綠色節(jié)能建筑設(shè)計(jì)之照明設(shè)計(jì).doc

照明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述光強(qiáng)度(luminous intensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡(jiǎn)稱cd).1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量.勒克司（lux,法定符號(hào)lx）照度單位，為距離一個(gè)光強(qiáng)為lcd的光源，在1米處接受的照明強(qiáng)度，習(xí)稱：燭光.米。亦即距離該光源1米處，1平方米面積接受1lm光通量時(shí)的照度。焦耳（joule,法定符號(hào)j）能或功的基本物理單位，等于1個(gè)牛頓(N)的力作用1米距離所作的功，或消耗的能。1焦耳=107爾格=1瓦特.秒牛頓（Newton,法定符號(hào)N）：力的單位，使1千克的質(zhì)量每秒加速1米秒的力。1N=105dyne(達(dá)因)瓦（特）（watt,法定符號(hào)W）：功率的單位，單位時(shí)間（1秒）所作的功等于1焦耳時(shí)的功率1W=1J/S; 1j=1W.s國(guó)際單位制(SIE單位制)的光度單位光 度 量幾 何 學(xué)名稱符號(hào)單位英文名光強(qiáng)度I坎德拉Candela(cd)光照度E勒克斯Lux(lx)光亮度L尼特Nit光通量流明Lumen(lm)與心理學(xué)關(guān)系密切的單色光單位有:1.光強(qiáng)度 光強(qiáng)度(luminous intensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡(jiǎn)稱cd).1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量.2.光通量 光通量(luminous flus)是由光源向各個(gè)方向射出的光功率,也即每一單位時(shí)間射出的光能量,以表示,單位為流明(lumen,簡(jiǎn)稱lm).3.光照度光照度(illuminance)是從光源照射到單位面積上的光通量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡(jiǎn)稱lx).4.反射系數(shù) 人們觀看物體時(shí),總是要借助于反射光,所以要經(jīng)常用到反射系數(shù)的概念.反射系數(shù)(reflectance factor)是某物體表面的流明數(shù)與入射到此表面的流明數(shù)之比,以R表示.5.光亮度 光亮度(luminance)是指一個(gè)表面的明亮程度,以L表示,即從一個(gè)表面反射出來的光通量.不同物體對(duì)光有不同的反射系數(shù)或吸收系數(shù).光的強(qiáng)度可用照在平面上的光的總量來度量,這叫入射光(inci-dentlight)或照度(illuminance).若用從平面反射到眼球中的光量來度量光的強(qiáng)度,這種光稱為反射光(reflection light)或亮度(brightness).例如,一般白紙大約吸收入射光量的20%,反射光量為80%;黑紙只反射入射光量的3%.所以,白紙和黑紙?jiān)诹炼壬喜町惡艽?亮度和照度的關(guān)系如圖6-2(a)所示,最常用的照度單位是呎燭光(footcandle).1呎燭光是在距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一英尺遠(yuǎn)的一平方英尺平面上接受的光通量.如果按公制單位,則以米為標(biāo)準(zhǔn),照度就用米燭光(metrecandle)來表示,即1米燭光是距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一米遠(yuǎn)的一平方米面積上的照度.1米燭光等于0.0929呎燭光.