第8章 照明光照设计ppt课件.ppt
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1、第8章 照明光照设计,8.1 概述8.2 照明方式和种类8.3 照明质量评价体系8.4 灯具布置8.5 照明光照节能设计8.6 照明控制,一、光照设计的内容 照度的选择光源的选用灯具的选择和布置照明计算 眩光评价方案确定照明控制策略和方式及其控制系统组成以文本、图样形式形成照明方案,8.1 概 述,二、光照设计的目的 正确运用经济上的合理性和技术上的可能性来创造满意的视觉条件。 在量的方面,要有合适的照度(或亮度) 在质的方面,要解决眩光、光的颜色、阴影等问题。 便于进行视觉作业 促进安全和防护 引人注目的展示环境,三、光照设计的基本要求 光照设计的基本要求是“安全、适用、经济、美观”。 1.
2、 安全 2适用 “适用”是指能提供一定数量和质量的照明,保证规定的可见度水平,满足生产、工作和生活的需要。,3 经济 一方面尽量采用高效新型光源和灯具,充分发挥照明设施的实际效益,尽可能以较少的投资获得较好的照明效果; 另一方面是在符合各项规程、标准的前提下,尽量节省投资。 4美观 美观是指装饰房间、美化环境的作用。因此设计时应在满足适用、经济的条件下,适当注意美观。特别是在酒店、餐厅、舞厅、剧场等场所。,四、照明的目的 一方面是给周围的各种对象以适宜的光分布,人们通过视觉能够正确识别欲知的对象和确切了解自身所处的环境状况; 另一方面则要创造满足生理和心理要求的室内空间环境,使人从精神上感到满
3、意。 照明光照设计的目的可以分为明视照明和环境照明。,1明视照明 以满足工作需要为目的、以工作面上的视看对象为照明对象的照明技术称为明视照明。 明视照明是绝大多数照明系统的目的。主要涉及照明生理学。2环境照明 以周围环境为照明对象、以舒适感为主要目的的照明称为环境照明。 环境照明是为了营造出一定的特殊气氛,主要涉及照明心理学。,显然,环境照明与明视照明的目的不同,因而其要求也不相同。明视照明和环境照明设计的要求见表8-1。,五、光照设计的步骤 1、收集原始资料,了解工艺及建筑情况。 主要有以下两个方面的内容。 (1)了解建筑物及各房间的工艺性质和生产、使用要求。 (2)了解建筑物的建筑结构、建
4、筑装饰和其它建筑设备情况。 2根据生产、工作情况,选取照明方式和照明种类;根据作业精细程度、识别对象和背景亮度对比等情况,选取各房间、区域需要的照度。 3根据房间的功能和对光色及光源显色性的要求,考虑节能、眩光限制和开关频繁程度等因素,选择合适的光源。,4选择灯具类型5确定灯具的安装高度6确定灯具布置7进行照度计算,验算照明系统所能达到的照度值,或确定所需安装灯具的数量及光源的容量8根据需要计算室内各面亮度和眩光评价(有时可不作要求)9确定照明控制的策略与方式,六、光照设计的成果 第一阶段为方案设计阶段 包括灯具种类和数量的确定、整体设计方案、灯位布置图和工程造价及其预算。采用效果图、文本等成
5、果体现。 第二阶段为初步设计阶段 根据方案,制定相应的开关、灯的回路,确定控制方案和系统的软、硬件组成。 第三阶段为施工图设计阶段 完成施工图的绘制、图样交底,最终完成项目的设计、施工。,8.2 照明方式和种类,一、照明方式 照明方式:指照明灯具按其布局方式或使用功能而构成的基本形式。 根据现行规范,照明方式可分为一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明四种。,1一般照明general lighting 为使整个照明场所获得均匀明亮的水平照度,采用照明灯具在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。 布灯时,只要保证灯具的实际距高比不超过灯具的允许距高比,在照明场所就可获得较好的亮度分布和照度均匀
