几种照度计算方法的比较及研究

第 卷 第 期 年 月 三峡大学学报 自然科学版 ‘, 、 几种照度计算方法的比较及研究 李运江 彭惠明 徐 波 三峡 大学 土木水 电学院 , 湖北 宜 昌 摘要 针对一 个典型建筑模型 , 本文通过对 目前几 种常用 照度计算方法所得结果 的分析与 比较 , 指 出了造成这种差异的原 因及各种计算方法 的使用 范 围及 其局 限性 , 并结合 照 片计算及 建 筑光环 理 论基础 , 提 出了较为精确 的照 明计算方法 , 关键词 照 明计算 等照度 曲线 利用 系数 逐 点法 中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一 , , , , , ’ , 照明设计是建筑电气设计中一个重要组成部分 , 也是建筑物理环境 的一个重要因子 照 明设计 的好 坏不仅关系到人的生理视觉需求 , 同时也对其心理行 为产生不可低估 的影 响 所 以说 , 在建筑 内 、 外创造 一个适宜 的光环境是广大建筑电气工程师的一项重 要任务 光环境设计包括许多 因子 , 如照度水平 、 亮度分 布 、 光源显色性 、亮度 的空 间分布状态等等 , 本文单就 照度水平 目前常用的几种方法进行探讨 常用 的几种照度计算方法 有 四盏直径为 的乳 白玻璃球形 吸顶灯 , 各 内 装一个光通量为 的 瓦 白炽灯光源 , 乳 白 玻璃球透光系数 一 , 该 吸顶灯 的配光 曲线及等 照度 曲线分别参见相关资料队 〕 计算点 所在的工 作面居地 下 面采用几种常见 的方法来计算 尸 点的水平照度 配光 曲线法 通过附图 的计算可知 , 每盏灯具人射光线与被 射面法线夹角 、 , 点光源距计算点 尸 的距离 , 由于 四盏灯具距 尸 点相对位置均相 同 , 将 、 。 、 、 带人点光源距离平方反 比定 律公式 , 得 尸 点照度 为简化计算 , 假设有一个如图 所示 的房间 , 天 棚为大白粉刷 一 , 四周开有门窗 无窗帘 的墙 壁为白灰粉刷 一 , 地面为混凝土 一 , 均 为均匀漫反射材料 窗 口 面积为 一 房间 , 一 夕 ‘ 、 , 、 任 入 一下厂一 入 夕一 等照度 曲线 同样 , 由图 可算得 一 , 一 , 再查等 收稿 日期 一 一 作者简介 李运 江 一 , 男 , 高级工程师 第 卷 第 期 李运江等 几种照度计算方法 的比较及研究 谬斗 叫卜一妇 斗 一个引别乡 伞 一卜﹂颤割乳 书 伞 二 , 丁 图 计算模型平面剖面 照度曲线得 四盏灯在 尸 点形成的照度 , 又 召 利用 系数法 根据图 , 先求得房间室空 间比 尺 , 十 通过相关图表查得 维护系数 一 , 光通利用 系数 。 一 , 带人利用系数公式 〔‘〕 中 。 一 逐点法 工作点 尸 所在水平面的照度值为川 其中假象照度 。 一 由本图得艺 , 带入上式 , 得 , 取 , 拼一 , 巾 面上各点照度相差较大 、 与 。 相 比可 达到百分 之十 四左右 这两种方法适用 于房 间 内维护结构表 面反射率较低 、对照 明均匀性要求不高的场所 较前两种方法而言 , 得用系数法的考虑 了四周维 护结构 内表 面对光 的反射作用 , 它 根 据项棚空 间 比 , 室空 间比 、顶棚以及 四周墙壁 的 反射 比折 合成天棚有效光反射 比 林。 , 适用 于灯具均匀布置 、 利 用维护结构 内表面作反射面的场所 其据点有 以下 几个方面 对 众 多不 同光照特性 的控 照器 , 仅仅靠顶棚 空 间 比 中的 。。简单划分成两种形式是远远不 够的 现有顶棚有效光反射 比 。曲线不能满足 当代 建筑丰富多彩的室内装饰材料 , 而且维护系数的分类 较粗糙 它假设 了 工 作 面 上所 有计算 点 的照 度 均 相 同 , 无法满足一些特殊场合照度的计算 点光源逐点计算适用于水平面 、垂直面的倾斜面 上 的照度计算 , 其计算结果仅为最小照度值 , 从 以上 结果可 以看出 , 较为接近配光曲线法与等照度 曲线法 计算结果 , 适用于大面积 、 高净空的 , 维护结构反射 比 较低 的室内照 明计算 其缺点是显而易见 的 需要高 精度照明计算 的场所往往是那些室 内维护结构 内表 面光反射 比较高的公共建筑 如体育馆 、 剧 院等 , 这 就限制了点光源逐点计算法的应用范 围 新方法的提 出 我们清楚 , 计算点 尸 所获得 的光通量 中 。 