Введение

Решения по освещению относятся к использованию методов и инструментов научных расчетов для проектирования решения по освещению для определенного пространства или сцены, которое соответствует требованиям освещенности, энергоэффективности, визуального комфорта и т. д. Этот процесс обычно включает в себя следующие основные этапы: определение требований к освещению (например, площадь освещения, освещенность, равномерность – подробнее о равномерности освещения и ограничении бликов), выбор методов расчета (например, метод расчета люмена, точечный метод и т. д.), оптимизация дизайна (например, корректировка количества светильников, их расположения и кривых распределения света) и оценка энергоэффективности и стоимости решения. Методы расчета освещения являются основными инструментами в проектировании освещения, из которых наиболее часто используются точечный метод и метод расчета люмена. В этой статье мы сосредоточимся на основных концепциях этих двух методов, разработаем принципы расчета и этапы метода расчета люмена, а также познакомимся с практическими применениями метода расчета люмена и т. д.

Что такое метод «по пунктам»?

Метод «по точкам» использует данные о распределении интенсивности света от источника света или светильника для прогнозирования прямой освещенности в каждой точке на плоскости. Метод вычисляет вклад освещенности каждого светильника в определенной точке и суммирует общую освещенность по точкам. Расчет основан на законе обратных квадратов и законе косинусов и учитывает три ключевых фактора: интенсивность света, расстояние и ориентацию источника света по отношению к поверхности. Формула для расчета освещенности точечного источника в заданной плоскости выглядит следующим образом: Освещенность (E) = Интенсивность (I) / Расстояние (r)2. Закон обратных квадратов основан на том факте, что с увеличением расстояния энергия света распределяется по большей площади, что приводит к уменьшению освещенности. Например, при увеличении расстояния от r до 2r энергия света распределяется по площади, в четыре раза большей, следовательно, освещенность уменьшается до одной четверти интенсивности, поэтому мы используем r2 в формуле. Если между источником света и расчетной поверхностью есть проекционный угол, нам нужно учесть влияние этого угла на эффект освещения, т. е. следовать закону косинуса для расчетов освещения. Его расчетная формула становится Освещенность(E) = Cosθ×Интенсивность(I)/Расстояние(r)2, где θ — угол между нормалью освещенной поверхности и лучом. Это происходит потому, что освещенная площадь увеличивается, когда свет направлен наклонно, а освещенность уменьшается при той же интенсивности света, поэтому необходимо ввести косинусный коэффициент, чтобы исправить это.

Что такое метод расчета Люмена?

Метод расчета люменов — это широко используемый метод расчета светотехнического проектирования, который может обеспечить среднюю освещенность заданным количеством светильников или количеством светильников для достижения средней цели освещенности. Его расчеты сосредоточены на освещенности на рабочей плоскости и предполагают, что свет достигает рабочей плоскости двумя способами, включая прямой свет и отраженный свет. Здесь высота рабочей плоскости над полом обычно определяется в справочнике IES или рекомендуемых практических документах. Основываясь на базовом соотношении, что освещенность(E) = световой поток / площадь, он также учитывает влияние коэффициента использования (UF) и коэффициента обслуживания (MF) пространства на эффект освещения. Его окончательная формула E = FxnxNxUFxMF/A, где F = начальный световой поток голой лампы (люмены – Что такое люмены? ), n = количество светильников, N = количество ламп на светильник, UF = коэффициент использования, MF = коэффициент обслуживания, A = площадь поверхности (м²). UF можно найти в отчете о светильнике, но при более близком рассмотрении его значение связано с рядом параметров, поэтому необходимо проверить эти параметры, прежде чем найти значение UF. Аналогично, значение MF также является сложным, поэтому, если вам интересно, вы можете обратиться к статье «Фактор обслуживания в освещении».

Почему стоит использовать метод расчета в люменах?