6、度。,下列场所宜选用一般照明方式: 在受生产技术条件限制,不适合装设局部照明或不必采用混合照明的场所; 无固定工作区且工作位置密度较大,对光照方向无特殊要求的场所。 工程实践中,车间、办公室。体育馆、教室、会议厅、营业大厅等场所等。,根据需要提高某些特定区域照度的一般照明。 分区一般照明常以工作对象为重点,根据工作面布置的实际情况,将灯具集中或分区集中均匀地设置在工作区的上方,使室内不同被照面上获得不同的照度,在保证照明质量的前提下,可以有效地节约能源(非工作区的照度可降低为工作区的1/31/5 )。 分区一般照明适用于某一部分或几部分需要有较高照度的室内工作区,且工作区是相对固定的场所。,2
7、分区一般照明 localized lighting,3局部照明 local lighting 以满足照明范围内某些部位(如小范围的工作台面)的特殊需要而设置的照明。 局部照明仅限于照亮一个有限的工作区,通常采用从最适宜的方向装设较小功率的台灯、射灯或反射型灯泡。,下列情况宜采用局部照明: 局部地点需要高照度或照射方向有要求时; 由于遮挡而使一般照明照射不到的范围; 需要克服工作区及其附近的光幕反射时; 为加强其方向的光线以增强实体感时; 需要消除气体放电光源所产生的频闪效应的影响时。注意:在整个工作场所或一个房间中,不应只装设局部照明而无一般照明,否则会因亮度分布不均匀而影响视觉功能。,4混合
8、照明 mixed lighting,由一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明。 对于有固定的工作区,但工作位置密度不大、照度要求高、对照射方向有特殊要求的场所,若采用单独设置的一般照明不能满足要求时,可采用混合照明,如工厂的绝大多数车间都采用混合照明。,特点:增加工作区的照度 减少工作面的阴影和光斑 减少照明设施总功率,为照亮整个场所,除旅馆客房外,均应设置一般照明,同一场所的不同区域有不同照度要求时,应设分区一般照明,对于部分作业面照度要求较高,作业面密度不大的场所,只 采用一般照明不合理的场所,宜采用混合照明,在一个工作场所内不应只采用局部照明,节约能源,需增大安装功率,不利于节能,
9、易造成亮度分布不均匀,照明方式的选择,视觉工作对应的照度分级范围,二、照明种类概述,1、根据照明使用情况分类 (1)正常照明 normal lighting 为满足正常工作、生活和活动而设置的室内外照明。 可单独使用,也可与应急照明、值班照明同时使用,但控制线路必须分开。 (2)应急照明 emergency lighting 在正常照明因事故熄灭后,供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照明。 按CIE出版物应急照明指南和现行建筑照明设计标准 (GB50034-2013)的规定,应急照明分为三类:,备用照明stand-by lighting :正常照明因故障熄灭后,确保正常活动而而设置的照
10、明。照度不低于正常照明的10%。 安全照明safety lighting :正常照明因故障熄灭后,为确保处于潜在危险之中的人员安全而设置的照明。照度不低于正常照明的5%。 疏散照明escape lighting :正常照明因故障熄灭后,为确保人员安全地从室内撤离而设置的照明。主要通道上的照度不低于0.5lx。 疏散照明又分出口标志、疏散指示标志和疏散照明。 应急照明的设置,应根据建筑物的性质、层数、规模大小及复杂程度,综合考虑建筑物内聚集人员的多少及这些人员对该建筑物的熟悉程度等因素确定。,(3)值班照明 on-duty lighting 在非工作时间供值斑人员使用的照明称为值班照明。利用正常
