建筑电气-课件 第3、4章 照度计算、室内照明设计基础

第三章

照度计算复习与思考单位容量法速算利用系数法照度计算方法01020304目录CONTENT照度计算方法011、设计阶段：此时照度计算的核心目的是根据既定的照度标准，精准确定所需灯具的数量以及相应的功率，从而确保照明系统能够满足使用场景的基本功能需求，为后续的照明布局和设备选型提供科学依据。2、验算阶段：此时照度计算主要用于校核现有照明布置是否达到照度要求，通过这一过程，可以发现并修正可能存在的照明不足或过量问题，保障照明系统的实际效果符合预期，确保使用环境的舒适性和安全性。1.2计算目的1.1照度计算方法1、照度计算方法：照明工程的照度计算有两种。一是点照度计算，二是平均照度计算。建筑物内照度计算主要为平均照度计算。2、照度计算的任务：一是根据照度标准要求及其灯具布置、室内环境条件，来确定灯具的数量和光源的功率；二是已知灯具的布置及形式计算照明系统在被照面上产生的照度，来校验照度标准能否达到要求。利用系数法022.1计算公式与步骤：1、依据：利用系数法是根据房间的结构特点，利用多次相互反射的理论，求得灯具的利用系数，计算出要达到平均照度值所需要的灯具数的计算方法。2、公式：EV

=γμNФ0K/A

式中：EV——工作面上的平均照度，lx；

N——灯具数量；

Ф0——每个灯具的光源的总光通量，lm；

μ——利用系数，需通过查表获得，它反映了灯具发出的光通量被有效利用的程度；γ——为地面反射修正系数，用于修正地面反射对照度的影响

K——维护系数，取值范围一般在0.65到0.8之间，用于考虑灯具在使用过程中光通量的衰减情况。

A——房间的面积，m2。（1）利用系数利用系数是表示照明光源发出的光通量被工作面接收与利用的程度，即室内灯具投射到工作面上的光通量（包括光源的直射光通量和经过顶棚、墙面、地面等空间各面多次反射来的反射光通量）与光源辐射出的总光通量之比：μ=Φ1/ΦS；Φs=NΦ0式中：Φ1——光源发出的总光通量，lm；

ΦS——光源发出的总光通量，lm；

Φ0——每套灯具内光源的光通量，lm；

N——照明灯具数量，套。μ值的大小与灯具的光强分布（配光），以及灯具效率、形式、房间形状及室内表面反射率有关，一般很难用公式求得。在照明工程中，通常先假设一些基本条件，通过计算事先编制出有关灯具的利用系数表。在进行照明设计时，只需查找有关灯具的利用系数即可。在灯具的利用系数表中，描述房间几何状况的指数为室空腔比和室形指数。3、计算步骤

3、计算步骤

1）室空腔比

3、计算步骤2）室形指数（2）有效空间反射比

3、计算步骤(3）墙面平均反射比实际的建筑表面的反射比可参考教材的表3.1选择。设计时，当建筑内表面情况未知或未明了时，其反射比可按照明质量的要求确定，如参考教材的表3.2。简化计算时，顶棚、墙壁、地面的有效反射比直接取0.7，0.5，0.3即可。式中：A——室空间部分的墙面总面积，m2

；

Ag——玻璃窗的面积，m2

；

ρg——玻璃窗的反射比，透明玻璃的反射比一般取0.1。1）确定房间的空间系数RCR，CCR，FCR或i；2）计算有效空间反射比ρc，ρf；3）计算墙面平均反射比ρw

