浅谈室内照明的照度计算和测量

刘建伟

中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司电气自控室

浅谈室内照明的照度计算和测量

刘建伟

中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司电气自控室

以往的室内照明设计中，一般是根据经验值进行设计，而通过计算得出的数据跟经验数据又有一些出入，本文将对照明计算进行较系统的说明，并通过照度计进行验证得出结论，为今后室内照明设计提供分析依据。

照明；照度计；照度；计算；测量

1.概述

以往的室内照明设计中，一般是根据经验值进行设计，而通过计算得出的数据跟经验数据又有一些出入，本文将对照明计算进行较系统的说明，并通过照度计进行验证得出结论，为今后室内照明设计提供分析依据。

2.照度的计算

2.1 照度计算公式

根据《照明设计手册》(第二版)第四节的计算方法，采用利用系数法计算平均照度。应用利用系数法计算平均照度的基本公式为：

功率密度计算公式为：

式中：Eav——工作面上的平均照度，lx；

Φ ——光源光通量，lm；

N ——光源数量；

U ——利用系数(参考《照明设计手册》表5-11)；

A ——工作面面积，m2；

K ——灯具的维护系数(参考《照明设计手册》2-24)；

LPD ——功率密度，W/m2；

P ——单个光源(含镇流器)的功率合，W。

2.2 照度计算实例

(图2-1)中的办公室是一个真实的办公室，下面对这间办公室利用公式(2.1)进行照度的核实，并根据公式(2.2)核实功率密度。

2.2.1 设计参数

① 房间类别：办公室；

② 照度要求值：300.00lx， 功率密度不超过11.00W/m2；

③ 房间尺寸：长×宽×高=14.16m×6.96m×2.8m；

④ 顶棚反射比(%)：80， 墙反射比(%)：70， 地面反射比(%)：10。

2.2.2 照度计算

根据(图2-1)中的办公室，我们已知以下计算参数：

Φ ——光源光通量：根据《建筑照明设计标准》(GB50034-2004) 3.2.3第1条规定：高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯。本设计选择嵌入式三管荧光灯3×36W，每套灯具的光通量为3×2200lm=6600lm

N ——光源数量：8套；

U ——利用系数：根据《照明设计手册》表5-11查得利用系数为0.63；

图2 -1

A ——工作面面积：长×宽=14.16m×6.96m=98.55m2；

K ——灯具的维护系数：根据《照明设计手册》表2-24查得灯具维护系数为0.8；

P ——单个光源(含镇流器)的功率合，3×36W=108W。

将以上参数代入公式(2-1)计算：

带入公式(2.2)计算：

通过计算结果，我们看出这间办公室的照明设计接近300lx的照度要求，功率密度8.77W/m2＜11.00W/m2，满足规范要求。下面我们再使用照度计进行测量，看看实际照度是否满足设计要求。

3.照度的测量

3.1 测量工具

测量工具我们使用的是华盛昌公司的CEM DT-1309 多功能数字式光度计(见图3-1)，主要参数如下：

图3 -1

① 精度：±5%±10d(＜10000lx)；±10%±10d(＞10000lx)；

② 测量范围：400、4000、40000、400000Lx/Fc

图3 -2

③ 采样率：1.5次/s(模拟条显示)

④ 操作温湿度：0～40℃；0～80%RH

⑤ 存储温湿度：-10～50℃；0～70%RH

3.2 测量方法

根据《照明测量方法》(GB/T 5700-2008)第6.1条，选用中心布点法测量：在照度测量的区域一般将测量区域划分成矩形网格，网格宜为正方形，应在矩形网格中心点测量照度。

中心布点法的平均照度按照式(3-1)计算：

式中：

Eav——平均照度，lx；

Ei——在第i个测点上的照度，lx；

M ——纵向测点数；

N ——横向测点数。

3.3 测量过程

根据2.2节中(图2-1)的办公室，在照度测量的区域将测量区域划分成正方形网格，在正方形网格中心点测量照度，见(图3-2)。

将(图3-2)中的数据代入公式(3-1)得：

根据计算结果，这间办公室的平均照度Eav为196.7lx，这个测试结果与照度计算的数值差别很大，并且与办公室300lx的设计要求也想去甚远，那么问题出现在哪儿了呢？

我们注意观察一下(图3-2)中的数据，发现办公室的最外一圈的测量数据，特别是A、L列和1、6行的照度很低。原因很容易分析：这个区域属于办公室最外围，距离光源也是最远的。那么将这个区域计入平均照度是否合理呢？我们还发现这个区域属于办公室的过道，办公桌不在这个区域，对于办公室300lx的要求应属于办公区域的照度！如果将这个区域的照度不计入平均照度，我们再计算一下，得到下面这个结果：

242.1 lx这个结果与照度计算的结果270.03lx已经比较接近了，但是还差27.9lx。这27.9lx也是个不小的误差，这是什么原因呢。经过对办公室的观察，我们还发现这间办公室有三面窗户，并且还很大，由于墙面的放射比显然比窗户的反射比不同，下面我们在对墙面和窗户的放射比进行测量对比，看看问题是不是出在这里。

根据《照明测量方法》(GB/T 5700-2008)6.3.4节中的方法：用照度计测量漫反射表面的反射比，应选择不受直接光影响的被测表面位置，将照度计的接收器紧贴被测表面的某一位置，测其入射照度ER，然后将接收器的感光面对准统一被测表面的原来位置，逐渐平移离开，待照度值稳定后，读取反射照度Ef，测量示示意图如图(图3-3)所示。按公式(3-2)求出反射比。

图3 -3

式中：ρ ——反射比

Ef——反射照度，lx

ER——入射照度，lx

反射比测量并结算结果见(表3-1)：

表3 - 1

根据(表3-1)计算结果，可以看出墙面的放射比显然比窗户的反射比大很多，这就导致了实测的照度比计算结果偏低的结果。

4.结论

通过第2章的内容，给大家介绍了一般房间的照度计算过程，通过第3章，给大家介绍了室内照度的一般测量方法，而通过前两章的结果，我们还发现了一些设计中的失误。实例中的办公室并没有达到规范要求的设计照度，究其原因，是设计过程中对照度计算的失误，或者是根据经验布置的照明，没有考虑窗户的数量，这些都是值得我们在日后的照明设计中需要着重考虑的。

[1]《照明测量方法》(GB/T 5700-2008)

[2]《照明设计手册》(第二版)