第7章照明計算

照明計算內(nèi)容：照度計算亮度計算眩光計算照明計算發(fā)展方向：簡單、迅速；準(zhǔn)確第7章照明計算第7章照明計算1、平均照度計算2、點光源直射照度計算3、平均亮度計算4、不舒適眩光計算

照度是評價照明的最重要的指標(biāo)。

照度計算目的：

根據(jù)照明需要及其他已知條件（照明器型式及布置、房間各個面的反射條件及污染情況等），決定照明器數(shù)量及電光源容量，確定照明器布置方案。

在照明器型式、布置及光源的容量已確定情況下，通過照明計算來定量評價實際場合的照明質(zhì)量。最基本的照度計算主要有點照度計算和平均照度計算。

平均照度是以整個被照面為對象，按被照面所得到的光通量除以被照面面積來計算被照面上的照度平均值。

平均照度計算方法：利用系數(shù)法；以及簡便計算方法，即燈數(shù)概算法和單位容量法。平均照度計算方法用于計算平均照度以及所需燈的數(shù)量，它適用于燈具布置較均勻、墻和頂棚反射比較高、且無大型設(shè)備遮擋的室內(nèi)一般照明。

逐點計算法，是以被照面上的一點為對象，計算不同形狀、不同位置的光源在該點產(chǎn)生的直射照度（不考慮反射光通量產(chǎn)生的照度），這種計算方法稱作逐點計算法。內(nèi)容包括點光源、線光源和面光源的直射照度的基本計算公式、實用計算公式及簡化計算公式。適用于房間高大、反射光較少的場所，一般用于驗算工作點的照度和被照面照度分布的均勻度。

平均照度計算法是按照光通量進行照度計算的。它是根據(jù)房間的幾何形狀、照明器數(shù)量和類型來確定工作面平均照度的計算法。一、基本計算公式

燈具發(fā)出的光通量中最后落到工作面上的部分，該值與工作面的面積之比，稱為工作面上的平均照度。

直射部分：從燈具發(fā)出的光通量中直接落到工作面上的部分。間接部分：從燈具發(fā)出的光通量經(jīng)室內(nèi)表面反射后最后落到工作面上的部分。1平均照度計算1、利用系數(shù)（Utlizationfactor）

表示照明光源光通量被利用的程度，等于經(jīng)照明器的照射和墻、頂棚等的反射而投射到工作面上的光通量，與房間內(nèi)所有光源發(fā)射出的總光通量之比。

對于每個燈具來說，最后落到工作面上的光通量與光源發(fā)出的額定光通量之比稱為光源光通量利用系數(shù)（簡稱利用系數(shù)）。1平均照度計算1平均照度計算U－利用系數(shù)Фf－由燈具發(fā)出的最后落到工作面上的光通量，單位為lmФs－每個燈具中光源額定總光通量，單位為lm

利用系數(shù)與照明器的光強分布（配光特性）、照明器的效率、照明器的懸掛高度、房間的大小及形狀和室內(nèi)各反射面的反射比等因素有關(guān)。美國的“帶域－空間法”法國的“實用照明計算法”國際照明委員會的“CIE法”2、室內(nèi)平均照度

1平均照度計算Eav－工作面平均照度，單位為lxN－燈具數(shù)A－工作面面積，單位為m2K－維護系數(shù)，查表若已知房間特性、照明要求的情況下，計算所需照明器數(shù)3、維護系數(shù)燈具在使用過程中，因光通量的衰減、燈具和房間的污染引起照度下降。

《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》：照明裝置在使用一定周期后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新裝時在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。

1平均照度計算維護系數(shù)K二、利用系數(shù)法（一）室形指數(shù)（RoomIndex）用來表示照明房間的幾何特征，記作RI1平均照度計算矩形房間：正方形房間：圓形房間：h－燈具開口平面距工作面的高度，單位為m（二）室空間比燈具開口平面：通過燈具光中心的一個水平面；工作平面：

