建筑照明第四章.ppt

第四章 建筑照明标准及照度计算,1、照明质量概述2、照度标准3、照度计算4、道路照明照度计算,1 照明质量概述,照明质量包括：工作面上的照度；亮度分布；照明眩光的限制与阴影的消除；照明的稳定性；光源的显色性。,1 照明质量概述,（1）工作面上的照度是评价照明质量的一个重要指标，也是照明设计最核心问题。例如，教室书桌面上的书本，商店货架上的商品等的照度情况。（2）亮度分布工作环境中个表面上的亮度分布是照明设计的补充，是决定物体可见度的重要因素。例如，被视物体的亮度为它相邻环境亮度的三倍时，视觉清晰度较好。,第四章 建筑照明标准及照度,水平面照度被照点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。,第四章 建筑照明标准及照度,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。,1 照明质量概述,（3）眩光的限制眩光可分为直射眩光和反射眩光两种。直接眩光是由发光体直接引起的；反射眩光是由灯具或其他反射面反射发光所形成的。我国规定直接眩光限制的质量等级为三级，其相应的眩光程度和应用场所见下表：,1 照明质量概述,眩光限制方法：1）控制直接眩光是控制光源在=4590范围内的亮度。方法一：选择透光材料，即用漫射等材料将发光体遮蔽；方法二：控制保护角（遮光角），使90-部分变得小于受灯具结构控制的预定的保护角。见下图：,1 照明质量概述,1 照明质量概述,眩光与视角的关系,1 照明质量概述,2）控制反射眩光方法是使作业面上的大部分光来自合适的投射方向，即产生的定向反射不直接射向观察者的眼睛，而是射向远处或侧方。不在观察者上方安装灯具，就可以消除眩光。例如，黑板产生的反射眩光，使学生看不清字或图，如果增加黑板的局部照明，就能限制眩光。,1 照明质量概述,（4）阴影的消除有害阴影：当阴影构成视看的障碍时是有害阴影；有利阴影：当用阴影可把物体的造型和材质感表现出来时的阴影是有利阴影。阴影的消除：是指从工作、生活角度尽量减少由光照产生的阴影对人的视看障碍。一般措施：使被照面上的光通来自不同方向的照明，即采用漫射或扩散照明，通常是提高顶棚、地面、墙壁的反射，以改善照明的扩散度。,1 照明质量概述,（5）照度均匀度定义：给定工作面上的最低照度与平均照度之比。工作区域的最低照度与平均照度之比0.8；工作房间平均照度1/3工作区域平均照度；相邻房间平均照度彼此间不应有超过5：1的变化。照度均匀度与灯具的距高比有关，灯具布置间距灯具的最大允许距高比。,1 照明质量概述,（6）照明的稳定性照明不稳定性：照明变化引起的忽亮忽暗，给人的视觉带来不舒服感。产生照明不稳定性原因及抑制措施：电源电压波动原因：供电系统故障或大型设备启动时，产生电压波动，导致照明不稳定。措施：将照明与动力线路分开；或单独设立照明变压器。光源或灯具摆动原因：光源或灯具摆动使工作面上的光通量发生变化，造成照明不稳定。,1 照明质量概述,措施：选择合适的安装方式，或尽量避开气流经常冲击的地方。如在门厅、门口、主要通道，一般安装管吊灯、吸顶灯，不安装链吊灯。光源自身老化和环境因素原因：光源光通量随使用时间的增长和烟尘污染等因素会逐渐下降。措施：调换或清扫光源（灯具）；在照度计算时考虑照度补偿系数k，适当增加光源功率。,1 照明质量概述,交流电源的周期性变化原因：电光源的光通量是随着交流电源的电压、电流周期性变化而变化的，特别是气体放电光源尤其严重。若被照物体处于旋转状态，且旋转频率为光通量波动频率的整数倍时，看上去，旋转的状态似乎不转，使人产生错觉，这就是“频闪效应”。措施：将三组荧光灯分别接入三相电源。,1 照明质量概述,（7）光源的显色性改善光源的显色性：是指光源对被照物体颜色显现的性能。物体表面色的显示除了决定于物体表面的特性外，还取决于光源的光谱能量分布。当含有不同光谱能量的光源照射物体表面时，它显示的颜色也会出现差异。这是因为电光源的光谱与日光光谱有着差异的缘故。