电气照明5第五章-照明计算

1第五章照明计算第一节平均照度计算第二节点光源直射照度计算第三节线光源直射照度计算第四节面光源直射照度计算第五节平均亮度计算第六节不舒适眩光计算2照明计算是照明设计的主要内容之一，是正确进行照明设计的重要环节，是对照明质量作定量评价的技术指标。在实际照明工程设计中，照明计算常常只进行照度计算。白天，建筑塑造光的空间；夜晚，光限定建筑的空间。如果说建筑是空间的载体，那光就是它的生命。没有光，空间就失去了意义。3照度计算目的：根据照明需要及其他已知条件(照明器型式及布置、房间各个面的反射条件及污染情况等)，决定照明器数量及电光源容量，确定照明器布置方案。在照明器型式、布置及光源的容量已确定情况下，通过照明计算来定量评价实际场合的照明质量。照明计算内容：照度计算、亮度计算、眩光计算照明计算发展方向：简单、迅速、准确4常用的照度计算的方法利用系数法概算曲线法（利用系数法的实用简化）比功率法（单位面积安装功率）逐点计算法——计算水平工作面上的平均照度计算任一倾斜面（包括垂直面）上的照度5最基本的照度计算主要有点照度计算和平均照度计算。平均照度是以整个被照面为对象，按被照面所得到的光通量除以被照面面积来计算被照面上的照度平均值。平均照度计算方法，即利用系数法；以及简便计算方法，即灯数概算法和单位容量法平均照度计算方法用于计算平均照度以及所需灯的数量，它适用于灯具布置较均匀、墙和顶棚反射比较高、且无大型设备遮挡的室内一般照明。6逐点计算法，是以被照面上的一点为对象，计算不同形状、不同位置的光源在该点产生的直射照度（不考虑反射光通量产生的照度），这种计算方法称作逐点计算法。内容包括点光源、线光源和面光源的直射照度的基本计算公式、实用计算公式及简化计算公式。适用于房间高大、反射光较少的场所，一般用于验算工作点的照度和被照面照度分布的均匀度。7平均照度计算法是按照光通量进行照度计算的。它是根据房间的几何形状、照明器数量和类型来确定工作面平均照度的计算法。一、基本计算公式灯具发出的光通量中最后落到工作面上的部分，该值与工作面的面积之比，称为工作面上的平均照度。直射部分：从灯具发出的光通量中直接落到工作面上的部分。间接部分：从灯具发出的光通量经室内表面反射后最后落到工作面上的部分。第一节平均照度计算第一节平均照度计算81、利用系数表示照明光源光通量被利用的程度，等于经照明器的照射和墙、顶棚等的反射而投射到工作面上的光通量，与房间内所有光源发射出的总光通量之比。对于每个灯具来说，最后落到工作面上的光通量与光源发出的额定光通量之比称为光源光通量利用系数(简称利用系数)。第一节平均照度计算9利用系数:式中—由灯具发出的最后落到工作面上的光通量—每个灯具中光源额定总光通量，单位：lm。利用系数与照明器的光强分布（配光特性）、照明器的效率、照明器的悬挂高度、房间的大小及形状和室内各反射面的反射比等因素有关。参见p82.sfUfs第一节平均照度计算102、室内平均照度计算(利用系数法)avNUKEA若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数UKAENsav第一节平均照度计算113、维护系数K灯具在使用过程中，因光通量的衰减、灯具和房间的污染引起照度下降。环境污染特征工作房间或场所维护系数灯具擦洗次数/(次/年)清洁办公室，阅览室，仪器、仪表装配车间0.82一般商店营业厅，影剧院观众厅，机加工车间0.72污染严重铸工、锻工车间，厨房0.62室外道路和广场0.72第一节平均照度计算12二、利用系数法(一)室形指数：用来表示照明房间的几何特征，记作RIhaRI2矩形房间：正方形房间：)()(22wlhlwhwllwRI圆形房间：hrRI分0.6/0.8/1.0/1.25/1.5/2.0/2.5/3.0/4.0/5.0等10个级数。