天然光影響下的室內照明照度檢測方法研究

汪磊磊（天津住宅科學研究院有限公司， 天津 300060）

室內照明照度是評價綠色建筑光環境的重要參考指標。關于照明照度的檢測，在多項檢測標準中均有提及，無一例外要求在檢測中應摒除天然光和非被測光源的影響。如 GB/T 5700—2008《照明測量標準》中規定：室內照明測量應在沒有天然光和其他非被測光源影響下進行。因這一約束條件，被測房間需要選擇在晚間無室外天然光的時段進行檢測，或需要遮光效果很好的窗簾，增加了外部限制條件。按照定義，照度為入射在面元上的光通量除以該面元之商，是一個單位面積能量取值。當天然光與照明光通量同時作用于面元時，按照能量疊加原理，以照度值度量應該會呈現某種疊加規律。

選取某辦公室進行天然光和照明光源疊加作用下的照度測試，分析室內人工光照度與室外天然光照度的疊加關系，試圖從中發現相應的規律，使而實現照明照度相對靈活的檢測。

1 測試概況

選取天津市某辦公樓 3 層辦公室作為測量地點，房間尺寸為 8.8 m（L）× 7.7 m（W）× 2.4 m（H），北向單側采光，外墻上共 3 扇外窗，每扇窗的尺寸為 1.7 m×2.0 m，窗臺高 0.8 m。室內共 9 組照明光源，每組光源含 3 支 LED 節能燈管，燈管功率為 15 W，光源間距為 1.5～2 m，分布均勻，符合等距離測點法要求。由于其中一組光源被書柜遮擋，不具備測量條件，因此選擇剩余 8 組光源對應測點進行照度測試，測試點距地面 0.75 m，測量儀器選用 AS823 照度計，精度為 0.1 lx。房間和光源布置見圖 1。

圖 1 辦公室和光源布置示意圖

2 測試分析

按照標準測量方法測量室內照明照度在無多余光源干擾下的照度值，測量時間為每天晚間 7:00，此時室外已無天然光干擾。由于人為操作影響，如手持照度計不平穩、測量高度有所偏差等，導致測量數據存在一定波動。因此連續 4 d進行測量，并取平均值作為照明照度檢測值。無天然光影響的室內照明照度數據如圖 2 所示。

圖 2 無天然光影響的室內照明照度

由圖 2 可知，室內人工照明照度基本在 250～300 lx 之間。點 3 照度值偏低的原因為對應頂部燈具中有一支燈管損壞，點 8 照度值明顯偏高是因為該點對應的燈具近期進行過更換，光效率和維護系數較高。

在有室外天然光源時，分別在室內照明燈具全開和全關的狀態下測量各個測點照度值。為了研究不同天然光照度條件下與人工照明照度的疊加關系，1 d 內共進行 4 組測試，上下午各進行 2 組。測試當天，室外天氣晴朗無云，且房間外窗位于北側，不會受到短時間太陽直射光的影響。每組測試時間控制在 10 min 之內，避免室外天然光照度在測試時間內發生明顯變化。測試數據見圖 3。

圖 3 開燈和關燈狀態下室內各點照度值

由圖 3 可知，在完全天然光作用下，靠近外窗 3 m 范圍的測點，照度要明顯高于房間內區。其中 1、2 測點由于受到立式空調、窗簾等影響，照度值低于測點 3。在室外天然光照度降低時，內區和外區測點天然光照度的差異也隨之減少。在不同室外天然光條件下，室內各測點總照度值在外區呈現出較為明顯的區別，且測點 3 最大照度值達到了 450 Lx，明顯高于單一的人工照明或自然采光照度，說明照度值確實存在一定疊加關系。房間內區測點照度趨于一致，是因為天然光對內區照度影響較小，內區照度仍然以照明燈具貢獻為主。

表 1 給出了每組測試數據中總照度（人工照明+天然光）與天然光照度的差值，將 4 組差值數據作曲線進行對比，見圖 4。

表 1 4 組總照度與天然光照度差值

圖 4 4 組總照度與天然光照度差值對比曲線

由圖 4 可知，4 組的差值數據曲線基本重疊在一起，說明，無論一天中天然光照度如何變化，總照度與天然光照度的差值為一個穩定值。

將該差值與圖 2 中測量的人工照明照度值相比較，其結果見圖 5。

圖 5 總照度與天然光照度差值曲線與照明照度曲線對比

由圖 5 可知，該差值與照明照度曲線高度吻合，各測點照度值最大相對誤差 ＜4.5%，這說明各測點總照度值為天然光照度與照明照度的簡單算術之和。該結論為存在天然光影響下的照明照度檢測提供了新的方法。

將照明照度改進的檢測方法總結如下。當存在室外天然光影響時，首先關閉全部待測照明光源，在規定的測試點使用照度計測試天然光條件下的室內照度值。完成后，打開全部待測光源，在相同測試點測試天然光加人工光源共同作用下的總照度值。測試完成后，使用總照度值減去天然光照度值，即得到照明光源照度值。兩次測試時間間隔應盡量短，避免室外直射陽光或短時間多云造成室內天然光照度出現大的波動。

3 結 語

當前室內照度檢測均要求摒除天然光源的影響，給檢測增加了較多的約束條件。通過實測研究天然光照度、照明照度與總照度之間的關系，發現，總照度值為天然光照度與照明照度簡單的算術之和，并且這種疊加關系在不同室外光照度下均成立。在此基礎上，提出了一種改進的室內照明照度檢測方法，該方法不受室外天然光的約束，可以通過簡單的數據處理，在存在天然光干擾情況下同樣得到照明照度值，為室內照明照度的檢測提供了時間上的靈活性。