11、照明中能单独控制的一部分,或利用应急照明的一部分或全部。(4)警卫照明 security lighting 根据警戒防范范围的需要而设置的照明称为警卫照明。(5)障碍照明 obstacle lighting 在可能危及航行安全的建筑物或构筑物上安装的标志灯。 按民航和交通部门的有关规定装设。,2、根据照明的目的与处理手法分类 (1)明视照明 目的 :保证照明场所的视觉条件。 处理手法:要求工作面上有充分的亮度,亮度应均匀,尽量减少眩光,阴影要适当,光源的光谱分布及显色性要好。 教室、实验室、工厂车间、办公室等。,(2)气氛照明 (环境照明) 目的 :为照明场所造成一定的特殊气氛。 处理手法:亮
12、度按设计的需要,故意用暗光线造成气氛;有意采用亮、暗的强烈对比与变化的照明造成不同感觉,或用金属、玻璃等光泽物质,以小面积眩光造成魅力感;故意将阴影夸大,起着强调、突出强调作用;采用特殊颜色做色彩照明夸张手法。 建筑物的泛光照明、城市夜景照明、灯光雕塑等。,照明质量评价体系包括三个方面的内容: 一 是以客观物理量为主的照明质量评价体系; 二 是以立体感评价指标为核心内容的光线方向性的质量评价指标; 三 是以视觉环境为主体的评价体系。一、照度水平 照度水平是衡量照明质量最基本的技术指标之一。 对于正常照明来说,其质量主要取决于能否获得较高的视觉功效和视觉满意度(心理感受)。,8.3 照明质量评价
13、体系,1.照度等级 将20lx作为所有非工作房间的最低照度;而工作房间推荐的最低照度为200lx;工作房间最高满意度的照度为2000lx,并把202002000lx作为照度分级的基准值。 进行照度分级的原则:以确保两级之间在主观效果上有最小的但又显著的差别。一般取后一级照度值约为前一级照度值的1.52.0倍。 根据我国的经济情况和电力供应水平,在现行的标准中规定的照度等级为:0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000lx。,2. 照度标准值,GB 50034-2013中规定的照度值均为
14、作业面或参考平面 上的维持平均照度值,规定表面上的平均照度不得低于此数值,以确保 工作时视觉安全和视觉功效它是在照明装置必须进行维护的时刻,规定表面 上的平均照度,GB 50034-2013按居住建筑、公共建筑【办公、图书馆、商业、影剧院、旅馆、学校、医院、博物馆、展览馆、交通、体育(无彩色电视/有彩色电视转播)】、工业建筑、公用场所进行分类,分别给出照明标准值、眩光限制要求和显色指数要求。,照度水平有较大幅度提高接近CIE标准对一个场所只规定一个标准值与CIE接轨相同用途房间按不同要求规定了不同档次选择灵活,办公建筑照明标准值,学校建筑照明标准值,应急照明的照度标准值宜符合下列规定:备用:其
15、照度值除另有规定外,不低于该场所正常照明照度值的10%安全:其照度值不低于该场所正常照明照度值的5%疏散通道:其疏散照明的照度值不低于0.5lx,公共场所照明标准值,3. 照度标准值的选择,符合下列条件之一及以上时,作业面或参考平面的照度,可 按照度标准值分级提高一级:,连续长时间紧张的视觉作业,视觉要求的精细作业场所,识别移动对象,要求识别时间短促而辨认困难时,视觉作业对操作安全有重要影响时,识别对象亮度对比小于0.3时,作业精度要求较高,且产生差错会造成很大损失时,视觉能力低于正常能力时,建筑等级和功能要求高时,视觉安全视觉功效建筑功能建筑等级,符合下列条件时之一及以上时,作业面或参考平面
