一、概述

为营造良好照明和舒适视看环境，保护视力，合理照度设计至关重要。照度计算是照明设计的核心，确保建筑内部在灯具寿命内达到所需照度。本文介绍的照度计算方法主要用于石油化工企业建筑，基于利用系数法。第二部分介绍计算方法；第三部分详解表格指标含义、取值原则及光源、灯具流明数的选择；最后结合DIALUX软件以验证表格精度。

关键词：石油化工企业建筑物照明；照度计算；利用系数法； DIALux软件。

二、 计算方法

进行建筑照明设计时，设计人员需计算室内照度，即确定光源种类和功率后，依据规范计算工作面照度，并验证设计合规性。工程设计中常见计算方法有利用系数法、逐点计算法和单位容量估算法。本文重点讨论利用系数法，这也是后文介绍的照度表格所依据的计算方法。

利用系数法考虑了直射光和反射光两部分所产生的照度，主要适用于墙和天棚反射系数较高、空间无大型设备遮挡的室内一般照明，其计算结果为水平面上的平均照度。

利用系数法计算平均照度的基本公式如下：

室型系数RI是表征房间或场所的几何形状的数值，它的取值是选择利用系数U的主要依据之一，这一点在介绍利用系数时会讲到。

3.2.3 顶板反射率%、墙壁反射率%

顶板反射率

在顶棚空间内，从照明灯投射到上部的光通一部分被顶棚空间吸收，余下的光通从照明灯发光面射出。顶棚空间反射比的计算方法如下：

3.2.4 维护系数

照明装置在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度或平均亮度之比成为维护系数。该系数体现了由于光源的流明衰减和房间的环境污染等原因所造成的光损失，一般清洁环境的维护系数为0.8，而污染严重的环境维护系数只有0.6，这对房间照度的影响不可忽视，所以在最初电气照明设计时应予以考虑，否则将导致照度不符合标准规定。一般石油化工企业建筑物内维护系数选0.8。

3.2.5 利用系数

照明灯具的利用系数是指投射到参考平面上的光通量与照明装置中的光源的额定光通量之比。利用系数值取决于灯具效率、灯具配光、房间结构、室内装修等因素。利用系数的正确选择直接影响着照度的计算。利用系数的计算比较复杂，因此常按照一定条件编制灯具利用系数表以供实际使用。本文所参考的利用系数表引自照明设计手册（第二版）第三章利用系数表。照度计算选取有效顶棚反射比为70%、墙反射比为50%、地板反射比为30%的一列利用系数，根据不同室型系数选取对应的利用系数。由利用系数表可知，当三种反射比一定时，室型系数RI是影响利用系数取值的唯一因素。

3.3 灯具条件

灯具条件主要指照明设计时所选用灯具的相关参数，例如光源形式、功率、灯管数及灯具流明数。

3.3.1 形式（光源）

对于建筑物室内照明灯具光源的选择，应以具体项目的统一规定为准。目前习惯做法是走廊、楼梯间及需要防水防尘的灯具选用LED光源。机柜间、UPS室、值班室等户内普通环境采用于T5或T8管的荧光灯。此处延伸讨论一下户内普通环境的光源选择。

使用LED光源在节能方面有较大的优势， LED灯具的成本基本是普通荧光灯的一半。绿色照明的设计理念在当下的建筑电气设计中十分重要，近年来LED技术不断的成熟，全球LED市场高速增长，已逐步取代白炽灯、荧光等等其他照明光源。

目前阻碍LED用于室内工作照明的一个主要因素是认为LED光源蓝光成分偏多，有视网膜损伤的潜在不安全因素。其实蓝光危害不仅存在于LED照明光源，节能灯、荧光灯、手机、显示器、太阳光都会引发锥状细胞的损伤。目前市场上LED灯具中所含的蓝光并不高于荧光灯和金属卤化物灯等传统光源。

相较于传统光源，LED有光效高、显色性好、寿命长、光衰小、环保等特点，更容易实现智能控制，随着我国对节能减排政策的大力推广以及LED室内照明技术的飞速发展， LED必将取代荧光灯成为室内照明的主要灯具。

3.3.2 功率、灯管数N、流明数F

“功率”即所选用灯具的额定功率，“灯管数”指一套灯具中含有几根灯管，常见的有单管、双管、三管等；“流明数”为选用灯具所对应的光通量，即灯具在单位时间内发射出的发光通量，该参数应由灯具厂家提供。

然而在实际工作中，设计时往往普通灯具订货厂家未定，故进行照度计算时无法得到准确的灯具流明数。设计人员在进行照度计算时，对于灯具流明数的选取往往根据以往项目经验或个人估算。这就可能导致同一项目中同种规格的灯具，在不同设计人设计的单元中流明数不同的情况，不利于设计规范化、标准化。

查阅相关厂家样本及部分项目设计资料，目前设计工作常用荧光灯、LED灯所选用的流明数与厂家样本中对应灯具流明数见下表：

由表3可知，LED灯的光通量在实际设计项目中，不同样本对应的数值差别较大。建议在同一设计项目中，应当确保所选灯具的流明数值保持一致性。为此，可以在设计初期即明确规定，项目中所有灯具的流明数应依据同一制造商提供的产品样本进行选取，或者根据灯具的不同类型分别设定统一的流明数值，以实现设计的标准化与规范化。