；4）根据所选灯具的利用系数表，查得利用系数μ。查表时应注意：若计算得出的反射比不是表中数据，可近似取值。若计算的RCR不是整数时可用内插法，取表中2组接近计算RCR的数据（RCR1，μ1）和（RCR2，μ2），然后按公式近似取值：3、计算步骤(4）利用系数的确定步骤5）在灯具图表中，地面空间有效反射比是按0.2编制的，如果实际地面空间有效反射比不是0.2，就要加以修正，同样采用内插法计算修正值。取表中2组接近计算RCR的数据（RCR1，γ1）和（RCR2，γ2），然后按公式近似取值：照度计算在完成上述步骤后，依据房间特性和反射比，可以计算出要达到规定照度标准所需要的灯具数量。将总光通量NΦ0代入核心公式，即可计算出最终的照度值。这一过程将所有因素综合考虑，得出的结果能够准确反映实际照明情况，为照明设计提供可靠的依据。考虑到灯具在使用期间，光源光通量逐步衰减，灯具受污染而效率降低，室内表面由于环境污染引起反射率下降等因素，所以应加一个照度维护系数K，工作面上平均照度为：2.2、室内平均照度计算维护系数K【例】有一教室长6.6m，宽6.6m，高3.6m，在离顶棚0.5m的高度内安装有8只YG2-2型36W荧光灯，课桌高度为0.75m，教室内各表面的反射比（如右图），试计算课桌面上的平均照度（36W荧光灯的光通量为2400lm）。

单位容量法03单位容量法在方案阶段的快速估算中具有显著优势，尤其适用于会议室等场所的初步设计。它无需精确考虑反射光等因素，能够快速得出大致的照明需求，为方案的制定提供初步的参考依据，帮助设计人员在短时间内完成初步的照明规划。方案阶段快速估算当设计场景对反射光的精确计算要求不高时，单位容量法是一种理想的选择。它简化了计算过程，避免了复杂的反射光计算，能够快速得出结果，节省时间和精力，适用于对精度要求相对较低的照明设计场景。无需精确考虑反射光3.1适用场景1、

计算公式：P=ωA

式中：P——全部灯泡的安装容量，W；

W——单位面积需安装的功率，W/m2；

A——房间面积，m2。房间所需的灯具数公式如下：N=P/PL

式中：N——在规定照度下所需的灯具数量，套；

PL——每套灯具的安装容量，W。3.2计算流程计算总安装容量有了ω值后，计算总功率的公式为P=ω×A，其中A为房间面积。通过这一公式，可以快速得出房间所需的总功率，为灯具选型和布局提供依据。根据房间功能查照度标准，确定平均照度值Ev。同时根据房间面积A、计算高度h、平均照度Ev，查相应灯具的单位面积安装容量表，得到ω值。例如，办公室的ω值约为7W/m²。这一过程简单快捷，为后续的计算提供了基础数据。