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1、 第四章照度计算 照明工程的照度计算有两种 一是点照度计算 二是平均照度计算照度计算的任务是 一是根据照度标准要求及其灯具布置 室内环境条件 来确定灯具的数量和光源的功率 二是已知灯具的布置及形式计算照明系统在呗照面上产生的照度 来校验照度标准能否达到要求 1 点照度的计算 以被照面上某一点为对象 计算光源在该点产生的直射照度 也称直射照度计算 或叫逐点计算法 2 点照度计算适用场合 用来验算工作面某点的照度 或工作面照度均匀度 适用高大的建筑 反射光少的场所 3 平均照度计算 以整个被照面为对象 把被照面的光通量除以被照面面积 得到的照度平均值 4 平均照度计算适用 灯具布置均匀 墙面 顶棚
2、反射系数高的一般照明 第一节点光源的点照度计算 1 什么是点光源 光源的几何尺寸远小于光源到计算点距离 就可把光源看做是点光源 一般地 点光源直径小于照射距离的1 5 线光源长度小于照射距离的1 4 就按点光源计算 2 距离平方反比法 距离平方反比定律 是最基本的照度计算方法 适用点光源 线光源 面光源的直射照度计算 下面介绍距离这种计算方法 一 指向平面照度 指向平面 与点光源某一照射方向垂直的被照面 法线方向照度 指向平面某点法线方向的照度 例如 1 已知点光源S 被照面N 通过S做N的垂线 垂足P 则S在N的P处产生的直射照度就是点光源S的指向平面照度 用En表示 2 已知S射向N上P的
3、光强为I S距N的距离为 在N上包含P点取微面元dAn 面元对S张的微立体角元为d 则 S在d 范围内射向N的光通为d 则 于是S在微面元dAn上产生的照度En 结论 根据上式可以看出 S在N上的P点产生的指向平面照度En于入射光强I 成正比 与到被照点的距离平方成反比 这叫距离平方反比法 二 水平面照度什么是水平面 与点光源光轴垂直的平面水平面照度Eh 表示点光源在水平面某点法线方向照度 简称水平照度 已知P是水平面H上一点 光源S在P点产生的直射照度就是水平照度 h是S至H的距离L 为点光源到P的距离 为S的垂直角 也就是N与H的夹角 也是En与Eh的夹角于是有Eh Encos 这个公式也
4、叫余弦定律 Eh cos 结论 S在H上产生的照度Eh与光源的光强I 及入射光线的夹角 的余弦成正比 与距离平方成反比 为了节省计算时间常用公式三 倾斜面与垂直面照度 自己阅读 四 实际照度的计算公式在实际照度计算时考虑如下两个因素 1 光强换算公式中的光强值 一般是从灯具配光特性上查得 总光通量为1000流明 实际的不一定是1000 所以要进行换算 2 维护系数K由于灯具的老化 积灰 房间表面的污染等因素引起光通量衰减照度降低 在计算时要考虑这些因素 常用维护系数来描述减光问题 水平面照度实际计算公式Eh I l2cos K 1000维护系数见表4 1 五实用计算图表 为了解轻繁琐的直射照度
5、计算工作量 常编制表格或曲线供设计人员使用 图中是水平面照度Eh与相关系数的乘积 1 空间等照度曲线假定光源光通量为1000流明 维护系数是1时 点光源的水平面照度与计算点坐标 计算高度h 计算点P至灯轴线的水平距离d 的关系曲线在计算时 已知h d在空间等照度曲线上查得水平照度值e 则实际水平照度是 2 平面相对等照度曲线 适用不对称配光灯具的照度计算 光源光通量为1000流明 维护系数为1 计算高度为1M 不对称灯具 光源 的水平照度与计算点坐标d h 对称平面与水平面的交线与入射光线投影线之间的夹角 灯具对计算点的平面位置角 之间的关系曲线 则实际水平照度为 六 点光源直射照度计算举例