從圖6-2上,我們不難理解亮度和照度之間的關(guān)系,其關(guān)系為:L=RE 公式6-1式中L為亮度,R為反射系數(shù),E為照度.因此,當(dāng)我們知道一個(gè)物體表面的反射系數(shù)及其表面的照度時(shí),便可推算出它的亮度.亮度也有幾種度量單位.亮度的單位是用一種理想化了的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來定義的(如圖6-2b).以一支標(biāo)準(zhǔn)蠟燭當(dāng)作光源,放在一個(gè)半徑為1公尺的球體的中心位置.假設(shè)這個(gè)蠟燭會(huì)均勻發(fā)散它的全部光線,則落在球體內(nèi)表面一平方公尺表面積上的所有光量為1個(gè)流明(lumen).實(shí)際應(yīng)用中,亮度單位用流明太小了,所以通常取其十倍的單位毫朗伯(millilambert)來表示.比毫朗伯稍大的單位是呎朗伯(footlambert),1毫朗伯等于0.929呎朗伯.英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的呎朗伯是用光源的燭光數(shù),從光源到表面積的英尺數(shù)和表面的反射率來規(guī)定的.在有些國(guó)家,普遍使用的是米制單位,是以毫朗伯為基礎(chǔ)的1毫朗伯(mL)=0.929呎朗伯(ftL)=3.183燭光/平方米(c/m2)=10阿普熙提(apostilbs).光亮度的單位還有:坎德拉/平方米(即尼特,Nit=1cd/m2)等.多年來，感光材料的感光度計(jì)算方法是以使感光材料產(chǎn)生一定密度值所需曝光量為計(jì)算依據(jù)的，而曝光量又是以燭光.米.秒或勒克司*秒為計(jì)量單位的。曝光量的計(jì)算公式是；H（曝光量）=E（照度）t（時(shí)間）照度與光源的發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)I）成正比：E=I（光強(qiáng)）D-2（D為距離）光強(qiáng)的單位：（舊）燭光：又名國(guó)際燭光，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)照明協(xié)會(huì)（CIE）早期規(guī)定的，以特定的鯨魚油蠟燭的單位發(fā)光強(qiáng)度為單位，這也是燭光一詞命名的由來。顯然，當(dāng)時(shí)主要是以光源的亮度為依據(jù)的（亮度的定義是：?jiǎn)挝幻娣e發(fā)光體的光強(qiáng)）。（新）燭光，法定名稱坎德拉candela.cd,CIE（1942）定義為一平方厘米絕對(duì)黑體在金屬鉑的凝固溫度（2045K）時(shí)發(fā)光強(qiáng)度的六十分之一，這個(gè)規(guī)定既確定了其亮度，又確定了其色溫。新燭光=0.981舊燭光1979年，CIE又對(duì)坎德拉規(guī)定了新的標(biāo)準(zhǔn)：定義頻率為5401012Hz（即波長(zhǎng)555nm）的單色光源每單位立體角（1個(gè)球面度）輻射能為1683W時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度。這個(gè)定義把光強(qiáng)單位和能量絕對(duì)單位聯(lián)系起來了，含義覆蓋面更廣了。特別規(guī)定單色光源的波長(zhǎng)，進(jìn)一步把光的波長(zhǎng)和機(jī)械能與亮度和光強(qiáng)聯(lián)系起來。在通常的感光測(cè)定工作中，都采用白光作為感光儀的光源和施照光，嚴(yán)格規(guī)定其色溫和光強(qiáng)，并以燭光為光強(qiáng)單位，以勒克司lx為照度單位，以lx*s為曝光量單位，并以這些單位為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)照相性能，計(jì)算感光材料的感光度，這無疑是很實(shí)用的常規(guī)方法。