С введением в предыдущий раздел нетрудно понять, зачем нужен метод расчета люменов, или узнать основные приложения метода расчета люменов. Одним из них является расчет эффекта освещения (освещенность), когда известно количество светильников. То есть, мы можем рассчитать освещенность целевой области по формуле E=FxnxNxUFxMF/A, когда известны количество осветительных приборов, типы, размеры и характеристики пространства. Вторым является экстраполяция необходимого количества светильников, когда известны ожидаемые требования к освещению. То есть, если требования к освещению проекта ясны, а тип, размер и характеристики пространства также ясны, мы можем рассчитать необходимое количество светильников для освещения по формуле n = ExA/F /N/UF/MF.

На практике программное обеспечение для моделирования освещения может быстро получить эти результаты, но, к сожалению, метод люмена напрямую не принят основным программным обеспечением для моделирования освещения. Большинство программного обеспечения для моделирования освещения, таких как Dialux, AGI32 (Подробнее об AGI32 и его применении), Relux и т. д., используют метод «точка за точкой», который является сложным методом, который должен учитывать освещенность нескольких источников света в определенной точке. Этот метод сложен и требует учета нескольких источников света для освещения определенной точки, поэтому нам неудобно использовать этот метод для оценки освещенности и количества ламп. Напротив, метод расчета люмена больше подходит для новичков и может помочь нам быстро получить желаемые результаты. Этот факт также говорит нам о том, что на практике, помимо сосредоточения на световом потоке как параметре, нам также необходимо уделять больше внимания влиянию распределения света на результаты освещения.

Шаги для запуска метода расчета люмена

Шаг 1. Определение коэффициента использования

Коэффициент использования (UF) — это отношение общего светового потока, получаемого поверхностью, к общему световому потоку, излучаемому светильником. Он зависит от светоотдачи ( Что такое световая эффективность? ) светильника, распределения света светильника, геометрии пространства, отражательной способности помещения и т. д. Обычно таблицы UF составляются для общего освещения с регулярно расположенными светильниками, на которые влияют три основные поверхности помещения (полость потолка, полость стены и пола или горизонтальная опорная плоскость). Чтобы использовать таблицу UF, нам необходимо определить несколько переменных: коэффициент полости помещения (коэффициент индекса помещения) и коэффициенты отражения поверхности (ρ) для потолка, стены и пола. Коэффициент отражения поверхности потолка, стены и пола — это отношение света, отраженного поверхностью, к падающему свету, выраженное в процентах. Они одинаково важны для расчета уровней освещенности. Типичные значения отражательной способности для потолков составляют 70%-90% (светлые цвета), для стен — 30%-70% (средние и светлые цвета), а для полов — 10%-30% (темные цвета, такие как деревянные полы и ковры). Например, при моделировании освещения мы обычно используем значения по умолчанию, то есть ρc=0,7, ρw=0,5 и ρf=0,2. Конечно, если позволяют условия, мы также можем использовать рефлектометр для измерения отражательной способности. Чтобы получить коэффициенты отражения поверхности (ρ), мы можем поместить измерительную головку рефлектометра на тестируемую поверхность (потолок, стена или пол), убедиться в отсутствии утечки света, нажать кнопку измерения и дождаться результатов испытаний оборудования (значения отражательной способности потолка, стены и пола). Однако коэффициент пустотности помещения (RCR) используется для оценки влияния полости внутри помещения (полости потолка, пола или стены) на потерю и отражение света. RCR=2,5RCHP/A. RCR = Коэффициент пустотности помещения, P=Периметр помещения, A=Площадь помещения. Таким образом, RCR=5H(L+W)/(LxW). Например: обычный офис, для освещенности требуется 500 лк, длина помещения 50 метров, ширина 50 метров, высота 6 метров, рабочая поверхность составляет 0,8 метра, а лампа установлена ​​на высоте 5,8 метра. Сначала мы вычисляем коэффициент пустотности помещения, RCR=2,5(5,8-0,8) (50+50)*2/2500=1, KI=5/RCR=5, а затем мы можем получить UF=1,1, заглянув в таблицу.