16、的照度, 可按照度标准值分级降低一级,在一般情况下,设计照度值与照度标准值相比较,可以允许 有 -10%+10%的偏差,进行很短时间的作业时,作业精度或速度无关紧要时,建筑等级和功能要求较低时,视觉安全视觉功效建筑功能建筑等级,原因:布灯需要 光源功率及光通量变化的不连续性适用:装设10个灯具以上的照明场所,二、照度均匀度 为了减轻人眼对因照度的极不相同的频繁适用所造成的视觉疲劳,除了要求参考平面上具有合理的照度外,室内照度的分布应该具有一定的均匀度。 包括两方面:工作面上照明的均匀性工作面与周围环境(墙、顶棚、地板等)的亮度差别 照明均匀度常用给定工作面上的最低照度与平均照度之比来衡量,即E
17、min/Eav。 最低照度是参考面上某一点最低照度,平均照度是整个参考面上的平均照度。,建筑照明设计标准规定: 公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明的照度均匀度不应小于0.7。 作业面临近周围的照度均匀度不应小于0.5。 房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。 为了获得满意的照度均匀度,一般照明方式中的灯具应均匀布置,并且其实际布灯的距高比不应大于所选灯具的允许距高比。只有正确地选择光源和灯具并合理的布置,才能取得满意的照度均匀度。 注意!对工作位置不紧密的房间,室内照明并非越均匀越好。,三、亮度分布 亮度是人眼对物体表面明亮程
18、度的主观感觉,即物体表面发出或反射出的光通量。亮度分布是照度设计的补充,视野内适宜的亮度分布是舒适视觉的重要条件。在室内环境中,如果度分布不当,就会引起视觉疲劳,从而降低视觉功效。 CIE推荐:当被观察物的亮度为相近环境亮度的3倍时,视觉清晰度较好。 对于非工作房间,特别是装饰标准很高的公共建筑厅堂的亮度分布,往往是根据建筑创作的构思决定,其目的是突出空间或结构的形象特征,渲染环境气氛或是强调某种装饰效果,不受表8-3的限制。,为避免顶棚显得太暗,顶棚照度不应低于作用照度的1/10; 工作房间内的墙壁或隔断的反射比最好在30%70%之间; 地板的反射比在20%40%。 适当增加作业对象与作业背
19、景的亮度之比。,8,四、眩光评价照明质量的重要指标之一。 被视物与背景的亮度比超过1:100就容易产生眩光;当被视物亮度超过16cd/m2时,在任何条件下都会产生眩光。眩光的分类 (1)按产生方式 直接眩光:由视野内未曾充分遮蔽的高亮度光源(或灯具)引起的眩光。 反射眩光:由光泽表面的规则反射形成的高亮度所引起的眩光。 光幕反射:作业本身的镜面反射与漫反射重叠出现所引起的反射眩光。,(2)按眩光造成的后果分为失能眩光和不舒适眩光。 不舒适眩光出现的机会远远多于失能眩光,因此在工作房间内应尽可能地限制不舒适眩光。 照明工程实践表明,凡是能控制不舒适眩光的措施,一般均都有利于消除失能眩光。,1影响
20、不舒适眩光的因素 (1)灯具在观察方向上的亮度。 (2)周围环境的亮度。 (3)灯具发光面种类。主要指的是形状和侧面是否发光。 灯具发光面的形状与其对观察者所张的立体角有关,发光面越大,其对观察者所张的立体角就越大,眩光就越严重。 灯具发光面主要有:圆型、方型和长条形(发光面的长宽比大于2:1的灯具)。,(4)房间尺寸和灯具的安装高度。,房间尺寸和灯具的安装高度与眩光的关系如图8-1所示,图中a为观察者到最近灯具的水平距离,hs为最远灯具相对于观察者眼睛的安装高度。若令离观察者最远的灯具与观察者眼睛的连线同该灯具光铀之间的夹角为眩光角。,照明工程实践表明,当45时,一般来说不易感觉到眩光。,2