這個(gè)方法檢測(cè)的數(shù)據(jù)和通常感光材料在應(yīng)用時(shí)的實(shí)用性能是一致的，但是這僅適用于在實(shí)際應(yīng)用時(shí)用白光曝光的感光材料。照明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述一、 照明設(shè)計(jì)的程序：建筑照明設(shè)計(jì)的程序一般分成8個(gè)步驟：1、 明確照明實(shí)施的用途與目的照明設(shè)計(jì)必須首先確定建筑物的用途，是辦公室，會(huì)堂、教室、餐廳還是舞廳，如果是多功能房間，更要把各種用途列出，以便確定滿足要求的照明設(shè)備。這一點(diǎn)是建筑照明設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。2、 光環(huán)境構(gòu)思及光通量分布的初步確定在明確照明目的的基礎(chǔ)上，確定光環(huán)境及光通量的分布。如舞廳、要有刺激興奮的氣氛，要采用變幻的光，閃耀的照明：如教室，要有寧?kù)o舒適的氣氛，要做到均勻的照度和合理的亮度，不能有眩光。3、 照度、亮度的確定（1） 照明方式的分類，照明方式主要有四種：一般照明：指室內(nèi)基本一致的照明，多采用于辦公室場(chǎng)所，一般照明的優(yōu)點(diǎn)是：a、即使室內(nèi)工作布置變化，也無需變更燈具的種類與布置。b、照明設(shè)備的種類較少。C、均勻的光環(huán)境。分區(qū)的一般照明，是將工作對(duì)象和工作場(chǎng)所按功能來布置照明方式。而且，用這種照明設(shè)備，也兼作房間的一般照明。局部照明。在小范圍內(nèi)，對(duì)各種對(duì)象采用個(gè)別的照明的方式，需有靈活性，局部照明的優(yōu)點(diǎn)是：按要求的條件，對(duì)每個(gè)必要的對(duì)象進(jìn)行照明，易于控制。通過對(duì)某一對(duì)象特別高度較低，有效的突出對(duì)象。節(jié)約能源燈具安裝高度較低，維護(hù)方便。為了使眼睛適應(yīng)亮度的過度變化，應(yīng)同時(shí)采用至少為局部照明照度值20%以上的一般照明。上述各方式并用。（2） 照明方式的選擇通常，對(duì)整個(gè)房間總是采用一般照明方式，而對(duì)工作面或需要突出的物品采用局部照明，例如辦公室往往用熒光燈具作一般照明，而在辦公室桌上布置臺(tái)燈作局部照明，又如展覽中整個(gè)大廳是一般照明，而對(duì)展品用射燈做局部照明，因此房間用途與室內(nèi)布置就確定了，照明方式也隨之確定了。4、光源的選擇各種光源的效率，光色，顯色性及特性等方面各有所長(zhǎng)，可用在不同的建筑照明，詳見光源部分。5、燈具的選擇在照明設(shè)計(jì)中選擇燈具時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)燈具的光度特性（燈具效率、配光、利用系數(shù)、表面亮度、眩光等）u經(jīng)濟(jì)性（價(jià)格光通比，電消耗、維護(hù)費(fèi)用等）u燈具的使用環(huán)境條件（是否要防爆、防潮、防震等）u燈具的外形與建筑物是否協(xié)調(diào)等。u以下對(duì)燈具光特性與經(jīng)濟(jì)性的選擇作些說明：（1） 燈具的光特性選擇在層高較低的工業(yè)與民用公共建筑中，如工廠實(shí)驗(yàn)、辦公室、商場(chǎng)、各種文化設(shè)施內(nèi)的休息廳和接待室等），房間的墻面與吊頂均要求一定高度，要求房間有較高的反射系數(shù)，并需要一部分光直接射到頂棚和墻上，此時(shí)以采用半直接照明型或間接型配光的燈具為宜。照明器上半球光通輻射一般不應(yīng)小于15%（如乳白罩燈具或散射型燈具），并應(yīng)避免采用特狹照明型直射燈具。在高大廠房（6M以上），宜采用深照明型燈具，但對(duì)有垂直照度要求的場(chǎng)所不宜采用高度集中配光的燈具，而應(yīng)考慮有一部分光能照到墻上和設(shè)備的垂直面上。