REFLECTANCE
Ceiling	0.8	0.8	0.8	0.7	0.7	0.7	0.5	0.5	0.5	0
Walls	0.7	0.5	0.3	0.7	0.5	0.3	0.7	0.5	0.3	0
Working plane	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0
ROOM INDEX	UTILIZATION FACTORS(PERCENT)  k(RI) x RCR = 5
k = 0.60	74	66	61	74	66	60	73	65	60	56
0.80	84	76	71	83	75	70	82	75	70	65
1.00	91	83	79	90	83	78	88	83	78	73
1.25	97	90	85	95	89	85	93	88	84	79
1.50	100	94	90	99	93	89	96	92	88	83
2.00	105	99	95	103	98	94	100	96	93	87
2.50	107	102	98	105	101	97	102	98	95	89
3.00	109	105	101	107	103	100	104	100	98	91
4.00	111	108	105	109	106	103	106	103	101	93
5.00	113	110	107	111	110	106	107	104	103	94

Шаг 2. Определить коэффициент обслуживания

Коэффициент обслуживания (MF) определяется как отношение поддерживаемой освещенности/яркости к исходной освещенности/яркости, т. е. потери на поддержание светового потока лампы. В проектировании и моделировании освещения коэффициент обслуживания (MF) является очень важным параметром, который отражает ослабление освещенности во время фактического использования системы освещения. Это связано с тем, что при фактическом использовании лампы испытывают ослабление светового потока (ослабление самого источника света и ослабление, вызванное загрязнением поверхности лампы), внезапный отказ ламп (вызванный источником света и отключением питания), загрязнение поверхности помещения и другие факторы, которые приведут к постепенному снижению светового эффекта (освещенность и яркость). В проектировании освещения целью проектирования обычно является поддержание освещенности/яркости в соответствии с требованиями проекта, а не исходной освещенности/яркости. Формула расчета коэффициента обслуживания MF=LLMFxLSFxLMFxRSMF, где LLMF означает коэффициент обслуживания светового потока лампы, LSF означает коэффициент выживания лампы, LMF означает коэффициент обслуживания светильника, а RSMF означает коэффициент обслуживания поверхности помещения. Из-за ограничений по пространству он не будет здесь подробно объясняться. Те, кто заинтересован в процессе его расчета и дополнительных связанных с ним знаниях, могут обратиться к Коэффициенту обслуживания в освещении. Во многих случаях значение MF составляет 0,80, 0,85 или 0,90. В этой статье мы будем использовать 0,80 для расчета.

Шаг 3. Расчет количества светильников, необходимых для достижения заданной средней освещенности

Например, вашему складу требуется освещение в 200 люкс, но вы не знаете, сколько ламп вам нужно. Тогда мы можем использовать формулу для расчета желаемого результата. Пройдя шаги 1 и 2, мы узнаем, что UF=1,1 и MF=0,8, A=2500 м2. Более того, если мы выберем светодиодную лампу UFO 9-го поколения мощностью 100 Вт от ZGSM, то F=19000 лм и N=1. Согласно формуле n=ExA/F/N/UF/MF, мы можем получить результат n=200×2500/19000/1/1,1/0,8=29,9, то есть нам нужно 30 светодиодных ламп ZGSM-HB09-100M UFO (проверьте, чтобы узнать больше о светодиодных лампах ZGSM Heilos UFO). Ниже приведена рекомендуемая схема размещения 30 светильников для высоких пролетов.

Шаг 4. Расчет освещенности, доступной на рабочей плоскости

Например, вашему цеху теперь нужно заменить партию ламп, их количество 24, и вы собираетесь использовать лампы UFO 200 Вт от ZGSM. Вы не знаете, какой освещенности вы можете достичь, поэтому мы также можем использовать формулу для расчета желаемого результата. Благодаря шагам 1 и 2 мы знаем, что UF=0,9 и MF=0,8, A=2500 м2, световой поток лампы UFO 9-го поколения 200 Вт от ZGSM составляет F=38000 лм, а N=1. Согласно формуле E=FxnxNxUFxMF/A, мы можем получить результат E=38000x24x1x1,1×0,8x/2500=321 люкс, что может удовлетворить требованиям к освещению обычных сборочных цехов согласно соответствующему стандарту EN12464-1 (стандарт EN12464-1 относится к освещению цехов и складов). Однако, если это цех тонкой сборки с требованием к освещению 500 люкс, то текущее решение не может удовлетворить требованиям. Мы либо увеличиваем мощность ламп, либо увеличиваем количество ламп, чтобы добиться более высокой освещенности.

