室内灯具的布置和计算方法

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1、室内灯具的布置和计算方法 第一节室内灯具的布置 一 概述 灯具布置 光的投射方向 工作面的照度 照度的均匀性 眩光的限制 阴影 确定灯具在房间内的空间位置 照明安装容量投资费用维护检修方便与安全 是否合理 3 灯具安装是否符合电气技术规范和电气安全的要求 并且便于安装 检修与维护 正确地选择布灯方式应着重考虑以下几方面 1 灯具布置必须以满足生产工作 活动方式的需要为前提 充分考虑被照面照度分布是否均匀 有无挡光阴影及引起的光的程度 2 灯具布置的艺术效果与建筑物是否协调 产生的心理效果及造成的环境气氛是否恰当 二 一般照明方式典型布灯法 1 点光源布灯 灯具与墙的间距取灯间距离的1 2倍 如

2、果靠墙区域有工作桌或设备 灯距墙也可取l 3 l 4的灯间距 图3 1点光源布灯 2 线状光源布灯 图3 2线状光源布灯法 a 为光带布灯方式 b 为间隔布灯方式 靠墙光带与墙之间的距离一般取S 2 若靠墙有工作台可取S 3 S 4 光带端部与墙的距离不大于500mm 线状布灯方式下 房间内光带最少排数 线光源纵向灯具的个数 三 装饰布灯 1 天棚装饰布灯法 图3 4渐开型布灯 图3 5组合布灯 图3 3梅花形布灯 图3 7线状光源纵向布灯 线状光源横向布灯的特点是工作面照度分布均匀 并造成一种热烈气氛 且舒适感良好 线状光源纵向布灯的特点是诱导性好 工作面照度均匀 舒适感良好 线状光源格子布

3、灯的特点是从各个方向进入室内时有相同的感觉 适应性好 有排列整齐感 照度分布均匀 舒适性好 图3 8线状光源格子布灯 图3 6线状光源横向布灯 2 室内装修配合布灯法 图3 9发光天棚 图3 10光藻井 图3 11彩色玻璃天棚 图3 12顶极藻井花灯 图3 13天花藻井装大型花灯 图3 14组合天棚式照明 3 组合天棚式和成套装置式照明 图3 15成套装置式照明 为了达到良好的照明效果 避免眩光的影响 保证人们活动的空间 防止碰撞产生 避免发生触电 保证用电安全 灯具要具有一定的悬挂高度 对于室内照明而言 通常最低悬挂高度为2 4m 四 灯具的悬挂高度 与局部照明 重点照明 加强照明不同 大部

4、分建筑物都会按均匀的布灯方式布灯 以满足照度分布均匀的基本条件 一般在这些场所设计要求照度均匀度不低于0 7 五 满足照度分布均匀的合理性 照度是否均匀主要还取决于灯具布置间距和灯具本身光分布特性 配光曲线 两个条件 为了设计方便常常给出灯具的最大允许距高比值S H 当灯下面的照度E0等于相邻灯具中点处的照度E1时 此两灯的间距S与高度H之比称为最大允许距高比 此时 图3 16最大允许距高比示意图I0 灯具投射角为0 时的光强 cd I 灯具投射角为 时的光强 cd H 灯具安装高度 m S 两灯的间距 m 各种灯距最有利的距高比如表3 1所示 表3 1灯具最有利的距高比S H 在已知灯具至工

5、作面的高度H 并根据表中的S H值 就可以确定灯具的间距S 图3 17给出了点光源灯具的几种布置和S的计算 图3 17点光源灯具的几种布置方式及S的计算 第二节室内照度计算 灯具的形式和布置方案已确定 照度标准 灯功率及装设总功率 任何一种计算方法都只能做到基本准确 计算结果的误差范围在 10 10 计算方法 利用系数法 单位功率法 逐点计算法 计算工作面上的平均照度 计算工作面任意点的照度 一 利用系数法 根据光源的光通量 房间的几何形状 灯具的数量和类型确定工作面平均照度的计算方法 又称流明计算法 工作面上的光通量通常是直接照射和经过室内表面反射后间接照射的光通量之和 因此在计算光通量时