建筑物室內(nèi)要求減少陰影時(shí)，可采用廣照型配光燈具，使工作點(diǎn)能受到來自各個(gè)方向燈具光線的照射。如果對(duì)消除陰影要求十分嚴(yán)格，則最好采用發(fā)光平面（如發(fā)光頂棚），它的特點(diǎn)是照度高，且均勻，對(duì)消除陰影比較理想。帶有格柵的嵌入式燈具布置成的發(fā)光帶，一般多用于長(zhǎng)而大的辦公室或大廳，光帶的優(yōu)點(diǎn)是光柔和、沒有眩光，缺點(diǎn)是頂棚較暗，特別是光帶間距大時(shí)，就更為突出。為了防止眩光，應(yīng)選用帶保護(hù)角或帶有漫射玻璃的燈具。經(jīng)濟(jì)的考慮：考慮照明的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，要作全面比較，主要考慮初投資，耗電費(fèi)及年維修費(fèi)。如果進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)比較十分復(fù)雜，難以進(jìn)行，則以在獲得同一照度值情況下消耗功率最小的照明方案作為最經(jīng)濟(jì)的方案。6、室內(nèi)布燈數(shù)的確定根據(jù)已選擇燈具及房間大小，照度等因數(shù)可以計(jì)算室內(nèi)布燈數(shù)，計(jì)算公式及方法下面會(huì)講。7、燈具的布置照明方式有一般照明，分區(qū)的一般照明，局部照明及混合照明，布燈的方法也隨著照明方式面異。一般照明的布燈方法。理確定燈與燈的距離，燈與墻的距離合理確定布燈的圖案。非均勻照度的布燈法。有些場(chǎng)所（如客廳、宴會(huì)廳、商場(chǎng)等）的一般照明并不強(qiáng)調(diào)照度均勻，而是在保證足夠的照度前提下強(qiáng)調(diào)照明的氣氛，著重考慮裝飾美與體現(xiàn)環(huán)境特點(diǎn)，這種非均勻照明方案的布燈，主要有兩種方案。中心照明方案：中心照明方案用在客廳，宴會(huì)廳等處，在廳堂中心裝設(shè)大型花吊燈，充分體現(xiàn)出豪華歡快的氣氛。分區(qū)照明方案：分區(qū)照明方案多用在商場(chǎng)，商場(chǎng)面積大，用均勻照明會(huì)明顯得呆板與一般化，不能刺激顧客的購(gòu)買欲望，而分區(qū)照明就能吸引顧客，突出商品。一般將商場(chǎng)分成若干個(gè)商品區(qū)，對(duì)各商品區(qū)的照明可視商品的特性而異，可采用光色不同的光源，襯托出不同商品的特色，產(chǎn)生良好的效果。局部照明的布燈法：局部照明方式目的是為了照亮某個(gè)局部（如辦公桌、展品、工作臺(tái)等，一般采用裝設(shè)工作臺(tái)與小型射燈來達(dá)到目的，對(duì)一些面積稍大的局部照明采用熒光燈或投射式吊燈）。8、對(duì)照明設(shè)計(jì)結(jié)果的檢驗(yàn)如果對(duì)照明設(shè)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果而修正，則要在重新選擇光源與燈具之后再計(jì)算。二、照度的計(jì)算1、 照度計(jì)算的目的照度計(jì)算的目的是根據(jù)所需要的照度值及其它已知條件（照明器具形式及布置，房間各個(gè)面的反射條件及污染情況等）來決定燈泡的容量或燈數(shù)量?；蛟谡彰髌骶咝问?，布置光源的數(shù)量都已確定的情況下，計(jì)算某點(diǎn)照度值。在計(jì)算水平照度時(shí)，如無特殊情況要求，通常采用0.8M的工作平面作為計(jì)算平面。2、 照度計(jì)算的基本方法的特點(diǎn)及適用范圍（1）利用系數(shù)法 用利用系數(shù)計(jì)算 此法考慮了直射光及反射光兩部分所產(chǎn)生的照度計(jì)算結(jié)果為光平面上的平均照度計(jì)算室內(nèi)面上的平均照度，特別適用于反射條件好的房間。