第一节平均照度计算132、室空间比：表示室内空间的比例关系lwwlhRCRrc5室空间比顶棚空间比RCRhhlwwlhCCRrccccc5地板空间比RCRhhlwwlhFCRrcfcfc51-10个级数5RCRRI第一节平均照度计算143、有效空间反射比顶棚空间：一部分光被吸收，一部分光经多次反射从灯具开口平面射出。ρc、ρcw－ρcc地面空间：地面放置家具、机器，光线也会被吸收、反射。ρf、ρfw－ρfc墙面：开窗、开门ρw－ρaw第一节平均照度计算15(1)平均反射比ρ以Ai、ρ分别表示为第i表面及其反射比，则ρ由下面公式求出：SiiiiiAAAAAs-顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2第一节平均照度计算16(2)有效(equivalence)空间反射比ρe000)1()1(AAAAAsseAs－顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2A0－顶棚(或地板)平面面积，单位为m2ρ－顶棚(或地板)空间各表面的平均反射比第一节平均照度计算17(三)室内平均照度的确定1、确定房间的各特征量计算RI、RCR、CCR、FCR2、确定顶棚空间有效反射比ρcc0.410.4iiccwiACCRACCRCCR)0.4ρ)(1(1ρρAAρ)(1ρρρ0sccρc－顶棚表面实际反射比、ρcw－顶棚空间内墙面实际反射比第一节平均照度计算183、确定墙面平均反射比ρwawggg)(Aw－室空间部分包括门窗在内的总面积，单位为m2Ag－玻璃窗的面积，单位为m2ρg－玻璃的反射比，近似取0.1ρw－墙面的实际反射比(没有开门窗)第一节平均照度计算194、确定利用系数URCR、ρcc、ρw(a)－查表得出U（p82）如果不是表中的整数，用内插法求出U)(112121RCRRCRRCRRCRUUUU第一节平均照度计算205、确定地板空间有效反射比ρfc0.410.4ffwiiiFCRAAFCRFCR)0.4ρ)(1(1ρρAAρ)(1ρρρ0sfcρf－地面实际反射比、ρfw－地面空间内墙面实际反射比第一节平均照度计算216、确定利用系数的修正值γ表中利用系数的数值是按ρfc=20%计算的（p83）如果不是表中的整数，用内插法求出γ7、确定室内平均照度Eav)(112121RCRRCRRCRRCRwlUNUKESav)(第一节平均照度计算22【例】某办公室，长20m，宽10m，高2.75m，顶棚反射比0.7、墙面反射比0.65、地面反射比0.275，窗总宽19m、高1.7m，采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器照明，每支灯管额定光通量是2000lm，要求满足国际标准的照度，求所需的灯数。第一节平均照度计算23【解】(1)确定室空间比、顶棚空间比、地板空间比室空间的高度hrc=2.75-0.75=2m5.110201020255lwwlhRCRrc室空间比05.120RCRhhCCRrccc顶棚空间比563.05.1275.0RCRhhFCRrcfc地面空间比第一节平均照度计算24(2)确定ρcc、ρwa、U顶棚空间有效反射比ρcc＝ρc=0.7窗户面积Ag=wghg=19×1.7=32.3m2室空间的墙面积Aw=2hrc(l+w)=2×2×(20+10)=120m2两者比值R=Ag/Aw=32.3/120=0.269墙面平均反射比ρwa=ρw(1-R)+ρgR=0.65×(1-0.269)+0.1×0.269=0.502取ρcc=0.7,ρwa=0.5，RCR=1.5查表得☆(RCR1,U1)=(1,0.48)、(RCR2,U2)=(2,0.43)利用系数U=0.455第一节平均照度计算25(3)确定ρfc、γ344.04.014.0FCRFCRfwf比地板空间各面平均反射300.0)4.01)(1(FCRfc地板空间有效反射比因为ρfc≠0.2,取ρfc=0.3,ρcc=0.7,ρwa=0.5RCR=1.5查表得(RCR1,γ1)=(1,1.07)、(RCR2,γ2)=(2,1.057)064.1)(112121RCRRCRRCRRCR利用系数的修正值第一节平均照度计算26(4)需要照度CIE推荐的大进深普通办公室平均照度值是500-750-1000lx，我国普通办公室标准是100-150-200lx。