6、要进行直接光通量与间接光通量的计算 增加了计算的难度 因此在实际设计时 引入利用系数的概念 使问题简化 1 计算平均照度的基本公式 工作面上的平均照度 lx 光源光通量 光源数量 利用系数 灯具的维护系数 工作面面积 2 室内空间的表示方法 地板空间比 顶棚空间比 室形指数 室空间比 顶棚空间高 即灯具的垂度 m 室空间高 即灯具的计算高度 m 地板空间高 即工作面的高度 m 室宽 m 室长 m 3 有效空间反射比 顶棚或地板空间各表面的平均反射比 顶棚或地板平面面积 顶棚或地板空间内所有表面积的总面积 一个面或多个面内各部分的实际反射比各不相同时 其平均反射比的计算公式是 该表面的实际反射比

7、 第i块表面的面积 表3 2房间表面的反射比 表3 3建筑表面的反射比近似值 4 利用系数U 利用系数是灯具光强分布 灯具效率 房间形状 室内表面反射比的函数 表3 4是YG1 1型40W荧光灯具的利用系数表 该表在使用时允许采用内插法计算 表上所列的利用系数是地板空间反射比为0 2时的数值 若地板空间反射比不是0 2时 则应用适当的修正系数进行修正 如表3 5所示 2 计算顶棚空间的有效反射比 4 计算地板空间有效反射比 5 应用利用系数法计算平均照度的步骤 3 计算墙面平均反射比 5 查灯具维护系数 6 确定利用系数 例3 1已知某教室长11 3m 宽6 4m 高3 6m 在离顶棚0 5m

8、的高度内安装YG1 l型40W荧光灯10只 光源的光通量为2400lm 课桌高度为0 8m 室内空间及各表面的反射比如图所示 试计算课桌面上的平均照度 解 使用利用系数法计算平均照度 1 求室内空间比 2 求顶棚的有效反射比 3 求地板空间的有效反射比 4 求墙面的有效反射比 5 确定利用系数 50 70 得U 0 46 用内插法可得当RCR 2 8时 若取RCR 3 必须进行修正 用内插法 可得到当RCR 2 8时 U修 0 955 修正后的利用系数为U 0 955 0 594 0 57 6 查灯具维护系数 7 求平均照度 维护系数K 0 8 二 单位功率法 单位功率法的实质是单位面积的安装

9、功率 用每单位被照水平面上所需要灯的安装功率 W 来表示 为了简化计算 可根据不同的照明器类型 不同的计算高度 不同的房间面积和不同的平均照度要求 应用利用系数法计算出单位面积安装功率 并列成表格 供设计时查用 该方法通常称为单位功率法 单位功率法计算非常简单 但计算结果不精确 一般适用于生产及生活用房平均照度的照明设计方案或初步设计的近似计算 初步设计时 还可以按单位建筑面积照明用电指标来估算照明功率 1 计算公式 每单位被照面积所需的灯泡安装功率 P 房间安装光源的总功率 W A 房间的总面积 N 房间灯的总盏数 PL 每盏灯的功率 W P0 单位功率 即房间每平方米应装光源的功率 W 单

10、位功率P0取决于下列各种因素 2 使用单位容量法求照明灯具的安装容量或灯数 灯具类型 最小照度 计算高度及房间面积 顶棚 墙壁 地面的反射系数和照度补偿系数K等 此外还与照明的布置和所选用的灯泡效率有关 查附录2 YG6 2型装荧光灯的功率为 则应安装荧光灯的灯数为 三 点光源逐点法计算直射照度 当光源尺寸与光源到计算点之间的距离相比小得多时 可将光源视为点光源 一般圆盘形发光体的直径不大于照射距离的1 5 线状发光体的长度不大于照射距离的1 4时 按点光源进行照度计算误差均小于5 逐点计算法是指逐一计算附近各个点光源对照度计算点的照度 然后进行叠加 得到总照度的方法 1 点光源逐点照度的基本

11、计算公式 平方反比法 点光源S照射在水平面H上产生的照度Eh与光源的光强I 及被照面法线与入射光线的夹角 的余弦成正比 与光源至被照面计算点的距离R平方成反比 例3 3某车间装有8只GC39型深照型灯具 灯具的平面布置如图3 21所示 内装400W荧光高压汞灯 灯具的计算高度h 10m 光源光通量 20000lm 灯具维护系数K 0 7 试求A点的水平面照度值 图3 21车间灯具平面布置 光源光强分布 1000lm 解 如图中可见Eh1 Eh2 Eh7 Eh8 2 点光源应用空间等照度曲线的照度计算 当有多个相同灯具投射到同一点时 其实际水平面照度 I 为光源的光强分布值 则水平照度Eh可由下

