建筑电气照明照明计算

第五章照明(zhàomíng)计算5.1平均照度计算(jìsuàn)5.2点光源直射照度计算(jìsuàn)5.3线光源直射照度计算(jìsuàn)5.4面光源直射照度计算(jìsuàn)5.5平均亮度计算(jìsuàn)5.6不舒适眩光计算(jìsuàn)第一页，共67页。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(juédìng)照明器数量及电光源容量，确定照明器布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。　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。第二页，共67页。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(róngliàng)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。第三页，共67页。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(zhàodù)（不考虑反射光通量产生的照度(zhàodù)），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(zhàodù)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(zhàodù)和被照面照度(zhàodù)分布的均匀度。第四页，共67页。　　　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(zhàomíng)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。5.1平均(píngjūn)照度计算第五页，共67页。1、利用系数（Utlizationfactor）　　表示(biǎoshì)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)。第六页，共67页。一、基本计算公式1、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(édìng)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。第七页，共67页。2、室内平均照度计算(jìsuàn)(利用系数法)N:灯具数A:工作面积(miànjī)Ф: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(píngjūn)照度(lx)　　　若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数第八页，共67页。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(zhàomíng) 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》：照明(zhàomíng)装置在使用一定周期后，在规定表面上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第九页，共67页。二、利用系数(lìyònɡxìshù)法(一)　室形指数(RoomIndex)　　用来表示照明房间的几何特征，记作RI矩形(jǔxíng)房间：正方形房间(fángjiān)：圆形房间：h－灯具开口平面距工作面的高度，单位为m第十页，共67页。(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(rénmen)坐着工作时的平面是离地的水平面；当人站着工作时，把离地的水平面看作工作面。图5-1房间的空间(kōngjiān)特征第十一页，共67页。顶棚空间：灯具开口平面(píngmiàn)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(píngmiàn)到工作面之间的空间。图5-1房间(fángjiān)的空间特征第十二页，共67页。1、室空间比的计算　室空间比是用来表示(biǎoshì)室内空间的比例关系室空间(kōngjiān)比(RoomCoefficientRatio)顶棚(dǐngpéng)空间比(CeilingCoefficientRatio)地板空间比(FloorCoefficientRatio)hrc-室空间高度hcc-顶棚空间高度hfc-地板空间高度第十三页，共67页。2、有效空间(kōngjiān)反射比　　　顶棚空间(kōngjiān)：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(kōngjiān)：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第十四页，共67页。(1)平均(píngjūn)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：As-顶棚(或地板)空间(kōngjiān)内所有表面的总面积，单位为m2第十五页，共67页。(2)有效(equivalence)空间(kōngjiān)反射比ρe　　　As－顶棚(或地板(dìbǎn))空间内所有表面的总面积，单位为m2A0－顶棚(或地板(dìbǎn))平面面积，单位为m2ρ－顶棚(或地板(dìbǎn))空间各表面的平均反射比第十六页，共67页。(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(yǒuxiào)反射比ρccρc－顶棚表面实际(shíjì)反射比、ρcw－顶棚空间内墙面实际(shíjì)反射比第十七页，共67页。　3、确定墙面平均(píngjūn)反射比ρwa若用窗面积与室空间墙的总面积之比值(bǐzhí)表示Aw－室空间部分包括门窗在内的总面积，单位为m2Ag－玻璃(bōlí)窗的面积，单位为m2ρg－玻璃(bōlí)的反射比，近似取ρw－墙面的实际反射比(没有开门窗)第十八页，共67页。　