人們坐著工作時的平面是離地0.75m的水平面；當(dāng)人站著工作時，把離地0.85m的水平面看作工作面。1平均照度計算圖5-1房間的空間特征頂棚空間：

燈具開口平面到頂棚之間的空間；地面空間：

工作面到地面之間的空間；室空間：

燈具開口平面到工作面之間的空間。1平均照度計算圖5-1房間的空間特征1、室空間比的計算室空間比是用來表示室內(nèi)空間的比例關(guān)系1平均照度計算室空間比（RoomCoefficientRatio）頂棚空間比（CeilingCoefficientRatio）地板空間比（FloorCoefficientRatio）hrc-室空間高度hcc-頂棚空間高度hfc-地板空間高度2、有效空間反射比頂棚空間：一部分光被吸收，一部分光經(jīng)多次反射從燈具開口平面射出。

ρc、ρcw－ρcc地面空間：地面放置家具、機器，光線也會被吸收、反射。

ρf、ρfw－ρfc墻面：開窗、開門

ρw－ρaw1平均照度計算

（1）

平均反射比ρ以Ai、ρ分別表示為第i表面及其反射比，則ρ由下面公式求出：1平均照度計算As-頂棚（或地板）空間內(nèi)所有表面的總面積，單位為m2

（2）

有效（equivalence）空間反射比ρe

1平均照度計算As－頂棚（或地板）空間內(nèi)所有表面的總面積，單位為m2A0－頂棚（或地板）平面面積，單位為m2ρ

－頂棚（或地板）空間各表面的平均反射比

（三）

室內(nèi)平均照度的確定

1、確定房間的各特征量計算RI、RCR、CCR、FCR

2、確定頂棚空間有效反射比ρcc1平均照度計算ρc－頂棚表面實際反射比、ρcw－頂棚空間內(nèi)墻面實際反射比

3、確定墻面平均反射比ρwa1平均照度計算若用窗面積與室空間墻的總面積之比值表示Aw－室空間部分包括門窗在內(nèi)的總面積，單位為m2Ag－玻璃窗的面積，單位為m2ρg

－玻璃的反射比，近似取0.1ρw

－墻面的實際反射比（沒有開門窗）

4、確定利用系數(shù)URCR、ρcc、ρw（a）－查表得出U

如果不是表中的整數(shù)，用內(nèi)插法求出U

表中接近RCR的兩個數(shù)組（RCR1,U1）、（RCR2,U2）1平均照度計算5、確定地板空間有效反射比ρfc1平均照度計算ρf－地面實際反射比、ρfw－地面空間內(nèi)墻面實際反射比

6、確定利用系數(shù)的修正值γ

表中利用系數(shù)的數(shù)值是按ρfc=20%計算的如果不是表中的整數(shù)，用內(nèi)插法求出γ

表中接近RCR的兩個數(shù)組（RCR1,γ1）、（RCR2,γ2）

7、確定室內(nèi)平均照度Eav1平均照度計算【例5-1】

某大進深辦公室，長20m，寬10m，高2.75m，頂棚反射比0.7、墻面反射比0.65、地面反射比0.275，窗總寬19m、高1.7m，采用嵌入頂棚式Y(jié)G701-3型3管熒光燈照明器照明，每支燈管額定光通量是2000lm，要求滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的照度，求所需的燈數(shù)。1平均照度計算【解】

（1）

確定室空間比、頂棚空間比、地板空間比室空間的高度hrc=2.75-0.75=2m1平均照度計算1平均照度計算（2）

確定ρcc、ρwa、U頂棚空間有效反射比ρcc＝ρc=0.7窗戶面積Ag=wghg=19×1.7=32.3m2室空間的墻面積Aw=2hrc（l+w）=2×2×（20+10）=120m2兩者比值R=Ag/Aw=32.3/120=0.269墻面平均反射比ρwa=ρw（1-R）+ρgR=0.65×（1-0.269）+0.1×0.269=0.502取ρcc=0.7,ρwa=0.5，RCR=1.5查表得☆（RCR1,U1）=（1,0.48）、（RCR2,U2）=（2,0.43）利用系數(shù)U=0.455