确定平均照度值Ev和灯具的单位面积安装容量如教室灯具光源应选择显色指数高的荧光灯或LED灯作为主要光源。并根据不同的功能区选择灯具形式。计算所需安装的灯具数量确定灯具数量的公式为N=P/PL，其中PL为单灯功率。通过计算可得到所需的灯具数量，从而完成初步的照明设计。这一过程简单直接，适合在方案阶段快速估算照明需求。2、计算步骤选择光源及灯具形式，并确定计算高度h。方法精度利用系数法精度高，适用于对光照质量要求严格的场所，如教室、医院等，能精确计算出实际照度，为设计提供可靠数据支持。单位容量法精度相对较低，主要适用于方案估算和初步设计阶段，依靠经验值快速得出结果，适合对精度要求不高的场景。特点利用系数法需查系数表，计算过程较为复杂，但能考虑反射光等因素，结果更精确，适用于对光照质量要求高的场所。单位容量法以经验值为主导，计算过程简单快速，适合在方案阶段进行初步估算，为后续设计提供大致方向。适用场景利用系数法适用于精确设计场景，如教室、医院等对光照质量要求高的场所，能综合考虑多种因素，精确计算照度，确保照明效果符合标准。单位容量法适用于方案阶段的快速估算，如会议室初步设计，无需精确考虑反射光，可快速得出大致结果，为方案制定提供参考。3.3平均照度计算两大方法对比DIALuxDIALux是一款自动化照度模拟软件，能够根据输入的参数快速生成详细的照明模拟结果。通过展示软件界面截图，可以让设计人员直观地了解其操作过程和功能特点，提高照明设计的效率和准确性。在线计算器在线计算器提供了便捷的照明计算功能，用户只需输入相关参数，即可直接生成灯具布局方案。这种工具特别适合在方案阶段快速估算照明需求，为设计人员提供快速、准确的参考。01023.4现代设计工具复习与思考044.1平均照度的计算方法有哪些?4.2灯具的维护系数要考虑哪些因素?4.3有一长30m，宽12m，高4.5m的大厅，灯具安装高度为3.8m，工作面为地面，求其室形指数和顶空比、室空比和地空比各为多少?4.4某教室面积为30m×10m，顶棚高3.5m，工作面高度0.75m，现采用YG2-1荧光灯（配36W/2500lm）照明，照明器从顶棚吊下0.5m，室内顶棚、墙壁均为大白粉刷，纵向外墙开窗面积占60%，纵向走廊侧开窗面积占40%，端面不开窗。教室的平均照度值要求300lx。试用利用系数法确定需安装的灯具数量。4.5某办公室面积为3.3m×4.2m，高度3m，工作面高度0.75m，采用YG2-1荧光灯（36W）照明，办公室的平均照度值要求300lx。用单位容量法计算所需灯具的数量。THANKS!第四章