Сравнение результатов освещения – метод расчета люменов по сравнению с Dialux

Метод расчета люмена против Dialux

В Dialux мы попытались провести моделирование освещения по следующей информации. Пространство освещения было задано следующим образом: длина 50 метров, ширина 50 метров и высота 6 метров, высота рабочей поверхности 0,8 метра, высота установки ламп 5,8 метра. После выбора и вставки файла IES ZGSM-HB09-100M, согласно информации в предыдущем разделе, был принят метод расположения поля (раскладка 5×6, всего 30 ламп). После выполнения всех вышеперечисленных операций был получен результат расчета, и освещенность составила 196 люкс, что очень близко к результату, рассчитанному методом расчета люменов, что еще раз подтверждает надежность этого метода.

Метод расчета люмена, который не подходит для наружного освещения.

Метод расчета люменов можно использовать для расчета освещенности внутреннего освещения и количества требуемых ламп. Так можно ли применить этот метод к моделированию наружного освещения (Подробнее о моделировании освещения ZGSM)? К сожалению, он неприменим. ZGSM считает, что есть две основные причины: во-первых, в среде наружного освещения нет стен и потолков, поэтому невозможно рассчитать ситуацию, когда свет, излучаемый лампой, отражается от этих поверхностей в целевую область. Во-вторых, дальность освещения при моделировании наружного освещения велика, а затухание и рассеивание света весьма очевидны, но метод расчета люменов не предполагает расчетов в этом отношении. Оба фактора приведут к отклонениям в результатах расчетов (обычно результаты расчетов методом расчета люменов слишком велики). Согласно опыту ZGSM, если для расчета освещенности необходимо использовать формулу E=F×n×N×UF×MF/A, необходимо добавить коэффициент η, который обычно равен 0,7, то есть E=η×F×n×N×UF×MF/A. Если это освещение крытого стадиона (как показано на рисунке выше, например, многофункциональная спортивная площадка), нам не нужно умножать этот коэффициент. А когда у вас есть проект наружного освещения, ZGSM рекомендует использовать программное обеспечение для моделирования. Большая часть этого типа программного обеспечения использует метод точечной освещенности, метод трассировки лучей и метод излучательности, и расчет результатов более точен. Если вас интересует применение Dialux в проектировании освещения, вы можете обратиться к следующим приложениям с Dialux.

Краткое содержание

Метод расчета освещения включает в себя метод точек по точкам и метод расчета люменов. В этой статье сначала представлен метод точек по точкам, его принцип и его применение в программном обеспечении для моделирования освещения. Затем он фокусируется на методе люменов, который является базовым методом проектирования освещения, используемым для определения количества светильников, необходимых для достижения соответствующего уровня освещенности в пространстве. Его также можно использовать для расчета средней освещенности, что очень просто и эффективно. В этой статье излагаются основные этапы метода расчета люменов, включая определение коэффициента использования (эффективности распределения света), коэффициента обслуживания (который учитывает потерю света с течением времени), расчет количества требуемых светильников и проверку освещенности на рабочей плоскости. В этой статье также сравнивается метод расчета люменов с усовершенствованным программным обеспечением для моделирования освещения Dialux, подчеркивая, что, хотя Dialux обеспечивает большую точность и детализацию для сложных проектов, метод люменов обеспечивает более быстрое и простое решение для первоначальной оценки. ZGSM считает, что на практике мы можем использовать метод люменов для первоначального определения количества светильников, необходимых для освещения, или светового эффекта, который может быть достигнут при использовании этих светильников, а затем использовать такой инструмент, как Dialux, чтобы предоставить клиенту более интуитивное моделирование. В то же время нам нужно помнить об ограничениях метода расчета люменов, поскольку он в основном используется для внутреннего освещения, тогда как для наружного освещения, такого как спортивные площадки, парковки, дороги и т. д., мы бы рекомендовали использовать программное обеспечение для моделирования, чтобы быстрее получить правильное световое решение, включая количество светильников, мощность, линзы (подробнее о симметричном или асимметричном распределении света) и расположение светильников и т. д.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные случаи

Люди также спрашивают