3.3.3 实装灯具数Q

将已知的各项输入条件代入公式（1），可求得所需灯具数为

此项由照度计算表格得出建议灯具安装数，参考此结果选择灯具数在“实装灯具数Q（具）”，再将选取的灯具数N代回公式（1），求得室内平均照度E（Lx）。将求得的照度值与3.1设计照度相比较，控制计算照度与设计照度的的误差率在±10%以内。

3.4 功率密度

照明功率密度LPD指在建筑物房间或场所内单位面积的照明安装功率。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，同时也是国家标准的强制性条文， 必须严格遵守。功率密度的计算公式如下：

依据GB50034-2013《建筑照明设计标准》表6.3.13 公共和工业建筑非爆炸危险场所通用房间或照明功率密度限值，选取房间类型所对应的国家标准（即表中目标值）。当计算出时，该照明设计符合规范节能要求。

在实际设计里，照度值和功率密度是照度计算表必须达到的两个标准。只有照度和能量密度都达标，照明设计才算合格。

四、 照度计算方法精度讨论

利用系数法方便快捷，计算中充分考虑了反射光的作用，计算结果比较准确。然而利用系数计算法需要灯具制造商提供利用系数表，经过向国内多家灯具制造商的了解，大部分制造商并未有相应的利用系数表可以提供，这也是照度计算表格仅依据照明设计手册中的单一表格选利用系数的原因。

照度计算表格中利用系数的选取仅依据某一规格灯具的单一反射比与维护系数所对应的利用系数进行计算，而实际中不同厂家、不同光源、不同型号的灯具利用系数表格应不同。为了验证照度计算表格的计算精度是否满足设计要求，现以国内某项目机柜间为例，将各房间的照明设计利用DIALux软件模拟，再所得平均照度值与照度计算表格计算出的平均照度值进行对比。

为确保输入条件一致，已将：

软件中各房间计算面高度分别调整至与计算表格工作面高H2相等；

根据3.2.5利用系数部分，照度计算选取《照明设计手册（第三版）》表格中有效顶棚反射比为70%、墙反射比为50%、地板反射比为30%的一列利用系数，故软件中也将三个反射比分别设置为70%、50%、30%；

软件与计算时所选维护系数K均设为0.8；

计算时灯具流明数调整为与软件所选用灯具流明数相同；

因为DIALux软件模拟下的照明环境，其各点照度与实际照度的差异率在5%以内，故可将软件模拟所得的结果近似为实际环境中的照度值。将软件模拟出的平均照度与照度计算出的平均照度进行对比，即可得出照度计算的误差率。

因照度计算未考虑房间内有机柜遮挡情况，故先用DIALux模拟机柜间内无低压机柜、UPS柜及空调等时各房间的平均照度，与表格计算结果比较。再模拟有低压柜等遮挡时各房间的照度值以考虑实际情况下的照度值。

选取机柜间内几个的房间，表格计算出的各房间平均照度值与DIALux模拟出的各房间平均照度值的对比见表4。由表中数据可知照度计算表格得出的照度接近DIALux模拟所得照度值，各房间误差率基本都在10%以内。由此可知对于该机柜间而言，照度计算表格的计算精度基本满足设计要求。

现考虑实际情况下各房间的平均照度，在DIALux软件中加入低压柜、UPS柜及空调机等设备，单独对比UPS室、空调机房及机柜室的照度值发现（表5），UPS室及机柜室在放置柜子后，照度值变化较大，其中机柜间误差率达到32.24%。下面进一步讨论UPS室与机柜间室内照度分布情况。

图2为现场机柜间UPS室等照度图，根据计算报表可知UPS室内最小照度66，最大照度421，平均照度为277。根据图2可知，UPS柜前照度为240Lx，与目标照度值的误差率为20%。

图3为现场机柜间等照度图，根据计算报表可知机柜间室内最小照度162，最大照度488，平均照度为361。根据图2可知，低压柜柜前照度为420Lx，与目标照度值的误差率为16%。从图2可以看出，机柜室内平均照度与计算值有较大出入，但低照度区域主要在柜后和走廊，这是因为机柜遮挡。工作人员工作所在的柜前照度误差相对较小，不过还是可以优化柜前灯具设计来提升照度。

通过DIALux软件对机柜间各房间建模后照度分析可知，对于该机柜间而言，在不考虑实际中遮挡物的情况下，照度计算出的精度满足设计要求，误差率基本在10%之内。若考虑实际情况中存在机柜等遮挡物时，则柜前照度与目标照度值存在一定误差，可考虑优化柜前灯具设计。

五、 结语

总结一下文中的几点建议：

1建议取消顶板反射率与墙壁反射比的输入，后续实际计算实际并没有用到这两组数据；

2 建议同一个项目中同种类型的灯具流明数应统一，使设计标准化；

3 若无特别要求，设计时建筑物室内灯具光源建议选择LED光源灯具；

4 对机柜间、UPS室等机柜较多的房间进行照度计算时，建议适当增加柜前灯具以抵消遮挡物对照度计算的影响。

对于普通建筑物而言，在不考虑遮挡的情况下，照度计算结果与软件模拟结果误差在设计可接受范围之内。除此之外，尽管石油化工装置区本质上属于工业性质的工厂建筑，其设计往往侧重于实用性和功能性，然而，随着社会的不断进步、审美观念的提升以及业主对工作环境品质要求的日益增高，在进行照明设计时，除了必须严格遵循并满足基本的照度计算和技术规范要求，确保工作区域拥有足够且合理的照明水平外，照明设计的美观性、协调性以及对整体环境氛围的营造作用也应当被纳入设计的重要考虑范围之内。

参考文献

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