室内照明设计基础复习与思考各类建筑照明设计的特点照明器的布置照明方式、种类及质量01020304目录CONTENT照明方式、种类及质量011234一般照明一般照明通过均匀分布光源，为整个空间提供基础亮度，确保整体环境明亮舒适。例如在教室中，采用网格布灯方式，可实现节能高效，满足日常教学活动对照明的基本需求。分区一般照明分区一般照明专注于特定区域，突出重点，实现节能优化。在商场柜台，利用光斑效果示意图，可精准照亮商品展示区，吸引顾客注意力，同时避免无效照明，降低能耗。局部照明局部照明是为满足工作场所某些部位的特殊需要而设置的照明。它仅限于照亮一个有限的工作区域，适用于局部地点需要高照度并对光的照射方向有一定要求的场合。其优点是灵活、方便、节电，能有效突出照明重点。混合照明由一般照明和局部照明共同组成的照明方式称为混合照明。混合照明中，一般照明占比需≥10%总照度（≥20lx），这是确保空间基础亮度的关键。1、1照明方式正常照明正常照明是日常使用的主要照明方式，占比45%，适用于大多数场景，如家庭、办公室等，提供充足均匀的光线，满足日常活动需求。值班照明值班照明占比15%，用于夜间值班或低活动场景，提供低强度照明，满足基本视觉需求，同时降低能耗。应急照明在正常照明因故障熄灭时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明称为应急照明。应急照明占比25%。1.2照明种类警卫照明警卫照明占比10%，主要用于安全防护区域，如围墙、出入口等，提供足够的亮度，确保监控设备正常工作，防止非法入侵。障碍照明障碍照明占比5%，用于标识建筑物或危险区域，防止航空器等碰撞。需使用特定颜色和闪烁模式的灯具，确保醒目且符合航空安全要求。1、种类：（1）疏散照明疏散照明需确保路径清晰，照度≥1.0lx，使人员在紧急情况下能快速找到出口，避免恐慌和混乱，保障生命安全。（3）备用照明备用照明需≥10%常规照度，且持续时间≥30分钟，确保在主电源失效时，重要场所如医院手术室、数据中心等能正常运行。（2）安全照明安全照明照度需≥10%常规照度（≥15lx），在设备故障或停电时，为关键区域提供基本照明，确保人员能安全操作或撤离。2、应急照明要求应急照明在紧急情况下提供基本照明，确保人员安全疏散。包括疏散照明、安全照明和备用照明，各有严格指标。应急照明不允许采用高压汞灯、金属卤化物灯和钠灯，应选择快速启动的光源，如LED灯，确保紧急情况下能立即提供照明。1、合适的照度合适的照度有利于保护视力，降低视觉疲劳，提高产品质量和劳动生产率。照度指标是衡量照明质量的最基本指标之一。通常情况下，照度在1000lx以下时，人的视力会随着照度水平提高而增加，而不同的照度给人的感受不同。为了满足人们的视觉要求，要综合考虑人的视觉功效、经济技术条件和社会发展要求等各方面因素，各国都制定了符合现阶段要求的照度标准。3、亮度分布亮度比指工作面与周围环境的亮度对比，需≤10:1。使用亮度分析仪测量，避免因亮度差异过大导致视觉疲劳，提升视觉舒适度。在照明设计中，为了使室内环境能获得适当的亮度分布，而又避免复杂的计算，常用照度比和墙面、顶棚、地面的反射比来控制亮度分布。具体详《建筑照明设计标准》（GB/T50034—2024）