根据题意，并考虑到我国国情取Eav=500lx。(5)照明器数：维护系数取K=0.73取5行10列共50个照明器，实际平均照度2.47)064.1455.0(73.0200032010500)(UKlwENsavlxlwUKNEsav5302010064.1455.073.02000350)(第一节平均照度计算27三、概算曲线与单位容量法(一)概算曲线为简化计算，把利用系数法计算的结果制成曲线，并假设受照面上的平均照度为100lx，求出房间面积与所用灯具数量的关系曲线，该曲线称为概算曲线。这种方法使设计人员计算工作量大为减少，但精度低于通常的利用系数法，常作为照明初步设计时近似计算用。它适用于一般均匀照明的照度计算。第一节平均照度计算28灯具类型及光源的种类和容量计算高度hrc(灯具开口平面离工作面的高度)房间面积房间的顶棚、墙壁、地面的反射比1、应用概算曲线应已知以下条件YG1-1型1×40W荧光灯具的概算曲线第一节平均照度计算292、换算公式概算曲线是在假设受照面上的平均照度为100lx，维护系数为K′的条件下绘制的。实际需要的平均照度为E、实际采用的维护系数为K，实际采用的灯具数量nNKKnEKNKEn''100100　　或　　　　第一节平均照度计算303、确定平均照度的步骤①确定灯具的计算高度h②室内的面积③根据室内面积、灯具计算高度h，在灯具概算曲线上查出灯具的数量。如果计算高度h处于图中h1与h2之间，采用内插法进行计算。④用以下公式计算出所需灯具的数量n(或所要求的平均照度E)NKKnEKNKEn''100100　　或　　　　第一节平均照度计算31第一节平均照度计算【例】长14m，宽7m的房间，若计算高度3m，反射比组合为ρcc=0.7、ρwa=0.5，ρfc=0.2，采用YG1-1型简易控照式荧光灯照明器照明时，维护系数为0.73，要求工作面平均照度达150lx，求所需照明器数。32(二)单位容量法单位容量法对照明用电量进行估算，即根据不同类型灯具、不同室空间条件，列出“单位面积光通量/(lm/m2)”或“单位面积安装电功率/(W/m2)”的表格，以便查用。单位容量法的依据也是利用系数法，是一种简单的计算方法，只适用于方案设计时的近似估算。第一节平均照度计算331、光源比功率法以(W/m2)来表示，指单位面积上照明光源的安装电功率。　AnPpNp－光源的比功率，单位为(W/m2)A－房间面积，单位为m2第一节平均照度计算34YG1-1型荧光灯的比功率第一节平均照度计算352、估算光源的安装功率由已知条件(计算高度、房间面积、所需平均照度、光源类型)可从表中查出p。受照房间的光源总功率为每盏灯的功率为或灯具数量为pAnPPNi　npAnPPiNNPpAn第一节平均照度计算36第一节平均照度计算例：某实验室面积为12ⅹ5m²,桌面高度0.8m,灯具距地3.8m,吸顶安装。拟采用YG6-2型双管2ⅹ40W吸顶式荧光灯照明，试确定房间内的灯具数。(已知E=200Lx)S=60m²、hrc=3m、Ｅh=200lx灯具类型：40W（2）带反射罩查表：ω=11.5w/m²解：用单位容量法计算3737荧光灯均匀照明近似单位容量值计算高度hrc(m)E(lx)30W、40W带罩30W、40W不带罩3050751001502003050751001502002～310～1515～2525～