1平均照度計算（3）

確定ρfc、γ

因為ρfc≠0.2,取ρfc=0.3,ρcc=0.7,

ρwa=0.5RCR=1.5查表得（RCR1,γ1）=（1,1.07）、（RCR2,γ2）=（2,1.057）

1平均照度計算（4）

需要照度CIE推薦的大進深普通辦公室平均照度值是500-750-1000lx，我國普通辦公室標(biāo)準(zhǔn)是100-150-200lx。根據(jù)題意，并考慮到我國國情取Eav=500lx。（5）

照明器數(shù)維護系數(shù)取K=0.73取5行10列共50個照明器，實際平均照度1平均照度計算（6）

驗算距高比行距列距最大允許距高比查得▓：均小于實際距高比，能滿足照度均勻度的要求。

三、概算曲線與單位容量法（一）概算曲線為簡化計算，把利用系數(shù)法計算的結(jié)果制成曲線，并假設(shè)受照面上的平均照度為100lx，求出房間面積與所用燈具數(shù)量的關(guān)系曲線，該曲線稱為概算曲線。這種方法使設(shè)計人員計算工作量大為減少，但精度低于通常的利用系數(shù)法，常作為照明初步設(shè)計時近似計算用。1平均照度計算

①燈具類型及光源的種類和容量②計算高度hrc（燈具開口平面離工作面的高度）③房間面積④房間的頂棚、墻壁、地面的反射比1平均照度計算1、應(yīng)用概算曲線應(yīng)已知以下條件圖5-2YG1-1型1×40W熒光燈具的概算曲線2、換算公式概算曲線是在假設(shè)受照面上的平均照度為100lx，維護系數(shù)為K′的條件下繪制的。實際需要的平均照度為E、實際采用的維護系數(shù)為K，實際采用的燈具數(shù)量nn－實際采用的燈具數(shù)量

N－根據(jù)概算曲線查得的燈具數(shù)量

K－實際采用的維護系數(shù)

K′－概算曲線上假設(shè)的維護系數(shù)（取0.7）E－設(shè)計所要求的平均照度，單位為lx1平均照度計算3、確定平均照度的步驟

①確定燈具的計算高度h②室內(nèi)的面積③根據(jù)室內(nèi)面積、燈具計算高度h，在燈具概算曲線上查出燈具的數(shù)量。如果計算高度h處于圖中h1與h2之間，采用內(nèi)插法進行計算。④用以下公式計算出所需燈具的數(shù)量n（或所要求的平均照度E）

1平均照度計算【例5-2】

長20m，寬5m的房間，若計算高度1.5m，反射比組合為ρcc=0.7、ρwa=0.5，ρfc=0.2，采用YG1-1型照明器照明時，維護系數(shù)為0.73，要求工作面平均照度達150lx，求所需照明器數(shù)。1平均照度計算1平均照度計算圖5-3YG1-1型1×40W熒光燈具的概算曲線【解】房間面積A=l×w=20×5=100m2由圖中查得N=10

換算：

所需照明器為15（二）單位容量法

單位容量法對照明用電量進行估算，即根據(jù)不同類型燈具、不同室空間條件，列出“單位面積光通量/（lm/m2）”或“單位面積安裝電功率/（W/m2）”的表格，以便查用。單位容量法的依據(jù)也是利用系數(shù)法，是一種簡單的計算方法，只適用于方案設(shè)計時的近似估算。1平均照度計算1、光源比功率法