规定。1.3照明质量2、照度的均匀性照度均匀度是衡量照明质量的重要指标。工作面上照度的均匀性是工作面上的最低照度与平均照度之比，如右所示。办公室照度均匀度需≥0.7，交通区需≥1/5，通过工作面照度计网格测量，确保光线分布均匀，避免明暗不均。4、限制眩光眩光控制是减少刺眼光线的关键。办公场所眩光等级UGR需<19，通过UGR计算模型评估，选择合适的灯具和布置方式，降低眩光对视觉的影响。1.3照明质量（1）灯具的悬挂高度：眩光强弱与视线角度有关，灯具悬挂越高，与视线的夹角越大，眩光效果就越弱，但悬挂高度太高则会影响工作面上的照度水平。（2）采用灯具的保护角控制眩光：采用带保护角的灯具可将下射光线控制在一定范围内，能有效地限制直射眩光，同时可保证工作面有足够的照度和适当的均匀度，适用于光源的表面亮度较大且电功率较大的场所。（3）采用表面亮度低的光源：直接限制光源的表面亮度，适用于光源本身表面亮度较小或表面亮度较大但电功率较小的情况。眩光在有些情况下，也可以用来创造某些气氛。例如：可用光导纤维作闪烁照明；配合电气控制，利用LED作为建筑的景观照明。应用时要注意将所采用光源的表面亮度控制在人能接受的范围。1.3照明质量5、光源的色表和显色性显色指数影响色彩还原度。美术馆需Ra>80，教室需Ra>60，使用光谱辐射计测量，确保照明能真实还原物体颜色，满足不同场景的视觉需求。6、消除频闪效应频闪深度指光源闪烁的程度，需<25%。通常采用的消除频闪效应的措施有：①并列荧光灯：其中一支按正常方式接线，另一支经电容器移相后接线；②采用三相供电方式：将空间位置相邻的电光源分别接入不同的相序。7、照度的稳定性照度波动使室内空间环境的照度水平在短时间内迅速发生变化，会分散工作人员的注意力。稳定照度的措施主要有：设计时应事先考虑照度维护系数K，适当增大光源的设计容量，保证整个使用期间的照度不低于标准值；控制电源电压的波动在5%内；采用吸顶、管吊等方式以避免光源晃动引起光源光通量的变化等。光源分类相关色温/K颜色特征适用场所I<3300暖餐厅、卧室、陈列厅、酒吧、客房II3300~5300适中度教室、办公室、会议室、阅览室、营业厅III>5300冷设计室、运动场馆、高照度场所照明器的布置02照明器的高度主要影响工作面的照度水平。光源与工作面的垂直距离是照明计算的计算高度，同样的光源条件下，计算高度小，照度水平就高。不同光源类型有最低悬挂高度要求。白炽灯100W需≥2.5m，直管荧光灯40W需≥2.0m，高压钠灯250W需≥5.5m，确保照明效果和视觉舒适度。2.1照明器的高度布置与要求最低悬挂高度2.2灯具的平面布置及要求1、灯具的选择布置：（1）必须满足工作面的照度要求。（2）灯具布置要适当，不能产生眩光，安装高度较低时要采用灯具保护角。（3）灯具布置应与建筑的结构形式协调。（4）灯具检修及维护要方便，并注意用电安全。2、灯具的均匀布置：（1）正方形（2）长方形（3）菱形注：灯具均匀布置得是否合理，主要取决于灯具的间距S与计算高度h的比值S/h是否恰当。在h已定的情况下，距高比与灯距成正比。S/h值小，照度均匀性好，但经济性差；反之，则不能保证照度的均匀度要求。通常每类灯具都有一个规定的“最大允许距高比””。只要实际采用的S/h值不大于此允许值且接近于此值，就能兼顾经济性与均匀性两方面要求。距高比距高比是灯具间距与悬挂高度的比值，荧光灯为1.4-1.5，深照型灯为1.6-1.8。合理设置距高比，可确保光线均匀分布，避免暗区。1）边距要求边距要求根据有无工作面而定。有工作面时，边距s=(1/3)S；无工作面时，边距s=(1/2)S。合理设置边距，可确保边缘区域也有足够的照明。2)一般灯具的平面布置确定步骤如下：①根据房间功能选择灯具的形式；②确定计算高度h；③根据所选灯具，查最大允许距高比S/h值；④计算灯距S（或SA—A，SB—B）及灯具边行与墙的距离s；⑤画出灯具的平面布置图。3)3、主要要求【例】有一绘图室的面积为9.6m×7.4m，室内高度为3.5m，试选择灯具并布置。案例【解】绘图室需要有较高的照度要求，可选用YG2-2型荧光灯。根据右图1灯具最低悬挂高度要求，选择悬挂高度为3m，工作面参考高度取0.75m。则计算高度：h=（3.0-0.75）m=2.25m。查YG2-2型灯具的最大允许距高比S/h值：A—A向为1.33；B—B向为1.28。则：SA=（S/h）A-A×h=1.33×2.25m=2.99m；SB=（S/h）B-B×h=1.28×2.25m=2.88m；s=（1/3）SA=（1/3）×2.99m=1m取SA=2.9m，SB=2.7m，s=0.8m，如右图2所示。图1部分照明器的最大允许距高比图2绘图室灯具布置图各类建筑照明设计的特点03照明要求