,常用光源的显色指数范围及其适用场所,1 照明质量概述,需要正确辨别颜色场所，白炽灯、卤钨灯、日光色荧光灯等应用极为广泛也可采用合适光谱的二种以上的光源的混光照明。如，荧光灯和卤钨灯混光，或高压钠灯和荧光高压汞灯混光。,2 照度标准,照度标准是根据不同使用场所的使用功能、视觉要求，国民经济发展水平和人民物质文化水平，由国家制定的各类建筑物或工作场所照度的标准。,2 照度标准,（1）我国工业企业的照度标准,2 照度标准,2 照度标准,（2）我国民用建筑照度标准,2 照度标准,（3）照度标准分析1）照度等级能够刚刚辨认人脸特征的亮度（约1cd/m）所需要的水平照度为20lx。认为它是最低照度。由表4-6可知，照度范围由三个连续的照度组成，在进行照度分级时，相邻两级的照度值相差不能太小，但也不能过大，后一级约为前一级照度的1.52.0倍。,2 照度标准,2）照度范围每一范围的照度等级规定了三个连续的照度值，对于工作房间，其中间的数值代表应采用的推荐照度，看考虑其他因素时可分别采用较高或较低值。3）规定照度的平面（参考面）即照度设计的参考面。是根据房间的性质和工作要求，不一定限制在单一的表面上，可由分开的表面组成。情况一：不限定固定位置上工作的房间，是距地面一定高度的水平面；情况二：已知工作位置的房间，由工作场所指定面积组成；,2 照度标准,情况三：作业不是在水平面内或不是同一高度平面，则是在作业的倾斜面或不同高度的平面上。4）空间均匀度是指整个参考面上的照度平均值（照度标准中的照度值就是指平均照度）。5）时间均匀度由于光源随时间增长，会自然老化，光通量逐渐衰减，加上光源、灯具和房间内表面上积灰污染，照度将逐渐降低。因此，定期更换光源、清洗灯具、清扫房间，才能保证照度。维护系数见下表：,2 照度标准,2 照度标准,6）一般照明与混合照明一般照明：是指在规定的照度参考面上获得较均匀的照度的照明方式；局部照明：是指在离视觉作业面很近的位置上附加一些照明器，只对局部有限范围提供的照明；混合照明：是指既有局部照明又有一般照明的照明方式。,3 照度计算,照度计算是照明设计的重要内容之一。目的是根据房间所需要的照度标准及有关条件，通过一定的计算方法来确定光源的容量及灯具的数量。或者在灯具的形式、光源的容量都确定的情况下计算其所达到的照度值。常用方法有：利用系数法、概算曲线法、逐点计算法和单位容量法等。利用系数法、概算曲线法和单位容量法主要用来计算工作面的平均照度；逐点计算法主要用来计算工作面任意点的照度。,3 照度计算,（1）利用系数法是计算工作面上的平均照度的方法。它是根据房间的几何形状、灯具的数量和类型确定工作面平均照度的方法。1）基本计算公式利用系数U：表示室内灯具照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。,3 照度计算,式中 U利用系数 f 由灯具发出的最后落到工作面 上的光通量，单位为lm s 每个灯具中光源额定总光通 量，单位为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。,（4-1）,3 照度计算,室内平均照度,Eav工作面平均照度，单位为lxN灯具数A工作面面积，单位为m2K维护系数，查表4-12,若已知房间特性、照明要求的情况下，计算所需照明器数,（4-2）,（4-3）,3 照度计算,2）利用系数的有关概念空间系数为了表示房间的空间特征，引入空间系数。一个房间分有：室空间、顶棚空间、地板空间三部分。见图：,3 照度计算,以上三个空间系数定义如下：室空间系数顶棚空间系数地板空间系数,（4-4）,（4-5）,（4-6）,3 照度计算,式中 l室空间（地面）长度，单位m；w室空间（地面）宽度，单位m；hrc室空间高度，即灯具的计算高度，单位m；hcc顶棚空间高度，即灯具的垂度，单位m；hfc地板空间高度，即工作面的高度，单位m；,3 照度计算,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（把灯具开口平面看成一个有效反射比cc 的假想平面）。地面空间：地面放置家具、机器，光线也会被吸收、反射（也可以看成一个有效反射比fc的假想平面）。