頻繁な故障が発生し、授業スケジュールを中断させ、施設管理のリソースを圧迫する継続的なメンテナンス作業が必要でした。

• 柔軟性と制御の欠如: 従来の照明システムは、単純なオン/オフスイッチのセットアップであり、「スマート教室」内の多様な活動に適応できませんでした。プロジェクターやスマートボードを使用するプレゼンテーションのために調光することも、講義、グループディスカッション、試験のために異なる雰囲気を作り出すためにゾーン分けすることもできませんでした。この画一的なアプローチは、ダイナミックで応答性の高い教育環境に対する大学のビジョンと根本的に矛盾していました。

清華大学の運営陣は、これらの問題を解決するだけでなく、視覚的な快適さを優先し、インテリジェントな制御を提供し、大幅な運用コスト削減を実現する、人間中心で持続可能かつ技術的に進んだ学習環境の模範となるような、包括的な照明アップグレードを求めました。XHLWX Lightingは、これらの厳格な要件を満たす最先端のソリューションを設計・供給するために採用されました。

XHLWX Lightingのソリューションと器具の選定

詳細な現地調査と大学の教員および施設管理者との綿密な協議の後、XHLWXの技術チームは、現代のスマート教室の要求に特化した多層的な照明ソリューションを開発しました。設計思想は、視覚的に快適で、適応性があり、高効率な環境を創造することに重点を置いていました。

当社のソリューションの核は、専門的な教育グレードの照明器具の戦略的な選択でした。

1. 主要教室照明: XHLWX「Acuity」シリーズ UGR<19 LEDパネル (モデル: XH-P6060-ED-U19) 生徒の机全体を照らす一般的な環境照明には、当社の主力製品である「Acuity」シリーズのパネルを採用しました。これらの600x600mmの埋め込み型パネルは、マイクロプリズムディフューザーと高度な光学設計により、統一グレア評価（UGR）19未満を達成しています。これにより、生徒が部屋の前方を見上げる際にも、快適でまぶしさのない体験を保証します。150 lm/Wの高い効率とCRI >90により、これらのパネルは、集中力を高め、目の疲れを軽減する、手つかずの均一な光（デスクトップ上で>500 lx）を提供します。

2. 黒板/ホワイトボード照明: XHLWX「Clarity」非対称黒板ライト (モデル: XH-BBL120-AS) 主要な教育面を適切に照らすことは非常に重要です。私たちは、黒板またはホワイトボードの近くの天井に取り付けられた「Clarity」シリーズの線形非対称ライトを導入しました。これらの器具は、黒板またはホワイトボードに正確に制御された光のシートを垂直に投射し、生徒に直接的なまぶしさや講師に邪魔な反射を与えることなく、優れた垂直照度（>750 lx）を実現します。これにより、教室のどの席からでもメモや図が完全に読み取れるようになります。

3. 教師および演台エリア: XHLWX「Focus」シリーズ トラックスポット (モデル: XH-TS15-940-30D) 講師の存在感を高め、非言語コミュニケーションを促進するために、演台の上に当社の「Focus」シリーズスポットライトを備えた小型トラックシステムを設置しました。これらの調整可能なスポットは、教師に専用の光のプールを提供し、教師を部屋の明確な焦点にします。高いCRI（Ra95+）は自然な肌の色を保証し、ビデオ会議や講義の録画にとって特に重要です。

すべての器具は、教育現場で覚醒と集中力を促進することが知られている、一貫した色温度（CCT）4000Kのニュートラルホワイトライトで指定されました。

技術的ハイライト

清華大学向けの当社のソリューションは、最先端の照明技術を基盤として構築されました。特に注目すべき3つの主要な機能があります。

1. UGR<19のまぶしさのない設計による優れた視覚的快適性 まぶしさは学習環境において重要な要素です。学校を含む屋内作業場に関するEN 12464-1規格では、教室のUGRを19未満と義務付けています。当社の「Acuity」パネルは、この厳しい要件を満たすように特別に設計されています。UGR（Unified Glare Rating）は、環境内の光源からの不快なまぶしさの程度を定量化する指標です。この値を19未満に保つことで、生徒が教科書を読んだり、スクリーンを見たり、黒板を長時間見たりしても、疲労困憊するような目の疲れを感じることなく、快適に過ごせる学習空間を創造しました。これは、高透過性ディフューザー、特殊なプリズムレンズ層、および光出力角度を制御するためのLEDの埋め込みの組み合わせによって達成されます。その結果、人工光源というよりも自然な天窓のような、柔らかく均質な光が実現しました。

2. 高効率と大幅な省エネルギー 古い蛍光灯（約60-70 lm/W）から当社の「Acuity」LEDパネル（150 lm/W）への移行は、効率において画期的な進歩を意味しました。ルーメン/ワットを2倍以上にすることで、大幅に高い照度を提供しながら、消費電力を劇的に削減することができました。スマート制御システムの昼光利用と人感センサー機能と組み合わせることで、大学は以前の照明システムと比較して65%のエネルギー削減を達成しました。これは、運用費の大幅な削減と、大学の二酸化炭素排出量の大幅な削減につながり、持続可能性の目標と完全に一致しています。