6、请同学们看懂并掌握 第三节平均照度计算 平均照度的技术常采用利用系数法 也叫光通法或流明法 该方法考虑了直接投射光通量 也考虑各表面墙壁顶棚地板光通量的多次反射影响 是比较准确的计算法 一 利于系数的概念定义 光源光通量被利用的程度 表示经过照射和反射而投射到工作面上的光通量与所有光源发出的总光通之比 用U表示 利于上式很难求出U 实际是求出房间的空间特征及格表面反射比 再从利于系数表中求得U 使平面照度计算简化 1 室形指数和空间系数用来表征房间的尺寸和形状 常把房间分成三个空腔 顶棚空间 室空间 地板空间 通过灯具光中心的水平面称灯具平面也叫有效顶棚或等效顶棚 其中室空间是最重要的空间 上
7、面是有效顶棚 下面是工作面也叫有效地板或等效地板 四周是墙 工作面高度按 民用建筑照明设计标准 选择 坐着离地为0 75M 站着离地0 85M的水平面看做是参考面 等效室空间 墙 有效地板 有效顶棚组成 的室形指数是RI假定房间的长度为L宽度为w 顶棚空间高度为hcc 地板空间高度为hfc室空间高度为hrc 若室形指数RI表示则RI值越大 房间越大 高度相对较矮 RI越小 房间越小 高度相对较高 带域 空间法 该方法是源自美国 目前在平均照度计算中用的较多 该方法用空间比 室空间系数 表示房间的尺寸和形状 分别是室空间系数RCR 顶棚空间系数CCR 地板空间系数FCR计算公式为 比较RCR与R
8、I可得到RCR 5 RI 对一般房间RI在0 6 5 0之间 RCR在1 10之间 将RI划分0 6 0 8 1 0 1 25 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 5 0共10个等级 则RCR划分为1至10共10个等级 2 有效空间反射比 cc 1 有效顶棚反射比顶棚空间有两部分表面组成 一是实际顶棚表面 二是顶棚空间部分的墙面 当光源的光通量投射到顶棚空间后 一部分被吸收 一部分在空间内经多次反射后重新射出灯具平面 将各次射出灯具平面的光通量相加 其和即为顶棚空间总的反射光通量 它与第一次射入顶棚空间的光通量之比就是顶棚空间的有效反射比 式中A0 顶棚空间开口面积AS 顶棚空间内表面面积
9、 顶棚空间内表面的平均反射比第i块表面面积为Ai i是该表面实际反射比 2 有效地板反射比其中 还按上式计算 3 墙面平均反射比式中A 室空间部分包括门窗的总面积Ag 玻璃窗的面积 g 玻璃窗的反射比取0 1 结论 到此房间简化为长方体空间 可根据灯具的利用系数表和计算公式 计算出工作面上的平均照度 二 平均照度计算最主要的计算方法是利用系数法 工作面上的平均照度就是工作面单位面积上的光通量 1 基本计算公式 1 已知房间特性 U 和灯具数量 求工作面上的平均照度 2 已知房间特性和照明要求 求达到工作面上的E锁需要的灯具数量 公式如下 2 计算步骤利用U计算平均照度的步骤如下 1 计算空间系数RCR CCR FCR或室形指数 2 计算有效空间反射比 cc fc w 3 确定利用系数U 4 房间环境污染特征 确定维护系数 5 根据E或U的计算公式进行计算 3 确定利用系数U时注意 1 不同型号灯具的利用系数表不同 2 系数U表中 室空间系数RCR是整数 计算时用直线内插法得到整数RCR 3 系数U表中反射比是10的整数倍 计算时可四舍五入得到 4 利用系数表中的地板反射比按20 编制 计算可按修正系数进行修正 5 利用系数表中顶棚及墙面反射比为零 使用在室外照明设计 三 平均照度计算举例 重点掌握
