建筑电气设计中的照度计算

赵婵媛

（新疆师范大学建设指挥部，新疆 乌鲁木齐 830017）

0 引 言

在单体建筑工程的设计、施工和验收过程中，各相关单位常常对电气、暖通等重视程度不够。特别是对建筑电气工程中的照明工程，不少人认为估算一下，只要能把室内照亮就是合格的照明工程，这是错误的观念。影响场所照明的因素太多，任何一项产生误差，都有可能使房间的照明参数超出国家规定标准范围，造成照明不良、眩光、光污染和高能耗等问题。因此，以学校一间普通办公室的照明设计举例进行定量分析，验证了必须对照明进行详细准确的计算，得出合适的照明灯具配置方案，才能最终实现专业、高效、节能和舒适的照明要求。

1 算法选择

目前，照度的计算有单位容量法、逐点计算法和利用系数法等。

单位容量法。它只是根据经验值对室内照明器数量做出粗略估计，且其表格数据是早期编制的，对新型光源灯具等较难套用[1]。

逐点计算法。可以精确计算每一个工作点上的照度，但需要将室内多个灯具对该工作点进行叠加，需要灯具配光曲线，比较繁琐[1]。

利用系数法。计算快速便捷，充分考虑了反射光影响，结果较准确，是目前最常采用的计算方法。

因此，本文选用利用系数法进行照度计算。

2 工程实例

以一间普通办公室为例，其房间长7.86 m、宽5.16 m，灯具安装高度2.5 m，工作台面高度0.75 m。

2.1 通过室形指数及墙地面反射比确定利用系数U

2.1.1 室形指数RI

室形指数（Room Index）用来表示照明房间的几何特征，即[2]：

式中，h为灯具开口平面距工作面的高度，此处应为“灯具安装高度2.5 m-工作台面高度0.75 m=1.75 m”；L为房间长7.86 m；W为房间宽5.16 m。

2.1.2 反射比ρ

反射比（Reflectance）也叫反射系数，是反射光通与入射光通之比，以百分数或小数表示，符号为ρ。它的数值取决于材料或介质的特性，也与入射光方向和测量方法有关。它的大致范围可以参考表1[3]。

表1 《建筑照明设计标准》GB50034-2004.4.5.1

实际计算时，可按照以下常用反射面反射比选取：白色天花板、带有窗子的白色墙壁70%，混凝土天花板、无窗子的白色墙壁50%，一般混凝土地面30%，带灰尘的混凝土及其他有色的地面10%。因此，本文中办公室反射比选取为：顶棚反射比ρC=70%，墙反射比ρw=50%，地面反射比ρf=10%。

2.1.3 利用系数U

灯具的利用系数（Utlization Factor）反映的是光源光通量最终在工作面上的利用程度，是灯具效率、灯具光强分布、室内表面反射比和房间形状等参数的函数，工程实际中难以精确计算。为此，常按一定条件编制灯具利用系数表以供设计使用，可参考厂家样本或表2的《照明设计手册》第四章利用系数表[2]。

本例室形指数RI=1.78不是整数，查表可知表中没有对应值，此时需用内插法求出利用系数U，选取与室形系数RI最接近的两个数组，分别是(RI1,U1)=(1.5,0.58)和 (RI2,U2)=(2.0,0.63)。

表2 《照明设计手册》第四章利用系数表

由内插法得到实际利用系数U为0.608，即[2]：

2.2 通过光源选择确定总光通量Φ

2.2.1 光源选择

灯具选用飞利浦TLD36W/830，根据表3为飞利浦灯具照明参数表可知：单灯具光源数为2个，光源光通量为3 350 Lm，光源功率为36W，镇流器类型为TLD标准型，镇流器功率为4.00 W。

2.2.2 光通量Φ

光通量（Luminous Flux）是指按照国际规定的标准人眼视觉特性评价的辐射通量的导出量，以符号Φ（或Φr）表示。从以上的光源选择可知：选用2支T8光源荧光灯，每只灯具总光通量为6 700 Lm。

2.3 根据《建筑照明设计标准》确定维护系数K

维护系数K（Light Loss Factor）又称为光损失因子LLF，是指灯具在使用过程中因光通量的衰减、灯具和房间的污染引起照度下降的比值，相关参量可参考表4的《建筑照明设计标准》GB50034-2004.4.1.6[3]。普通办公室的维护系数K取值为0.8。

2.4 确定标准光照强度E

按照《建筑照明设计标准》GB50034-2004.5.2.2，我国普通办公场所照度标准值为300 Lx[3]。

表3 飞利浦灯具照明参数表

表4 《建筑照明设计标准》GB50034-2004.4.1.6

2.5 计算灯具数量

根据式（3），结合上述各相关系数，可得实际功率密度为[2]：

已知工作面平均照度E=300 Lx；光源总光通量Φ=3 350×2支=6 700 Lm；利用系数U=0.608；灯具的维护系数K=0.8；工作面的面积A=7.86×5.16=40.56m2

得到：

经过以上计算，可得此间长7.86 m、宽5.16 m的普通办公室，应安装两行两列共四盏T8-36W型双管荧光灯具。

3 结果校验

3.1 平均照度校验Eav

实际计算平均照度为[2]：

式中：Φ为光源光通量；N为光源数量；U为利用系数；K为灯具维护系数；A为工作面面积。

实际计算平均照度321.39 Lx≥300 Lx（普通办公室照度要求值）。

按照《建筑照明设计标准》GB50034-2004.4.1.7规定，设计的照度值与照度标准值可有-10%～+10%的偏差[3]，因此符合规范照度要求。

3.2 功率密度校验LPD

照明功率密度LPD（Lighting Power Density）指在建筑物房间或场所内单位面积的照明安装功率，含镇流器功率。照明功率密度是对照明系统节能效果和最后照明效果的重要评价标准之一[4]。照明设计中，必须通过照明功率密度值的校验，才能视为合格的照明工程。

依据表5的《建筑照明设计标准》GB50034-2004.6.1.2[3]，功率密度小于功率密度目标值，符合规范节能要求。

表5 《建筑照明设计标准》GB50034-2004.6.1.2

4 结 论

照明工程中，照度的计算首先应根据房间尺寸、灯具安装高度和房间各反射比查找对应利用系数表，其次按照不同的建筑性质、建筑类型查找照明规范中相应房间或场所来确定照度标准，最后与《建筑照明设计规范》中的要求值进行比较，判断此照明方案是否满足节能要求、是否满足照度要求等。在以后的工程实践中，要规范照明工程的审图、监理和验收等工作流程，促使设计人员拿出可以符合标准的计算依据，从而更加科学地完成照明设备布置，同时为进一步做好照明工程的监督、验收工作提供思路。

[1] 赵 中，余 敏.基于绿色照明设计的照度计算探讨[J].山西建筑，2008，34（21）：9-10.

[2] 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[S].北京：中国电力出版社，1998.

[3] 中国建筑科学研究院.建筑照明设计标准 GB50034-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[4] 蒋 勇，龙海珊.建筑照明照度计算探讨[J].中外建筑，2008，（11）：162-163.