12、式算出 图3 22深照型灯具的空间等照度曲线 例3 4某车间采用GC 39深照型灯具照明 该灯具的空间等照度曲线见图3 22 光源使用400W荧光高压汞灯 其光通量为20000lm 维护系数K 0 7 灯具的出口平面至工作面高度为12m 布灯方案如图3 23所示 试求A点的水平照度 图3 23深照型灯具的布灯图 解 由布灯方案可知 灯1和灯3对A点的照度是一样的 灯2和灯4对A点的照度也相同 下面分别计算 查找曲线 四 线光源逐点法计算直射照度 带状光源的宽度与长度相比很小时 可以认为它是线光源 无限长的线光源产生的照度与距离成反比 图3 24线光源与计算点间的方位角 图3 25灯具纵轴与横轴

13、光强分布示意 图3 26线光源纵轴光强分布类型 A类 B类 C类 D类 E类 方位系数计算照度的公式 1 被照面为水平面 见图3 27 图3 27被照面为水平面 3 被照面与光源垂直且垂直于水平面 见图3 29 2 被照面与光源平行且垂直于水平面 见图3 28 图3 30计算点不在线光源端头平面上时计算方法示意 若计算点在任意位置时 则可采用将线光源分段或延长的方法 按图3 30所示分别为计算各段在该点产生的照度 然后求各段在该点照度的代数和 计算点在线光源PM端头平面上 计算点不在线光源PM端头平面上 计算点不在线光源PM端头平面上 第三节眩光计算 一 不舒适眩光 眩光 失能眩光 不舒适眩光

14、 统一眩光值UGR的基本公式计算 1 小光源的眩光 定义 当UGR 13时 不能超过300lx 当UGR 16时 不能超过600lx 当UGR 19时 不能超过1000lx 当UGR 22时 不能超过1600lx 2 大光源 发光顶棚 均匀的间接照明 的眩光 大光源专指发光顶棚和均匀的间接照明 定义 如果需要较高的照度但较低的UGR时 可以用很好地遮蔽的局部照明 亦可适当控制亮度的发光顶棚 如格栅顶棚 来解决 CIETC3 01提出 一个漫射发光顶棚或均匀的间接照明 在某一要求的UGR值下提供的照度 不能超过下列值 小光源和大光源是两个极端 但绝大多数灯具是介于这两者之间的一般光源 对于这类光

15、源的眩光评价不能直接应用UGR公式 故需要加以修改 使它能在要求的精度内 并且两头都与该种光源的评价方法得出的结果一致 将修改后的眩光评价法称之为GGR 即 大光源评价法 其公式为 3 一般光源 介于小光源和大光源之间 的眩光 4 不均匀的间接照明的眩光 UGR 13时 乘以0 3 UGR 16时 乘以0 6 UGR 22时 乘以1 6 使用镜面反射器和镜面格栅时 其亮度在实际投影面上有相当变化 对此类灯具我们需要确定其有效亮度L 比较合理的定义可以建立在假设最大光强 Imax 的方向上全部闪亮 5 复杂光源的眩光 1 漫射光源 对于此类灯具 故 2 镜面光源 二 室外体育场地的眩光指数法 C

16、IE典型的室外眩光评价方法为眩光指数 GR 法 即它是度量体育场和其他室外场地照明装置对人眼引起不舒适感主观反应的心理参数 其值可按CIE眩光值GR公式计算得 等效光幕亮度定义为 表3 16眩光指数 GR 眩光等级 GF 与眩光程度 主观感受 之间的关系 取眩光等级 平均亮度 当背景是被照区域时 可用一个简化公式计算 CIE推荐的五个标准观察者位置 共计40个评价观测方向 见图3 33 理论上希望在任何场所 任何正常的视看方向的眩光指数都小于推荐的该方向上的眩光指数 建筑照明设计标准 GB50034 中对体育建筑照明质量标准值规定为 无彩电转播场所 有彩电转播场所 图3 33CIE推荐的评价观测方向