GBZ 26211-2010 室内工作环境的不舒适眩光.pdf
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1、ICS 9116010K 70 囝雪中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GBZ 2621 1-2010CIE 55-1983室内工作环境的不舒适眩光Discomfort glare in the interior working environment201 1-01-14发布(CIE 551983,IDT)201 1-0601实施宰瞀髁紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19GBZ 2621 1-2010C1E 55-1983目 次眩光控制的基本原理、研究与应用眩光控制的基本原理眩光的自然特征-不舒适眩光的控制因素眩光控制方法眩光控制系统不舒适眩光的主观评估眩光控制的研究与应用,对恰
2、当公式的要求基本公式系统照度限制系统识别系统的评估B部分不舒适眩光的数学推算的推荐4 CIE规则41提议的CIE公式42公式的基本原理43来自于大光源(明亮的天花板)的眩光附录A(资料性附录) 眩光系统的国家调查附录B(资料性附录) 眩光预测系统研究的比较附录c(资料性附录)不舒适眩光计算的参数确定附录D(资料性附录,提议的CIE公式的实际应用参考文献一一分部一A日鲁目前引1ll357889912345123;2222nMM胛”曲刖 罱GBZ 2621 1-20IOCE 551983本指导性技术文件等同采用CIE 55-1983室内工作环境的不舒适眩光(英文版)。本指导性技术文件等同翻译CIE
3、 55-1983。为了便于使用,本指导性技术文件做了下列编辑性修改:a)用小数点“”代替作为小数点的“,”;b)删除CIE 551983的前言。本指导性技术文件的附录A、附录B、附录C和附录D是资料性附录。本指导性技术文件由中国轻工业联合会提出。本指导性技术文件由全国照明电器标准化技术委员会(SACTC 224)归口。本指导性技术文件起草单位:国家电光源质量监督检验中心(北京)、生辉照明电器(浙江)有限公司、中国质量认证中心、东莞市品元光电科技有限公司、深圳市聚作实业有限公司、北京电光源研究所。本指导性技术文件主要起草人:华树明、沈锦祥、安丽、郭建坤、黎锦洪、黄鹤鸣、肖灵、江姗、段彦芳。本指导
4、性技术文件仅供参考。有关对本指导性技术文件的建议和意见,向国务院标准化行政主管部门反映。CBZ 262112010CIE 551983引 言首先,本指导性技术文件介绍了对室内工作环境中不舒适眩光的技术评估;其次,它为预测照明设备产生的不舒适眩光提出了一个CIE数学模型,或者预测系统。本指导性技术文件的第一部分涵盖了对基本原理,眩光控制方法和各国使用的眩光预测系统的介绍;第二部分重点评价了所开展的眩光研究和当前主要的预测系统;最后谈到本指导性技术文件的重点,即CIE预测系统,集这些研究之大成。但本指导性技术文件并未对该课题作最终论断,在CIE报告发布之时,针对该课题又有大量研究。本指导性技术文件
5、的作用是为各国改进已建工程以及新建系统提供选择性参考。本指导性技术文件也将帮助照明专业的学生和与照明相关人员(如建筑师、咨询师等)了解何谓不舒适眩光和如何控制不舒适眩光。GBZ 2621 1-2010CIE 551983室内工作环境的不舒适眩光A部分眩光控制的基本原理、研究与应用1 眩光控制的基本原理11眩光的自然特征根据国际照明词汇表(CIE,第17版,1970)中4525295对于眩光的定义:由于光亮度的分布或范围不适当,或对比度太强,引起不舒适感或分辨细节或物体的能力减弱的视觉条件。两种定义:a)不舒适眩光,引起不舒适感觉,而不一定降低物体可见度的眩光(定义在4525315)。b)失能眩
