建筑電氣設(shè)計(jì)中的照度計(jì)算

趙嬋媛

（新疆師范大學(xué)建設(shè)指揮部，新疆 烏魯木齊 830017）

0 引 言

在單體建筑工程的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收過(guò)程中，各相關(guān)單位常常對(duì)電氣、暖通等重視程度不夠。特別是對(duì)建筑電氣工程中的照明工程，不少人認(rèn)為估算一下，只要能把室內(nèi)照亮就是合格的照明工程，這是錯(cuò)誤的觀念。影響場(chǎng)所照明的因素太多，任何一項(xiàng)產(chǎn)生誤差，都有可能使房間的照明參數(shù)超出國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍，造成照明不良、眩光、光污染和高能耗等問(wèn)題。因此，以學(xué)校一間普通辦公室的照明設(shè)計(jì)舉例進(jìn)行定量分析，驗(yàn)證了必須對(duì)照明進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的計(jì)算，得出合適的照明燈具配置方案，才能最終實(shí)現(xiàn)專業(yè)、高效、節(jié)能和舒適的照明要求。

1 算法選擇

目前，照度的計(jì)算有單位容量法、逐點(diǎn)計(jì)算法和利用系數(shù)法等。

單位容量法。它只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值對(duì)室內(nèi)照明器數(shù)量做出粗略估計(jì)，且其表格數(shù)據(jù)是早期編制的，對(duì)新型光源燈具等較難套用[1]。

逐點(diǎn)計(jì)算法。可以精確計(jì)算每一個(gè)工作點(diǎn)上的照度，但需要將室內(nèi)多個(gè)燈具對(duì)該工作點(diǎn)進(jìn)行疊加，需要燈具配光曲線，比較繁瑣[1]。

利用系數(shù)法。計(jì)算快速便捷，充分考慮了反射光影響，結(jié)果較準(zhǔn)確，是目前最常采用的計(jì)算方法。

因此，本文選用利用系數(shù)法進(jìn)行照度計(jì)算。

2 工程實(shí)例

以一間普通辦公室為例，其房間長(zhǎng)7.86 m、寬5.16 m，燈具安裝高度2.5 m，工作臺(tái)面高度0.75 m。

2.1 通過(guò)室形指數(shù)及墻地面反射比確定利用系數(shù)U

2.1.1 室形指數(shù)RI

室形指數(shù)（Room Index）用來(lái)表示照明房間的幾何特征，即[2]：

式中，h為燈具開口平面距工作面的高度，此處應(yīng)為“燈具安裝高度2.5 m-工作臺(tái)面高度0.75 m=1.75 m”；L為房間長(zhǎng)7.86 m；W為房間寬5.16 m。

2.1.2 反射比ρ

反射比（Reflectance）也叫反射系數(shù)，是反射光通與入射光通之比，以百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示，符號(hào)為ρ。它的數(shù)值取決于材料或介質(zhì)的特性，也與入射光方向和測(cè)量方法有關(guān)。它的大致范圍可以參考表1[3]。

表1 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.4.5.1

實(shí)際計(jì)算時(shí)，可按照以下常用反射面反射比選取：白色天花板、帶有窗子的白色墻壁70%，混凝土天花板、無(wú)窗子的白色墻壁50%，一般混凝土地面30%，帶灰塵的混凝土及其他有色的地面10%。因此，本文中辦公室反射比選取為：頂棚反射比ρC=70%，墻反射比ρw=50%，地面反射比ρf=10%。

2.1.3 利用系數(shù)U

燈具的利用系數(shù)（Utlization Factor）反映的是光源光通量最終在工作面上的利用程度，是燈具效率、燈具光強(qiáng)分布、室內(nèi)表面反射比和房間形狀等參數(shù)的函數(shù)，工程實(shí)際中難以精確計(jì)算。為此，常按一定條件編制燈具利用系數(shù)表以供設(shè)計(jì)使用，可參考廠家樣本或表2的《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章利用系數(shù)表[2]。

本例室形指數(shù)RI=1.78不是整數(shù)，查表可知表中沒有對(duì)應(yīng)值，此時(shí)需用內(nèi)插法求出利用系數(shù)U，選取與室形系數(shù)RI最接近的兩個(gè)數(shù)組，分別是(RI1,U1)=(1.5,0.58)和 (RI2,U2)=(2.0,0.63)。