以（W/m2）來表示，指單位面積上照明光源的安裝電功率。

1平均照度計算p－光源的比功率，單位為（W/m2）n－燈具數(shù)量PN－每個燈具的額定功率，單位為WA

－房間面積，單位為m21平均照度計算YG1-1型熒光燈的比功率2、估算光源的安裝功率

由已知條件（計算高度、房間面積、所需平均照度、光源類型）可從表中查出p。受照房間的光源總功率為每盞燈的功率為或燈具數(shù)量為1平均照度計算點光源：指圓形發(fā)光體的直徑小于其至受照面垂直距離的1/5，或線形發(fā)光體的長度小于照射距離（斜距）的1/4，可視為點光源。點光源直射照度計算的是受照面上任一點的照度值。當(dāng)采用多盞燈照明時，計算點的照度應(yīng)為各燈對該點所產(chǎn)生照度之和。2點光源直射照度計算一、逐點計算法（平方反比法）（一）指向平面照度

點光源S、被照面為N，通過S作N的垂線，垂足為P。點光源S在被照面N上的P點處產(chǎn)生的直射照度稱為點光源S的指向平面照度（簡稱法線照度），用En表示。2點光源直射照度計算圖5-4點光源在水平面上的照度

2點光源直射照度計算

點光源S垂直投射到包括P點的指向平面N上，該面單元面積dAn上的光源光通量dω－光源S投向面積元dAn的立體角Iθ－光源照射方向的光強，單位為cdl

－光源與計算點之間的距離，單位為mh

－計算高度，單位為m圖5-4點光源在水平面上的照度（二）水平面照度

被照點P位于水平面H上。點光源S在水平面H上P點產(chǎn)生的直射照度就是水平面照度，用Eh表示。2點光源直射照度計算cosθ－光線入射角的余弦，其值為h/l圖5-4點光源在水平面上的照度由于燈具的配光曲線是按光源光通量為1000lm給出的，同時考慮維護系數(shù)K，故水平面照度按下式計算2點光源直射照度計算Ф－實際所采用燈具的光源光通量，單位為lm（三）垂直面照度被照點P位于垂直面V上。點光源S在垂直面V上P點產(chǎn)生的直射照度就是垂直面照度，用Ev表示。EvlIθdωPdAvSH面EhohdV面圖5-5點光源在垂直面上的照度2點光源直射照度計算點光源直射照度計算公式匯總2點光源直射照度計算二、等照度曲線計算法（一）空間等照度曲線在采用旋轉(zhuǎn)對稱配光的燈具的場所，若已知計算高度h

計算點到燈具間的水平距離d從“空間等照度曲線”圖查得該點水平面照度值e

計算點處的水平照度2點光源直射照度計算Eh－水平面照度，單位為lxΦ－實際所采用燈具的光源的總光通量，單位為lmK－維護系數(shù)∑e

－各燈具產(chǎn)生假設(shè)水平照度的總和，單位為lx，可從對應(yīng)的空間等照度曲線中查得2點光源直射照度計算圖5-6JXD5-2型平圓吸頂燈具1×100W的空間等照度曲線e1.6=12lxe2.5=4.2lxe3.4=0.9lx【例5-3】

用兩盞相距6m的GC5深照型工廠燈照明，計算高度6m，被照點與光源s1的水平距離為5m，與光源s2的水平距離為3.5m。照明器內(nèi)光源為GGY400型熒光高壓汞燈，光通量為20000lm，其空間等照度曲線如圖▓，配光特性見表◆，維護系數(shù)取0.8，求被照點處的直射水平面照度。2點光源直射照度計算【解】

方法一：用空間等照度曲線計算

（1）

幾何尺寸

h=6m，d1=5m，d2=3.5m

（2）

根據(jù)空間等照度曲線求水平面照度★

e1=1.8lx，e2=2.6lx

∑e=e1+e2=4.4lx

（3）

計算實際照度2點光源直射照度計算

方法二：用配光特性曲線計算（1）

幾何尺寸

θ1=arctand1/h=arctan5/6=39.8°

θ2=arctand2/h=arctan3.5/6=30.3°

（2）

求光強

由配光特性得：（3）

求照度2點光源直射照度計算【例5-4】

有一接待室長6.6m，寬4.4m，凈高3.0m，采用JXDS-2平圓吸頂燈6只，房間頂棚的反射比為70%，墻面的平均反射比為50%，求房間內(nèi)