6、光,降低物体可见度而不一定引起不适感觉的眩光(定义在4525320)。虽然这两种眩光是一起产生的,但它们是两种完全不同的现象。引起失能眩光主要是因为进入眼中的光能,而不是光源的照度。相反,光源照度是不舒适眩光的一个主要因素。失能眩光几乎不受时间的影响,而在工厂或办公室内的人暴露在高照度光源下时间长,不舒适眩光也相应的增多。考虑由灯和内置普通光源的灯具产生的眩光的控制测量方法时,不舒适眩光的控制可能要比失能眩光的控制更加重要。如果充分地控制不舒适眩光,物体就能正常地看到,失能眩光也能够很好地控制在特定程度上。这个章节提到的眩光,在后文如果不经特殊说明都是指不舒适眩光。12不舒适眩光的控制因素普遍
7、认为由单个光源产生的不舒适眩光主要来自于四个主要参数,如图1所示。视嘲雁上日q圈像圉1不舒适眩光的参数L,观察者眼睛方向的光源照度;u朝向观察者眼睛的眩光源立体角;0来自于观察者视线的眩光源角位移;Lf观察者眼睛对通常场照度控制的适应水平。通常认为,不舒适眩光存在时,L,必须在500 cdm2700 cdm2之间。GBZ 2621 1-2010CIE 551983观察者对不舒适眩光的主观感觉与下面公式中的四个参数相关,、 L:。一i_7万其中G被称为弦光常数,表示语义数值等级上的主观感觉,口、b和C是相匹配的加权指数,(8)是位移角度的复合函数,垂直角与方位角分开考虑。在这个视觉简图中,物体在
8、视网膜中央凹通过晶状体成像,同时在视网膜上的另一个点上也形成了眩光源的像。下列情况下,产生不舒适眩光最多:a)视网膜上的像与中央凹离的近(例如:从视觉水平线到眩光源的角位移0小);b)像大时(例如:朝向眼睛的光源立体角m大时,或者在视野内有大量的光源);c) 像上的光通量大于视网膜剩余面上的光通量(例如:当L。大于Lf时)。例如,霍普金森从下面的研究中发现,式(1)的右边(带有霍普金森提出的指数和相应单位表示的量值)有下面的数值作为不舒适眩光的主观感觉的评定标准。不舒适眩光等级 眩光常数刚不能忍受 600刚不舒适 150刚可接受 35刚可察觉 8从上表中可见,语义上的眩光等级转换为数字等级。在
9、这种情况下,语义等级每增一级,其所对应的数字等级都提高大约原等级值的4倍。使用一个完整装置时,G代表在屋子一端的观察者沿着与屋子水平方向观察到的所有光源的集中效果,如图2所示。 一二-I 未、J兰7图2通常的假定观察点这里引人一个额外的问题,这个问题在过去是一个麻烦的问题:Einhorn显示如果公式中的指数调节与m的指数相一致,则这个问题将被简化(参见B部分)。在过去,作了大量的研究为式(1)中的指数建立适当的值,但由于研究方法不同,很难直接对比研究结果。例如,Holladay专门研究当观察者适应一定的照度值后,突然将眩光源的照度值提高,研究对观察者的影响。Guth使用一个短暂曝光法,推导出一
10、个更复杂的公式。另一方面,霍普金森基于持续曝光在眩光源条件下的研究,允许观察者有更多的时间去适应这种环境。Holladay应用高照度(L。)和小面积光源(“)进行试验,其研究结果可用下列公式描述:2GBZ 2621 12010CIE 551983眩光常数一奠岩Lf霍普金森应用一个低照度光源(L)和大面积光源(“)进行研究,其结果公式如下:眩光常数一奠善坚Lf霍普金森提出两个研究的试验结果表明对于u较大的值,L。的指数较高;对于L,较低的值,m的指数值较低。在光源照度(L。)和面积(“)可比较条件下,霍普金森考虑将其中一个可调节眩光常数的公式应用于一个研究结果。然而霍普金森的较早研究没有得到和H
11、olladay公式中同样的指数值,后来的研究中得到了一致的结果。考虑到目前眩光调节得知的现状和对于公式的试验方法,Einhorns提出光源照度(L,)指数应该等于2,光源面积(m)的指数等于l较为合理。13眩光控制方法裸灯的照度超过一定的限值时,照度将被三种类型装置控制,分别是半透明漫射器、分光面板和遮光体或天窗。不考虑例如使用半透明材料优于不透明材料制成天窗的特殊情况,可以方便地将采用这三种类型装置的灯具的亮度分布分为常量分布、变量分布和截光分布。13。1常量分布透过漫射塑料或玻璃板的光源和外罩通常有一个适当照度,该照度不超过15 kcdm,且在临界角范围内,照度(L。)通常保持适当的常量。