有效空间反射比由下式求得：,（4-7）,3 照度计算,式中 As顶棚（或地板）空间内所有表面的总面积，单位为m；A0顶棚（或地板）平面面积，单位为m；顶棚（或地板）空间各表面的平均反射比。当一个面或多个面各部分的实际反射比各不相同时，其平均反射比的计算公式是式中 Aii块表面的面积 i 该表面积的实际反射比。,（4-8）,3 照度计算,表4-13 工作房间表面的反射比,表4-14 建筑表面的反射比近似值,3 照度计算,确定利用系数的步骤确定房间的各特征量：分别按式（4-4）、（4-5）和（4-6）求出其室空间系数RCR、顶棚空间系数CCR和地板空间系数FCR确定顶棚空间的有效反射比：按式（4-7）求出顶棚空间有效反射比cc。当顶棚空间各面反射比不等时，应求出各面的平均反射比，再代入式（4-7）求得cc。确定墙面平均反射比：由于开窗、装饰物遮挡等原因，墙面反射比应采用加权平均值，可利用式（4-8）求得。,3 照度计算,确定地板空间的有效反射比：与顶棚空间一样，用同样的方法求出有效反射比fc。应该注意，利用系数表中的数值是按照fc=20%算出来的，若需要较精确的结果时，则利用系数应加以修正，见附录表A-17。如果计算精度要求不高，也可以不修正。确定利用系数：根据已求出的室空间系数RCR，顶棚有效反射比cc，墙面平均反射比w，按所选用的灯具从计算图表中即可查的利用系数U。当RCR、cc，w 不是图表中分级的整数时，可用内插法求出对应值。,【例4-1】见书P66,3 照度计算,课堂作业1,有一间教室长11.3m，宽6.5m，高3.5m，在离顶棚0.4m高度处安装YG11型40W荧光灯11盏，光源的光通量为2400lm，课桌高度为0.75m，教室内各表面反射系数及灯具布置如图所示，试计算课桌表面上的平均照度。,课堂作业2,如上例，若利用系数U=0.6，再次计算课桌表面上的平均照度。,3 照度计算,（2）单位容量法依据利用系数，方法简化。特点：计算简单，结果不够精确，适用于生产及生活用房平均照度的照明设计或初步设计的近似计算。具体作法：将不同类型的灯具、不同的室空条件，列出“单位面积光通量（lx/m）或”单位面积安装电功率（W/m）”的表格，供设计人员使用。见附录表A-18A-21。,3 照度计算,1）单位容量法的概念照明光源的单位容量就是在单位面积水平面积上照明光源的安装功率，即式中 P房间安装光源的总功率，单位（W）n灯具数量 PL每个灯具的额定功率，单位为W A 房间面积，单位为m P0单位容量，即房间每一平方米应安装光源功率，单位（W/m）,3 照度计算,2）按单位容量法求照明灯具的安装容量或灯数已知单位容量P0和受照面积A后，室内一般照明总安装容量为：每盏灯具的光源容量灯具数,3 照度计算,YG1-1型荧光灯的比功率,W/m,3 照度计算,【例4-2】见书P68,3 照度计算,（3）概算曲线法它是把利用系数法计算的结果制成曲线，并假设被照面上的平均照度为100lx时，求出房间面积与所用灯具数量的关系曲线称为概算曲线。概算曲线是由灯具厂提供的，用它能十分方便地估算出需要的灯具数目。1）应首先已知下列条件:灯具的类型及光源的种类和容量；房间的计算高度；房间的面积；房间的顶棚、墙壁、地板的反射比。,3 照度计算,YG1-1型140W荧光灯具的概算曲线,3 照度计算,2）换算公式概算曲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 式中n实际采用的灯具数量；N根据概算曲线上查得的灯具数量；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 照度计算,3）确定平均照度的步骤 确定灯具的计算高度hrc；室内的面积；根据室内面积、灯具计算高度hrc，在灯具概算曲线上查出灯具的数量。如果计算高度hrc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）。,3 照度计算,【例4-3】见书P69【例4-4】见书P70,3 照度计算,（4）逐点计算法是指逐一计算附近各个光源对照度计算点的照度，然后进行叠加，得到其总照度。