3. スマート制御: Casambi Bluetooth Mesh統合によるDALI 教室を真に「スマート」な空間に変えるために、DALIの堅牢性とCasambi Bluetooth Meshのユーザーフレンドリーな柔軟性を組み合わせたハイブリッド制御システムを導入しました。各照明器具はDALIアドレス指定可能なユニットであり、安定した信頼性の高いDALIバスに配線されています。これにより、すべての照明器具をきめ細かく個別に制御および監視できます。次に、このDALIネットワークをCasambiゲートウェイと統合しました。この素晴らしい工夫により、両方の利点が提供されます。バックボーンにはDALIの有線信頼性、ユーザーインターフェースにはCasambiの直感的なワイヤレス制御です。教師は、シンプルな壁面パネルまたは専用のタブレットアプリを使用して、事前にプログラムされたシーンを選択できるようになりました。

• 「講義モード」: 机と黒板の明るさを最大にします。
• 「プレゼンテーションモード」: プロジェクターの画面コントラストを高めるため、メインルームの照明を20%に減光し、黒板と演台の照明は最大に保ちます。
• 「ディスカッションモード」: 部屋全体に、よりリラックスした均一な光を生成します。
• 「試験モード」: 最大限に均一で影のない照明を提供します。

昼光センサーは窓際の器具を自動的に調光し、さらにエネルギーを節約します。また、人感センサーは部屋が空いているときに照明が消えるようにします。

設置と試運転

プロジェクトのタイムラインは非常に重要でした。学事日程への支障を避けるため、すべての作業は夏季休暇中に完了する必要がありました。XHLWXのプロジェクトサポートチームは、大学が任命した電気工事業者と緊密に連携し、シームレスな設置プロセスを確保しました。

当社のプリセールスサポートには、DALIネットワークの詳細な配線図と、各部屋のレイアウトに関する器具配置ガイド（DIALuxレポート）の提供が含まれていました。この綿密な計画段階により、現場での複雑な問題を最小限に抑えることができました。設置中、当社のフィールドアプリケーションエンジニアは、請負業者のチームに現場トレーニングを提供し、すべての器具が正しく設置され、安全プロトコルが遵守されていることを確認しました。

試運転段階でスマートシステムが稼働しました。XHLWXのエンジニアは、教員の特定の要件に従ってDALI-Casambiシステムをプログラミングしました。教授陣と協力して、各シーンの調光レベルとCCTを微調整し、最終的な設定が彼らの教育方法と完全に一致するようにしました。Casambiアプリの直感的な性質により、新しいシステムの使用方法をスタッフにトレーニングするプロセスは迅速かつ簡単であり、圧倒的に肯定的なフィードバックを得ました。

測定可能な結果

このアップグレードは、清華大学の学習環境に革新的で定量化可能な改善をもたらしました。設置後の測定と継続的な監視により、プロジェクトの成功が確認されています。

• 照度レベル: 学生の机上の平均照度は、変動する約250 lxから、安定した均一な550 lxに増加し、国家基準の300 lxを上回りました。ホワイトボードの垂直照度は、現在一貫して750 lxを超えています。

• 光の品質: まぶしさは事実上排除され、すべての教室でUGRが目標の19をはるかに下回る値を示しました。演色評価数（CRI）は、約70から平均Ra92に上昇し、真に正確な色知覚を可能にしました。

• エネルギー節約: 照明の直接的な同等エネルギー消費量は65%削減されました。調光、昼光利用、人感センサーによる節約を考慮すると、予測される総エネルギー節約は75%に近づくと予想されます。

• ユーザー満足度: 大学の施設管理部門が実施した調査では、新しい照明に関して学生と教員の95%が満足していることが明らかになり、目の疲れの軽減と制御システムの柔軟性について特に賞賛の声が上がりました。

よくある質問

Q1: 教室にとってUGR<19がなぜそれほど重要なのでしょうか？ UGR（統一グレア評価）が19未満であることは、教育現場において不快なまぶしさを最小限に抑えるために非常に重要です。教室では、生徒は何時間も読書、筆記、スクリーンや部屋の前方を見つめて過ごします。過度なまぶしさは、目の疲れ、頭痛、疲労を引き起こし、集中力と学習能力を直接的に損ないます。UGR<19の環境を確保することで、持続的な集中力と学業成績をサポートする、視覚的に快適な空間を創造します。

Q2: DALI-Casambiシステムは教師にどのようなメリットをもたらしますか？ このハイブリッドシステムは、教師に前例のない、しかしシンプルな学習環境の制御を可能にします。基本的なオン/オフスイッチの代わりに、タブレットや壁面パネルから事前に設定された「シーン」を瞬時に選択できます。例えば、「プレゼンテーション」をタップすると、プロジェクターのために部屋が自動的に暗くなり、「ディスカッション」をタップするとグループ活動に適した照明になります。これにより、照明が教育方法にシームレスに適応し、技術的な複雑さなしに授業の効果を高めることができます。

Q3: 清華大学のような名門大学での設置において、最大の課題は何でしたか？ 主な課題は、厳しい設置スケジュールと、既存の、時には歴史的な建築物の制約の中で作業する必要があることでした。すべての作業は夏季休暇中に完了する必要がありました。正確なDIALuxモデルと配線図の作成を含む、詳細な事前計画が不可欠でした。当社の現代的なDALI配線と器具が、建物の構造に最小限の影響で統合され、キャンパスの完全性を保ちながら最先端の技術アップグレードを提供できるよう、大学の請負業者と緊密に協力しました。