4、确定利用系数URCR、ρcc、ρw(a)－查表得出U如果不是(bùshi)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)第十九页，共67页。5、确定地板空间(kōngjiān)有效反射比ρfcρf－地面实际反射比、ρfw－地面空间(kōngjiān)内墙面实际反射比第二十页，共67页。6、确定利用系数的修正值γ表中利用系数的数值是按ρfc=20%计算的如果不是表中的整数(zhěngshù)，用内插法求出γ表中接近RCR的两个数组(RCR1,γ1)、　　　　　　　　　　　　(RCR2,γ2)　7、确定室内平均照度Eav第二十一页，共67页。【例5-1】某办公室，长20m，宽10m，高，顶棚反射比、墙面反射比、地面反射比，窗总宽19m、高，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(mǎnzú)国际标准的照度，求所需的灯数。第二十二页，共67页。【解】(1)确定室空间比、顶棚空间比、地板(dìbǎn)空间比　　室空间的高度hrc=2.75-0.75=2m第二十三页，共67页。(2)确定ρcc、ρwa、U顶棚空间有效反射比　ρcc＝ρ窗户面积　　　　室空间的墙面(qiánɡmiàn)积　Aw=2hrc(l+w)=2×2×(20+10)=120m2两者比值　　　　墙面(qiánɡmiàn)平均反射比　ρwa=ρw(1-R)+ρgR取ρcc=0.7,ρ，查表得☆(RCR1,U1)=(1,0.48)、(RCR2,U2)=(2,0.43)利用系数U=0.455　第二十四页，共67页。(3)确定(quèdìng)ρfc、γ　因为(yīnwèi)ρfc≠0.2,取ρfc=0.3,ρcc=0.7,ρwa=查表得　(RCR1,γ1)=(1,1.07)、(RCR2,γ2)=(2,1.057)　第二十五页，共67页。(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(guóqíng)取Eav=500lx。(5)照明器数　　维护系数取取5行10列共50个照明器，实际平均照度第二十六页，共67页。(6)验算距高比　行距(hángjù)　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。　第二十七页，共67页。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(jiēguǒ)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。第二十八页，共67页。　①灯具类型及光源的种类和容量　②计算高度hrc(灯具开口平面离工作面的高度)③房间面积(miànjī)　④房间的顶棚、墙壁、地面的反射比1、应用概算曲线(qūxiàn)应已知以下条件图5-2YG1-1型1×40W荧光灯具的概算(ɡàisuàn)曲线第二十九页，共67页。2、换算公式　　概算曲线(qūxiàn)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nn－实际采用的灯具数量N－根据概算曲线(qūxiàn)查得的灯具数量K－实际采用的维护系数K′－概算曲线(qūxiàn)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第三十页，共67页。3、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(gēnjù)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)第三十一页，共67页。(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(yǐbiàn)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。第三十二页，共67页。1、光源比功率法　　　以(W/m2)来表示(biǎoshì)，指单位面积上照明光源的安装电功率。　p－光源(guāngyuán)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WA－房间面积，单位为m2第三十三页，共67页。YG1-1型荧光灯的比功率(gōnglǜ)第三十四页，共67页。2、估算光源的安装功率由已知条件(tiáojiàn)(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第三十五页，共67页。　　　点光源：指圆形发光体的直径小于其至受照面垂直距离(jùlí)的1/5，或线形发光体的长度小于照射距离(jùlí)(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(zhàodù)计算第三十六页，共67页。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(chuízú)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(shuǐpíng)面上的照度第三十七页，共67页。dω－光源S投向面积元dAn的立体角Iθ－光源照射方向的光强，单位为cdl－光源与计算点之间的距离(jùlí)，单位为mh－计算高度，单位为m图5-4点光源在水平面上(miànshànɡ)的照度　　点光源S垂直(chuízhí)投射到包括P点的指向平面N上，该面单元面积dAn上的光源光通量第三十八页，共67页。水平面照度(zhàodù)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(zhàodù)就是水平面照度，用Eh表示。cosθ－光线(guāngxiàn)入射角的余弦，其值为h/l图5-4点光源在水平面上(miànshànɡ)的照度第三十九页，共67页。　　　由于灯具的配光曲线是按光源光通量为1000lm给出的，同时(tóngshí)考虑维护系数K，故水平面照度按下式计算Ф－实际所采用灯具的光源(guāngyuán)光通量，单位为lm第四十页，共67页。