尽可能采用节能型光源；灯具在室内起重要的装饰作用，选择灯具的造型时应注意与房间的用途、格调、面积大小相协调。厨房灯具安装时要避免工作台上出现阴影，所选灯具要容易清洁。满足各房间功能的照度要求并做到亮度分布合理。亮度对比一般不应超过10∶1。选择安全性高、易拆装、结构简单大方的灯具，便于光源更换与日常维护。开关安装位置应便于操作，一般安置在房间的入口位置。住宅内的插座设置：卧室两侧墙上至少各设1组（2加3孔）；厅的每面墙上各设1组，应尽量按家电设备可能的安放位置预留足够数量的插孔。3.1住宅照明设计供电要求住宅用电负荷按单位容量法计算；整幢楼按需要系数法计算；电表箱宜设置在底层集中计量，每户配规格为10（40）A或15（60）A的电度表；导线：进户线与干线截面按载流量放大一级选取；一般住宅采用TN-C-S系统保护，并进行总等电位联结，卫生间应做局部等电位联结。每套住宅设置电源总断路器，同时断开相线和中性线的电源进线开关电器，供电回路应装设短路和过负荷保护电器，照明要求普通教室、实验室、多媒体教室的照度应为300lx，美术教室、阶梯教室照度应为500lx。照度均匀度不低于0.6。教室照明的光源宜选用色温在4500~6500K、显色指数不低于80的高效荧光灯。教室一般照明应选用蝙蝠翼式配光灯具，并且荧光灯的长轴方向应与窗平行。黑板照明应设置专用黑板照明。插座设置：普通教室前后墙上应各设置不少于一组单相两孔及三孔电源插座；还应预留供多媒体设备用的电源插座；实验室为教师演示台、学生实验桌提供交流单相220V电源插座，物理实验室教师讲桌处还应设交流三相380V电源插座；教师讲台处宜设实验室配电箱总开关的紧急切断电源的按钮；化学实验桌设置机械排风时，排风机应设专用电源，一般教室宜安装吊扇和调速开关，多媒体教室可考虑配备空调。在教学楼的楼梯附近装设电铃。3.2学校照明设计供电要求一般规模的学校宜采用380/220V的低压供电，总配电装置设于专用配电房或传达室内。教学楼的配电线路应按教学区域划分，通常每间教室宜设教室专用配电箱；当多间教室共用配电箱时，其配电范围不宜超过3个教室，并应按不同教室分设电源插座回路；教室内电源插座、分体空调插座与照明用电应分设不同回路，各自独立控制。电源总开关应设置在底层，每层设分箱。对长条形的教学楼，配电箱的位置宜取相对负荷中心，避免支线线路过长。走道与楼梯等公共场所用灯宜单独设置配电箱。负荷计算：教学楼需要系数按0.7~0.9选取。导线截面：支线截面2.5mm2，进户线与干线的截面按载流量放大一级选用。照度标准：办公室是工作人员从事高度视觉作业的地方，要求有较高的照度水平。一般办公室的照度要求为300lx，设计室、绘图室、高级办公室等视觉要求较高场所的照度值要达到500lx。光源与照明器：办公场所的高照度要求光源选用高色温（>5000K）、高效、节能的荧光灯及其他节能型光源；灯具可选择蝙蝠翼式配光灯具（小空间），或采用嵌入式、吸顶式（大空间）形成光带，作有规则排列。对小办公室，荧光灯的长轴方向应与人的视线平行；对大空间办公室可取灯的长轴方向与窗平行。会议室的照明除了考虑一般照明外，可结合室内装修情况设置灯具，以营造一定的环境气氛。有计算机终端的办公室，应避免阴影及屏幕反光。按人数和桌椅布置的办公室内插座数量应满足每人不少于一个单相三孔和一个单相二孔的插座两组。大空间宜沿长轴方向配备地面插座。3.3办公室照明设计照度标准。一般营业厅、一般超市营业厅照度标准为300lx，高档营业厅和高档超市营业厅、收款台的照度标准为500lx。商店照明所选光源的光色和显色性对环境气氛和商品特性影响很大，应尽量选择高显色性、寿命长、光束温度低的光源。不同商品对色温的要求也要重点考虑。因此，荧光灯、白炽灯、金属卤化物灯、高显色钠灯、卤钨灯都是可选光源。商店灯具的选择应与商品性质、商店形象和室内装修风格一致，对大面积营业场所，灯具品种既要统一，又要有所变化，避免单调和繁琐、杂乱无章。营业厅的照明由一般照明、重点照明、装饰照明3部分有机组成。一般照明提供均匀照度，可采用白炽灯、卤钨灯做射灯形式的照明。装饰照明主要表现商店的空间层次，以烘托室内气氛为主。大型和中型商店建筑的营业厅应设置备用照明，且照度不应低于正常照明的1／10；大型和中型商店建筑应设置值班照明，且大型商店建筑的值班照明照度不应低于20lx，中型商店建筑的值班照明照度不应低于10lx。橱窗照明的照度宜为营业厅照度的2~4倍，货架的垂直照度应不低于50lx。灯具的控制应采取分区域方式，一般照明与应急照明的灯具应交叉设置，控制线路要分开。大型商店建筑的经营管理用计算机系统用电应为一级负荷中的特别重要负荷，营业厅的备用照明用电应为一级负荷，营业厅的照明、自动扶梯、空调用电应为二级负荷；中型商店建筑营业