一般生產(chǎn)及生活用房的燈數(shù)概略計(jì)算（2）查概算曲線逐點(diǎn)計(jì)算法 平方反比法 此法只考慮直射光產(chǎn)生的照度，可以計(jì)算墻面上某一點(diǎn)直射照度 采用直射照明器的場(chǎng)所，可直接求得水平面照度，也可能求上系數(shù)求得墻面上的照度等照度曲線法 使用線光源的場(chǎng)所，求算任意面上一點(diǎn)的照度方位系數(shù)法使用線光源的場(chǎng)所，求算任意面上一點(diǎn)的照度3、 維護(hù)系數(shù)：環(huán)境特征分類：白熾燈高壓鈉熒光燈日光燈等 鹵鎢燈 清潔 很少有塵埃、煙、煙灰及蒸汽（如辦公室、閱覽室、儀表車間等）維護(hù)系數(shù)：0.75（0.8） 0.8（0.85）燈具擦洗次數(shù)：2（次/年）環(huán)境特征分類：一般有少量塵埃、煙、煙灰及蒸汽（如商店?duì)I業(yè)廳，劇場(chǎng)觀眾廳，機(jī)加工車間）維護(hù)系數(shù)：0.7（0.75） 0.75（0.8）燈具擦洗次數(shù)：3（次/年）環(huán)境特征分類：污染嚴(yán)重有大量粉塵、煙、煙灰及蒸汽（如鑄工、鍛工、車間、廚房等）維護(hù)系數(shù)：0.6（0.65） 0.65（0.7）燈具擦洗次數(shù)： 3（次/年）環(huán)境特征分類：室外 露天廣場(chǎng)、道路維護(hù)系數(shù)：0. 7 0.75燈具擦洗次數(shù)： 3（次/年）4、 利用系數(shù)計(jì)算照度：不管采用何種計(jì)算法只能做到基本準(zhǔn)確，因各種參數(shù)可能不精確，計(jì)算結(jié)果有10%的誤差是允許的。計(jì)算公式 EAN= UK式中N所需燈具個(gè)數(shù)E所需的平均照度U燈具的系數(shù)A房間的平面面積。K維護(hù)系數(shù)1） 利用系數(shù)U2） 由于燈具射出的光，部分直接射到工作面，部分經(jīng)頂棚、墻壁、地面的多次反射落到工作面上，還有部分為燈具材料及墻壁，家具、地板等呼吸、部分反射到窗外，其中一個(gè)燈具直射和反射到工作面上料反射系數(shù)，燈具光強(qiáng)分布有關(guān)，每個(gè)燈具都有本身的利用系數(shù)表。A、室內(nèi)空間的分隔與空間的比值：我們將布燈的房間相應(yīng)地分成三個(gè)空間：頂房間、室空間和地面空間室空比 RCR= 5H（L+W）LW頂空比 CCR= 5He (L+W)LW地空比FCR= 5Hf(L+W)LW式中： L房間的長(zhǎng)度，mHe頂棚空間的高度H室空間的高度，即計(jì)算高度W房間寬度MHf地面空間高度（工作面的高度），MB、墻面的平均反光系數(shù)W：由于墻壁上有玻璃或其他裝飾物，他們的反光系數(shù)與墻面的反射系數(shù)不同，因此整個(gè)墻面的平均反射系數(shù)，可按下式計(jì)算。w1（AWAO）+PpAPw=AWw1的反射系數(shù)P玻璃的反射系數(shù)Aw整個(gè)墻的面積M2Ap_玻璃窗的面積M2C、求室內(nèi)布燈數(shù)的計(jì)算步驟：已知被照面積，所采用的照明器及照度值要求值，求布燈數(shù)求房間各面的反射；求室內(nèi)比RCR查燈具的利用系數(shù)表，取得利用系數(shù)值。如果得出得數(shù)值在表中兩個(gè)數(shù)值之間，就用內(nèi)推法計(jì)算。求室內(nèi)布燈數(shù)。實(shí)例：某室的尺寸為長(zhǎng)寬高=20m50m8m。頂棚的反射比pc=50%，墻上開窗面積比R=0.2。地面板反射比PFC=2%，采用150W金屬鹵化物燈寬光束板面照明燈具，照明器光源的光通量為108091m燈具效率為72.9%，維護(hù)系數(shù)為0.7，現(xiàn)要求室內(nèi)（地面）平均照度為100Lx，試求室內(nèi)布燈數(shù)。解：1求室內(nèi)間比RCR。RCR= 5Hac(L+W) = 58(20+50) =2.8LW 20502利用系數(shù)表：由于沒有2.8（RCR）但有RCR=2 RCR=3 我們就采用內(nèi)插法：當(dāng)