（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(jiùshì)垂直面照度，用Ev表示。EvlIθdωPdAvSH面EhohdV面图5-5点光源在垂直面上的照度(zhàodù)第四十一页，共67页。点光源直射照度(zhàodù)计算公式汇总第四十二页，共67页。（三）任意倾斜面照度计算若为P点的法线(fǎxiàn)照度，在x、y、z三个坐标轴上的分量分别为式中，α、β、θ分别为P点法线(fǎxiàn)照度矢量与x、y、z轴之间的夹角。第四十三页，共67页。任意倾斜(qīngxié)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(qīngxié)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δ角进入arccos(P/h)范围内时，上式右边第二项取负号。第四十四页，共67页。二、等照度(zhàodù)曲线计算法(一)　空间等照度(zhàodù)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(zhàodù)曲线”图查得该点水平面照度(zhàodù)值e计算点处的水平照度(zhàodù)Eh－水平面照度，单位(dānwèi)为lxΦ－实际所采用灯具的光源的总光通量，单位(dānwèi)为lmK－维护系数∑e－各灯具产生假设水平照度的总和，单位(dānwèi)为lx，可从对应的空间等照度曲线中查得第四十五页，共67页。图5-6JXD5-2型平圆吸顶灯具1×100W的空间等照度(zhàodù)曲线e=12lxe=e=第四十六页，共67页。（二）平面相对等照度曲线适用于具有非对称配光特性的照明器。　　　令光通量为1000lm、维护系数为1、计算高度1m　　根据计算点的d/h及计算点的平面位置(wèizhi)角β，可从曲线上查得“相对照度ε”式中—水平面照度，lx；—每个灯具中的总光通量，lm—维护系数；—各灯具所产生的相对照度的总合，lx；　　　　—计算高度，ｍ。图5-8不对称(duìchèn)灯具示例第四十七页，共67页。【例5-4】有一接待室长，宽，净高，采　用JXDS-2平圆吸顶灯6只，房间顶棚(dǐngpéng)的反射比　为70%，墙面的平均反　射比为50%，求房间内　A点桌面上的照度。第四十八页，共67页。【解】方法一:利用配光特性求解(1)灯2、5对A点产生(chǎnshēng)的照度　　查表得I=79.1cd方法二:查等照度(zhàodù)曲线求解按，查空间等照度(zhàodù)曲线得e=12lx第四十九页，共67页。(2)灯1、6对A点产生(chǎnshēng)的照度　　查表得I=65.2cd查空间等照度(zhàodù)曲线得e第五十页，共67页。(3)灯3、4对A点产生(chǎnshēng)的照度　　查表得I=53cd查空间(kōngjiān)等照度曲线得e第五十一页，共67页。(4)A点的实际(shíjì)照度第五十二页，共67页。▓1平均照度(zhàodù)计算第五十三页，共67页。取ρcc=0.7,ρwa=，　☆1平均照度(zhàodù)计算第五十四页，共67页。ρfc=0.3,ρcc=0.7,ρwa=，1平均照度(zhàodù)计算第五十五页，共67页。2点光源直射(zhíshè)照度计算εh1=180lxεh2=120lx图5-7YG2-2型简式荧光灯照明(zhàomíng)器平面相对等照度曲线★第五十六页，共67页。2点光源直射(zhíshè)照度计算JXD5-2型平圆形吸顶灯配光特性(tèxìng)(1000lm)III=53cd第五十七页，共67页。5.3线光源直射(zhíshè)照度计算一、线光源的光强分布1、各种线光源的横向光强分布曲线可用下面公式表示：式中—方向上的光强，cd；—在线光源发光面法线方向上的光强，cd；2、任意线状灯具在通过(tōngguò)灯纵轴的各个平面上的光强分布曲线，可用下面一般形式表示：第五十八页，共67页。实际(shíjì)应用的各种线光源的纵向光强分布曲线，可利用下列五类理论光强分布曲线来表示。A类：B类：C类：D类：E类：第五十九页，共67页。如图5-14，计算点P的光强以及法线(fǎxiàn)照度为：整个线状光源在点P处产生的法线(fǎxiàn)照度和水平照度为：二、连续线光源的照度(zhàodù)计算第六十页，共67页。三、被照点在不同情况(qíngkuàng)下的计算1、计算点不在线光源端部的照度计算如图5-16所示计算点位于(wèiyú)P1或P2点，则照度可利用如下关系式进行计算：2、断续线状光源的计算第六十一页，共67页。5.4面光源直射照度(zhàodù)计算一、等亮度面光源的照度计算1、基本公式：由产生的P点的水平照度为对于多边形光源，可近似表达为L—多边形的边数；—第条边对点处所张的夹角，rad；—第条边和点组成的三角形与受照面(zhàomiàn)所形成的夹角,rad；E—面光源亮度值，。第六十二页，共67页。2、矩形光源（1）被照点在光源顶点向下作的垂线上P点的水平(shuǐpíng)照度P点垂直照度（2）被照点在光源顶点向下作的垂线以外的地方，则P点水平(shuǐpíng)照度第六十三页，共67页。二、面光源计算(jìsuàn)举例例4：如图7-32所示，某办公室平面尺寸，净高，在顶棚正中布置一个发光顶棚，发光顶棚亮度均匀、亮度值为，尺寸为。求房间中心地面上P1、P2点处的初始(chūshǐ)水平照度值(不考虑室内反射光)。（1）求房间中心点P1处的水平照度对于矩形A：从图7-30查出形状因素故第六十四页，共67页。（2）求P2点的水平照度从图7-30中查出形状(xíngzhuàn)因素故第六十五页，共67页。5.5平均亮度(liàngdù)计算一、顶棚空间平均(píngjūn)亮度可用下式求出：二、墙壁初始初始平均(píngjūn)亮度可用下式求出：三、墙面的平均(píngjūn)亮度可用下式求出：第六十六页，共67页。　不舒适眩光(xuànɡuānɡ)计算统一眩光评价系统(UGR)的基本公式为式中—眩光源亮度，；—背景亮度，；—眩光源的立体角，；—位置(wèizhi)系数第六十七页，共67页。