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1、第五章 照明计算,5.1 平均照度计算 5.2 点光源直射照度计算 5.3 线光源直射照度计算 5.4 面光源直射照度计算 5.5 平均亮度计算 5.6 不舒适眩光计算,照度是评价照明的最重要的指标。 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。,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
2、，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。,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。,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
3、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。,5.1 平均照度计算,1、利用系数（Utlization factor） 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)。,一、基本计算公式 1、
4、利用系数 式中 利用系数； 由灯具发出的最后落到工作面上的光通量；单位：lm； 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。,2、室内平均照度计算(利用系数法),N: 灯具数 A: 工作面积 : 每个灯具中光源额定总光通量(lm) K: 维护系数 U: 利用系数,: 工作面平均照度(lx),若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数,3、维护系数 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。 建筑照明设计标准：照明装置在使用一定周期后，在规定表面上
5、的平均照度或平均亮度与该装置在相同条件下新装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。,维护系数K,二、利用系数法 (一)室形指数(Room Index) 用来表示照明房间的几何特征，记作 RI,矩形房间：,正方形房间：,圆形房间：,h灯具开口平面距工作面的高度，单位为m,(二)室空间比 灯具开口平面： 通过灯具光中心的一个水平面； 工作平面： 人们坐着工作时的平面是离地0.75m的水平面；当人站着工作时，把离地0.85m的水平面看作工作面。,图5-1 房间的空间特征,顶棚空间： 灯具开口平面到顶棚之间的空间； 地面空间： 工作面到地面之间的空间； 室空间： 灯具开口平面到工作面之间的空间
6、。,图5-1 房间的空间特征,1、室空间比的计算 室空间比是用来表示室内空间的比例关系,室空间比(Room Coefficient Ratio),顶棚空间比(Ceiling Coefficient Ratio),地板空间比(Floor Coefficient Ratio),hrc-室空间高度 hcc-顶棚空间高度 hfc-地板空间高度,2、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。 c、 cw cc 地面空间：地面放置家具、机器，光线也会被吸收、反射。 f、 fw fc 墙面： 开窗、开门 w aw,(1) 平均反射比 以Ai、分别表示为第i表面及其反射比
7、，则由下面公式求出：,As-顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2,(2) 有效(equivalence)空间反射比e,As顶棚(或地板)空间内所有表面的总面积，单位为m2 A0顶棚(或地板)平面面积，单位为m2 顶棚(或地板)空间各表面的平均反射比,(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、FCR 2、确定顶棚空间有效反射比cc,c顶棚表面实际反射比、cw顶棚空间内墙面实际反射比,3、确定墙面平均反射比wa,若用窗面积与室空间墙的总面积之比值表示,Aw室空间部分包括门窗在内的总面积，单位为m2 Ag玻璃窗的面积，单位为m2 g 玻璃的反射比，近似
8、取0.1 w 墙面的实际反射比(没有开门窗),4、确定利用系数U RCR、cc、w(a)查表得出U 如果不是表中的整数，用内插法求出U 表中接近RCR的两个数组(RCR1,U1)、 (RCR2,U2),5、确定地板空间有效反射比fc,f地面实际反射比、fw地面空间内墙面实际反射比,6、确定利用系数的修正值 表中利用系数的数值是按fc=20%计算的 如果不是表中的整数，用内插法求出 表中接近RCR的两个数组(RCR1, 1)、 (RCR2, 2) 7、确定室内平均照度Eav,【例5-1】 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
9、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。,【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=2m,(2) 确定cc、wa、U 顶棚空间有效反射比ccc=0.7 窗户面积Ag=wghg=191.7=32.3m2 室空间的墙面积Aw=2hrc(l+w)=22(20+10)=120m2 两者比值R=Ag/Aw=32.3/120=0.269 墙面平均反射比wa=w(1-R)+gR =0.65(1-0.269)+0.10.269=0.502 取cc=0.
10、7,wa=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,(3) 确定fc、,因为fc0.2,取fc=0.3,cc=0.7, wa=0.5 RCR=1.5查表得 (RCR1, 1)=(1,1.07)、 (RCR2, 2)=(2,1.057),(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,(
11、6) 验算距高比 行距 列距 最大允许距高比查得： 均大于实际距高比，能满足照度均匀度的要求。,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。, 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,图5-2 YG1-1型140W荧光灯具的概算曲线,2、换算公式 概算曲
12、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n n实际采用的灯具数量 N根据概算曲线查得的灯具数量 K实际采用的维护系数 K概算曲线上假设的维护系数(取0.7) E设计所要求的平均照度，单位为lx,3、确定平均照度的步骤 确定灯具的计算高度h 室内的面积 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。 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),(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、
13、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。,1、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。,p光源的比功率，单位为(W/m2) n灯具数量 PN每个灯具的额定功率，单位为W A 房间面积，单位为m2,YG1-1型荧光灯的比功率,2、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,点光源：指圆形发光体的直径小于其至受照
14、面垂直距离的1/5，或线形发光体的长度小于照射距离(斜距)的1/4，可视为点光源。 点光源直射照度计算的是受照面上任一点的照度值。当采用多盏灯照明时，计算点的照度应为各灯对该点所产生照度之和。,5.2 点光源直射照度计算,一、逐点计算法(平方反比法) （一）水平面照度计算 点光源S、被照面为N， 通过S作N的垂线，垂足为 P。点光源S在被照面N上 的P点处产生的直射照度 称为点光源S的指向平面 照度(简称法线照度)， 用En表示。,图5-4 点光源在水平面上的照度,d光源S投向面积元dAn的立体角 I光源照射方向的光强，单位为cd l 光源与计算点之间的距离，单位为m h 计算高度，单位为m,
15、图5-4 点光源在水平面上的照度,点光源S垂直投射到包括P点的指向平面N上，该面单元面积dAn上的光源光通量,水平面照度计算公式： 被照点P位于水平面H上。 点光源S在水平面H上P点产 生的直射照度就是水平面照 度，用Eh表示。,cos光线入射角的余弦，其值为h/l,图5-4 点光源在水平面上的照度,由于灯具的配光曲线是按光源光通量为1000lm给出的，同时考虑维护系数K，故水平面照度按下式计算,实际所采用灯具的光源光通量，单位为lm,（二）垂直面照度 被照点P位于垂直面 V上。点光源S在垂直面V 上P点产生的直射照度 就是垂直面照度，用Ev 表示。,图5-5 点光源在垂直面上的照度,点光源直
16、射照度计算公式汇总,（三）任意倾斜面照度计算 若 为P点的法线照度， 在x、y、z三个坐标轴上的分量分别为 式中，、分别为P点法线照度矢量与x、y、z轴之间的夹角。,任意倾斜面上照度 完整的计算表达式为 式中 A点的水平照度，lx 倾斜面（背光）与水平面的夹角 灯具在水平面上的投影点至情斜面与水平面的交线的垂直最短距离 灯具至水平面的距离 当角进入arc cos(P/h)范围内时，上式右边第二项取负号。,二、等照度曲线计算法 (一)空间等照度曲线 在采用旋转对称配光的灯具的场所，若已知 计算高度h 计算点到灯具间的水平距离d 从“空间等照度曲线”图查得该点水平面照度值e 计算点处的水平照度,Eh水平面照度，单位为lx 实际所采用灯具的光源的总光通量，单位为lm K维护系数 e 各灯具产生假设水平照度的总和，单位为lx，可从对应的空间等照度曲线中查