是 由以 下两部分构成的 , 光源 的直射光通量 屯 和 由顶棚及 四周墙壁对 光源 的一次 或多次 多次 反射更趋 势复 杂 , 这里仅考虑一次反射 反射到 点 的光通量 必 , , 即 中。 一如 中 , , 或者说 二 一 凡 凡 , 参见 图 且 五个维 护 结 构 内表 面在 各个方 向 的反 射亮 度 都相 同〔 〕 几豁长客一 ‘ · ‘ ,· 结果 比较与新方法提出 结果 比较 配光曲线法与等照度曲线法计算结果较为接近 实际上 , 特定灯具的灯照度 曲线就是 由其配光曲线等 效求 出的 , 忽略判读误差 , 这两个值应该非常接近 但 这两种方法未考虑房间维护结构 内表面对光源通量 的反射从而对工作面照度造成的影响 计算点的实际 照度值 比计算值要大 , 其次 , 在这两种算法上 , 工作 砂 图 点光源与维护结构关系图 显然 , 通过 对 点 光 源 的反 射 , 对 于计算点 尸 来 说 , 顶棚 当控照器为直接型时 , 不考虑顶棚对光源 的 三 峡 大 学 学 报 自 然 科 学 版 年 月 反射 及 四周墙壁相 当于一个面光源 , 设 点均处于 四面墙壁的中点 , 则通过灯具的配光 曲线很容易得到 房间四个光源射到 点的光强 。 , , 假设光源在顶棚 及四周墙壁形成 的平均照度分别 为 。 、 风 , 、 风 、 风 和 由立体角投影公式显然有阁 由所给条件 , 经验算 , , 二 , 结果 与工程 实际较为接近 结语 坑 里虹些子二二旦全 其余三个墙壁及天棚的照度计算与此 同 若顶棚 或 墙体 为多种材料组成 , 各反射 比及 面积分别 为 尸 , , 则有 「 当灯具数量较 多 以及 内维护结构反射面构成较 为复杂时 , 这种照度计算方法过程相 当繁琐 但很容 易用计算机程序来实现 , 其计算精度及速度都会有较 大提高 、 ⋯十 , 参考文献 一气刁﹁今白连通一广 对于均匀漫反射材料 , 其亮度为仁‘〕 。 , 一 。, 二 对于计算点 尸 来说 , 顶棚及 四周墙 壁相 当于五个 面 光源 , 显然满足立体角投影定律〔’〕 二。。 , 一 。 。一“ 一 “一“ 刁刁」﹄一勺广﹂厂 天棚及 四面墙壁作为面光源在计算点 尸 形成 的 照度与之类似 , 分别为 , 、 、 , 、凡 , 、 、。 、 、 则五 个面光源在计算点 尸 形成的照度应为 , 六 脚 , 、 十 闪 。 十 、 所 以 , 计算点 尸 的实际照度应为点光源直射到 尸 点的照度加上五个 面光 源 的计算点 尸 形成 的照度 , 即 一 加 十 加 柳孝 图 建筑物理仁 〕 北京 中国建筑工业 出版社 , 韩风主编 建筑 电气设计手册仁 〕北京 中国建筑工 业 出版社 , 戴瑜兴 , 杨家红 , 汪鲁才 建筑立面 照 明工程算法 〕 湖南师范大学 自然科学学报 , · 民 用 建 筑 电气 设计 规 范 中华 人 民 共 和 国建 设 部 , 日本建筑学会 照 明手册翻译组译〔 〕照 明手册 北 京 中国建筑工业 出版社 , 柳孝图 , 林其标 , 沈天行 人与物理环境仁 〕 北京 中 国建筑工业出版社 , 一 责任编辑 彭 刚 〕 上接第 页 续表 , 、 、 小 、 小计算表 了 小 中 币 一﹁勺‘八一 结语 尔滨 哈尔滨工程大学出版社 , 陈文斌 , 章金 良 建筑工程制图仁 〕上海 同济大学 出 版社 , 丁明宇 工程 曲面 的几何计算与展开厂 武汉 武汉 水利电力学院出版社 , 谢国瑞 , 龚成通 , 冯家裕 高等数学 · 多元 函数 上 海 华东理工大学出版社 , 〔美 〕 物理测量基础 仁 〕 北京 高等教 育出版社 , 责任编辑 彭 刚 」 刁‘任一产 数解法 的公式推导 出来后 , 在工程上 , 已 得到应 用 公式虽然 比较复杂 , 若编制程序上机运算 , 则快 捷准确 参考文献 「 杨欣欣 , 许国玉 , 刘玉强 画法几何及工程制 图〔 哈