主要特点：假设灯具的光源为“点光源”，即指圆形发光体的直径小于其至受照面垂直距离的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。利用距离平方反比定律（照度定律）,3 照度计算,式中E照度计算点的平均照度；I 光源在照度计算点方向的发光强度；光源至照度计算点的连线与光源至照度计算平面的垂线之间的夹角（入射角）；l 光源至照度计算点的距离。逐点计算法可计算任意倾斜面上的照度，但只计算光源的直射照度（不含反射），因此适用于带反射罩的灯具的照明。实际中，可利用空间等照度曲线和平面相对等照度曲线来求照度计算点的照度，方法如下：,3 照度计算,3 照度计算,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”图上查得该点水平面照度值e 计算点处的水平照度 式中 En水平面照度，单位为lx 每个灯具内光源的光通量，单位为lm K维护系数 e 各灯具产生的相对水平照度的总和，单位为lx，可从对应的空间等照度曲线中查得。,3 照度计算,JXD5-2型平圆吸顶灯具1100W的空间等照度曲线,e1.6=12lx,e2.5=4.2lx,e3.4=0.9lx,3 照度计算,【例4-5】见书P72,3 照度计算,平面相对等照度曲线对于非对称型配光灯具（如荧光灯组成的灯具）可利用“平面相对等照度曲线”进行水平照度计算。由于“平面相对等照度曲线”是假设计算高度为1m而绘制的，应按下式计算式中 每个灯具内光源的光通量，单位lm e 各灯具对计算点产生相对照度的总和，单位 lx，e可从“平面相对等照度曲线”中查得。h 灯具的计算高度，单位m Eh 水平面照度，单位 lx,3 照度计算,不对称灯具示例,3 照度计算,【例4-6】见书P73,4 道路照明照度计算,对于道路一般照明而言，大部分情况只计算出路面的照度值就可以了。（1）逐点照度计算1）根据光强图或光强表计算如图，一个灯具在P处产生的照度为：,4 道路照明照度计算,式中灯具的垂直角度；c 灯具的水平角度；（c，）P点相对于灯具的角度；I（c，）灯具（c，）方向上的光强值；h 灯具的安装高度。逐点照度计算，道路上任一点P的照度是将所有路灯对这一点产生的照度叠加起来，P点的照度计算公式为：,4 道路照明照度计算,一般道路灯的光度数据图表给出的是等光强曲线，按P点对应的方向角c，在曲线上查得I（c，），代入上式，即可求得一只路灯对P点产生的照度确定多只路灯对该点P产生的照度，重复这个过程就可以求出多只灯在该点产生的总照度值。,4 道路照明照度计算,计算步骤确定计算点P对于灯具的角度（c，）；从灯具的等光强图或光强表中找出（c，）的光强值I（c，）；利用式 计算照度；计算多个灯具对点P的贡献，可重复（1）（3）。,4 道路照明照度计算,2）根据等照度曲线图计算为计算方便，道路灯具往往做成等照度曲线。如图：横坐标是纵向距离与安装高度的比，纵坐标是横向距离与安装高度的比。如果计算点相对每只灯的距离已经确定，即可根据计算点对于各个灯具的位置找出其照度值，然后求和即得到该点的总照度。值得注意的是，等照度曲线通常是以1000lm的光源光通量绘制的，在实际计算中必须考虑实际光通量和维护系数，通过例题说明：例4-7，P76。,4 道路照明照度计算,（2）路面平均照度计算当计算出一部分路面上的照度时，可由下式计算出该路面上的平均照度：式中 Ei路面i点的照度；n计算点总数；若计算一条无限长的平直道路上的平均照度，采用利用系数法可以很方便地求得，计算公式如下：,4 道路照明照度计算,式中 光源光通量；U路灯利用系数（查利用系数曲线）；N 每盏路灯中的光源数；W 路面宽度；S 路灯间距。利用系数法求路面上的平均照度，是采用查利用系数曲线求得该系数，该曲线即是一系列不同宽度道路的利用系数构成的曲线，它以路宽/安装高度为横坐标。利用系数与灯具的安装高度、仰角、悬挑长度有关。例4-8，P77。,本章作业,P781，2*，4，7*，8*,