A點桌面上的照度。2點光源直射照度計算【解】方法一:利用配光特性求解（1）燈2、5對A點產(chǎn)生的照度

查表得

I26.57=79.1cd2點光源直射照度計算方法二:查等照度曲線求解按d=1.1m，h=2.2m查空間等照度曲線得e1.6=12lx（2）燈1、6對A點產(chǎn)生的照度

查表得

I48.19=65.2cd2點光源直射照度計算h=2.2m

查空間等照度曲線得

e1.6=4.2lx（3）燈3、4對A點產(chǎn)生的照度

查表得

I64.15=53cd2點光源直射照度計算h=2.2m

查空間等照度曲線得

e1.6=0.9lx（4）A點的實際照度2點光源直射照度計算

（二）

平面相對等照度曲線適用于具有非對稱配光特性的照明器。令光通量為1000lm、維護系數(shù)為1、計算高度1m根據(jù)計算點的d/h及計算點的平面位置角β，可從曲線上查得“相對照度ε”2點光源直射照度計算Φ－每個燈具內(nèi)光源的總光通量，單位為lm∑ε

－各燈具產(chǎn)生相對照度的總和，單位為

lx，可從“平面相對等照度曲線”中查得圖5-8不對稱燈具示例【例5-5】

兩盞YG2-2型簡式雙管熒光燈照明器相距3m，計算高度為3m，其他位置尺寸見圖。照明器的平面相對等照度曲線見圖。每根熒光燈管的光通量為2400lm，其空間等照度曲線如圖，配光特性見表，維護系數(shù)取0.81，求P點的水平面照度。2點光源直射照度計算【解】

（1）

幾何尺寸h=3m

2點光源直射照度計算

β角是起始平面與受照面的交線與光線投影線d之間的夾角

（2）

由平面相對等照度曲線求水平面照度★

εh1=180lx

εh2=120lx

（3）

進行換算

P點處的實際水平面照度

2點光源直射照度計算▓1平均照度計算取ρcc=0.7,ρwa=0.5，RCR=1.5

☆1平均照度計算ρfc=0.3,ρcc=0.7,

ρwa=0.5，RCR=1.51平均照度計算圖5-7GC5深照型工廠燈空間等照度曲線h=6md1=5meh1=1.8lxh=6md2=3.5meh2=2.6lxeh1eh22點光源直射照度計算▓★GC5深照型工廠燈配光特性（1000lm）2點光源直射照度計算◆2點光源直射照度計算εh1=180lxεh2=120lx圖5-7YG2-2型簡式熒光燈照明器平面相對等照度曲線★2點光源直射照度計算JXD5-2型平圓形吸頂燈配光特性（1000lm）I26.57=79.1cdI48.19=65.2cdI64.15=53cd3平均亮度計算照明設(shè)計有時需要求出房間各表面的亮度，以檢驗照明質(zhì)量是否符合要求。墻壁的初始平均亮度Lw可以用下式求出：頂棚的初始平均亮度Lc可以用下式求出：式中?s——光源光通量；N——燈數(shù)；（ρU）w、（ρU）c——ρ為墻面或頂棚表面的反射比，U為相應(yīng)于該表面的利用系數(shù)，二者乘積為亮度利用系數(shù)；AW，AC

——分別為墻和頂棚面積。若需求“維持平均亮度”（即運行一段時間后表面具有的亮度），還應(yīng)考慮“亮度維護系數(shù)”。在使用亮度系數(shù)時，墻的反射比是按墻各表面反射比的加權(quán)平均考慮的，得出的是整個墻表面的平均亮度。如果墻各部分表面的反射比不等，而且需要求得各部分的不同亮度值，可采用對平均亮度作適當(dāng)修正的辦法求得各表面的近似亮度L：式中，L——墻的某表面