表2 《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章利用系數(shù)表

由內(nèi)插法得到實(shí)際利用系數(shù)U為0.608，即[2]：

2.2 通過(guò)光源選擇確定總光通量Φ

2.2.1 光源選擇

燈具選用飛利浦TLD36W/830，根據(jù)表3為飛利浦燈具照明參數(shù)表可知：?jiǎn)螣艟吖庠磾?shù)為2個(gè)，光源光通量為3 350 Lm，光源功率為36W，鎮(zhèn)流器類型為TLD標(biāo)準(zhǔn)型，鎮(zhèn)流器功率為4.00 W。

2.2.2 光通量Φ

光通量（Luminous Flux）是指按照國(guó)際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)人眼視覺特性評(píng)價(jià)的輻射通量的導(dǎo)出量，以符號(hào)Φ（或Φr）表示。從以上的光源選擇可知：選用2支T8光源熒光燈，每只燈具總光通量為6 700 Lm。

2.3 根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》確定維護(hù)系數(shù)K

維護(hù)系數(shù)K（Light Loss Factor）又稱為光損失因子LLF，是指燈具在使用過(guò)程中因光通量的衰減、燈具和房間的污染引起照度下降的比值，相關(guān)參量可參考表4的《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.4.1.6[3]。普通辦公室的維護(hù)系數(shù)K取值為0.8。

2.4 確定標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度E

按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.5.2.2，我國(guó)普通辦公場(chǎng)所照度標(biāo)準(zhǔn)值為300 Lx[3]。

表3 飛利浦燈具照明參數(shù)表

表4 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.4.1.6

2.5 計(jì)算燈具數(shù)量

根據(jù)式（3），結(jié)合上述各相關(guān)系數(shù)，可得實(shí)際功率密度為[2]：

已知工作面平均照度E=300 Lx；光源總光通量Φ=3 350×2支=6 700 Lm；利用系數(shù)U=0.608；燈具的維護(hù)系數(shù)K=0.8；工作面的面積A=7.86×5.16=40.56m2

得到：

經(jīng)過(guò)以上計(jì)算，可得此間長(zhǎng)7.86 m、寬5.16 m的普通辦公室，應(yīng)安裝兩行兩列共四盞T8-36W型雙管熒光燈具。

3 結(jié)果校驗(yàn)

3.1 平均照度校驗(yàn)Eav

實(shí)際計(jì)算平均照度為[2]：

式中：Φ為光源光通量；N為光源數(shù)量；U為利用系數(shù)；K為燈具維護(hù)系數(shù)；A為工作面面積。

實(shí)際計(jì)算平均照度321.39 Lx≥300 Lx（普通辦公室照度要求值）。

按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.4.1.7規(guī)定，設(shè)計(jì)的照度值與照度標(biāo)準(zhǔn)值可有-10%～+10%的偏差[3]，因此符合規(guī)范照度要求。

3.2 功率密度校驗(yàn)LPD

照明功率密度LPD（Lighting Power Density）指在建筑物房間或場(chǎng)所內(nèi)單位面積的照明安裝功率，含鎮(zhèn)流器功率。照明功率密度是對(duì)照明系統(tǒng)節(jié)能效果和最后照明效果的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一[4]。照明設(shè)計(jì)中，必須通過(guò)照明功率密度值的校驗(yàn)，才能視為合格的照明工程。

依據(jù)表5的《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.6.1.2[3]，功率密度小于功率密度目標(biāo)值，符合規(guī)范節(jié)能要求。

表5 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.6.1.2

4 結(jié) 論

照明工程中，照度的計(jì)算首先應(yīng)根據(jù)房間尺寸、燈具安裝高度和房間各反射比查找對(duì)應(yīng)利用系數(shù)表，其次按照不同的建筑性質(zhì)、建筑類型查找照明規(guī)范中相應(yīng)房間或場(chǎng)所來(lái)確定照度標(biāo)準(zhǔn)，最后與《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求值進(jìn)行比較，判斷此照明方案是否滿足節(jié)能要求、是否滿足照度要求等。在以后的工程實(shí)踐中，要規(guī)范照明工程的審圖、監(jiān)理和驗(yàn)收等工作流程，促使設(shè)計(jì)人員拿出可以符合標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算依據(jù)，從而更加科學(xué)地完成照明設(shè)備布置，同時(shí)為進(jìn)一步做好照明工程的監(jiān)督、驗(yàn)收工作提供思路。

[1] 趙 中，余 敏.基于綠色照明設(shè)計(jì)的照度計(jì)算探討[J].山西建筑，2008，34（21）：9-10.

[2] 北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：中國(guó)電力出版社，1998.

[3] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB50034-2004[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[4] 蔣 勇，龍海珊.建筑照明照度計(jì)算探討[J].中外建筑，2008，（11）：162-163.