21、.不舒适眩光的评价 (1)室内照明的眩光评价 采用统一眩光值(UGR)评价法。UGR与诸多因素有关,计算复杂,一般由计算机完成。 公共建筑和工业建筑常用房间或场所,UGR的值越低,对眩光的控制越好。,(2)室外照明的眩光评价采用眩光值(GR)评价法。,室外照明:眩光值GR1030507090,UGR或GR与标准值比较:若实际UGR(GR)值标准值,符合要求;若实际UGR(GR)值标准值,不符合要求,3眩光的限制方法 (1)直接眩光的限制方法。 直接眩光是随光源亮度的增高和光源同眼睛构成的立体角加大而加重,同时又随光源与视线的夹角增大及背景亮度的增高而减弱。 所以对室内一般照明来说,限制直接眩光
22、的主要方法有以下几种:,合理选择灯具的保护角:局部照明的灯具采用不透明的反射罩,且灯具的保护角30;若灯具的安装高度低于工作者的水平视线时,应限制在1030之间。直接型灯具的保护角不应小于下表的规定:,公共和工业建筑常用房间或场所的最大允许UGR值及室外体 育场所的最大允许GR值宜符合“标准”中的规定,合理选择灯具表面亮度(=4585) 、配光,(2)反射眩光和光幕反射的限制方法。 反射眩光和光幕反射主要与室内各表面的反射比及灯具的光强分布有关,它会改变作业面的可见度,使作业固有的亮度对比减弱,视觉功效降低。 避免和限制的措施: 1)正确安排照明光源和工作人 员的相对位置,使视觉作业内任何光源
23、所产生的定向反射不直接射向观察 者的眼睛。见图8-2。 在实际照明环境中,可通过增加 非干扰区的照明,以提高视觉对象处 的亮度,对光幕反射进行有效的限制。,图8-2 产生光幕反射的范围,2) 通过合适的灯具布置,增加从侧面投射到视觉作业上的光通量。见图8-3所示。3)选用发光面大、亮度低、 配光宽,但在视线方向亮度 锐减的灯具,如采用图8-4所 示的蝙蝠翼型配光灯具。4)顶棚、墙和工作面尽量 选用低光泽的浅色饰面, 以减小反射的影响。,图8-3 不产生光幕反射的布灯方案,图8-4,五、光的颜色 光源的颜色特征不同时对照明质量的影响很大。光源的颜色特征主要包含光源的色表和显色性两个方面。1光源的
24、色表 光环境所要形成的气氛与光源的色表有很大的关系。光源的色表选择是涉及心理学和美学的问题,它取决于照度、室内和家具的色彩、气候环境和应用场所条件等因素。,光源的颜色分类、照度及应用,2. 光源的显色性,长期工作或停留的房间或场所,光源的显色指数不宜小于80,灯具安装高度大于6m的工业建筑场所,显色指数可低于80, 但必须能够辨别安全色,常用房间或场所的显色指数最小允许值应符合“标准”的规定,体育建筑的显色指数最小允许值: 有彩色电视转播80 无彩色电视转播60,规定:红、蓝、黄、绿、黑为安全色,安全色,是通过不同的颜色表示安全的不同信息,使人们能迅速、准确地分辨各种不同的环境,预防事故发生,
25、安全色的含义和用途,对比色红白蓝白黄黑黄红白黄蓝白黄黄黑绿白黑白,相间的条纹,表示强化含义,光源的显色性及应用,照度的不稳定性主要是由于光源光通量的变化导致了工作环境中亮度发生变化。,六、照度的稳定性,3、提高照明稳定性的主要措施如下: (1)照明供电线路与负荷经常发生较大变化的电力线路分开。必要时还可考虑采用稳压措施。 (2)被照物体处于转动状态的场合,避免使用有频闪效应的交流气体放电光源,或采用“移相”的接法,如双管荧光灯的“电容移相”、组合三管荧光灯管分别接在三相电源的A、B、C相上,都可以减少频闪效应。 (3)灯具安装注意避开气流引起的摆动,吊挂长度超过1.5m的灯具宜采用管吊式安装。
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