12、关于光源的光分布和角度分布范围为o。845。,45。r500办公室、学校和 co和c。平 如果开放式底部灯具使用的每只灯光输出3000 lm,则不推荐;对于其他形视觉效果很难创造面中30。 式则需要封闭式天窗的工业内部照明室内场地之上的安装高度灯流明普遍的工业内部 仅在c0平面 10 m 5 m10 m 、 、65。 、 、 一3、 h2生 、 、55。 心 弋 、一2 弋。 、l 、 6 8 103 2 3 4 5 6 8 104 2 3 4(cdm2)DIAGRAMIIAPPROX VCP+55*近似的VCP等价值估算来自于图B4中数据。图B5图B2的BZ 7交叉55 VCP曲线与欧洲眩光
13、限制方法的叠印根据美国、英国和澳大利亚系统可知,变化是逐步的,y值大约为12 H时,变化最终趋于平直。图B1中,基于Guth数据的曲线是相当有代表性的。然而s6llnerFischer系统中,在375 H这一点有个突然的变化。图B6显示了Guth照度限制曲线,该曲线是图B1与相应s6llnerFischer图表曲线的组合。它清晰地显示了图解之间很难令人满意的差异点。这些图解是通过划分图7所示类型的图表的相关性所得。弱化实际条件,这意味着,根据s6llnerFischer系统,当房间长度超过375 H时,眩光不再增加。GBZ 262112010CIE 551983印qfj U咿、。t籀 K一”冰
14、 J, 皑 1卜r1 oJ 上上,I 11、1一 十“ -0 LI-_l JZ 4 6 8 10 12 14 16 18H房间尺,l-y(Y=tanr)图B6图B5中G=185,500Ix曲线与图B1中BZ 7交叉55 VCP曲线的叠印非常值得注意的是,与B53讨论的照度影响不同,s611nerFischer曲线的观测数据可能受到最初试验中所使用的灯具类型的影响。前面图6中显示的切断型单元可能就是受这类影响。绘制原始数据时,不清楚这类影响有多少允差。另外,超过375 H也是值得注意的,因为这个变化很不明显,即使使用亮面灯具,也相对难于观察。在暗面灯具(BZl4)的情况下,实际的房间尺寸相对变的
15、不重要,这也需要注意。B53照度变化的影响如图5所示,超过45。75。范围,对于大约500Ix的照度水平,Guth 8LS611nerFischer结果的一致性非常好,但在高于和低于这个照度的情况下,一致性结果会有很大的不同,这是由于基于Guth数据的曲线不受照度变化的影响。系统间的基本差异不能在理论范围内解决,因为这两个结果都与12部分解释的眩光公式原理相一致。通过增加灯具数量或尺寸来增加照度(同时保持灯具的照度不变),从而改变总的表观面积m值和场照度Lt。此外,假设灯具的空间保持一致,则,(日)条件的平均影响实质上保持不变。由于mL r的变化对G值有相反的影响,需要弄清楚的问题是;照度的变
16、化是否引起眩光感的增加,减少或保持不受影响依赖于m或L r比例的变化是否带来更多的影响。然而,值得注意的是初始S611ner试验的发布描述声明这个特殊点(例如,灯具数量变化对照度变化的影响)在一个宽的数值范围(即100 1x4 000 lx)被检查过。同时值得注意的是Ward Harrison根据实际安装的观察而推论出的HarrisonMeaker系统断定眩光随着灯具数量的增加而增加。在澳大利亚,对场地和型号研究的结果往往支持这样一个理论:照度变化需要有一个补给,特别是值超过500 lx。B54房间反射系数和光通率的影响特别是英国和美国的研究已经清楚地显示,通过提升背景或场照度适应水平来减少眩
17、光。这一点已通过实际经验确认。背景照度主要依赖于1)房间反射系数和2)光通率(向上向下光通)反映出的间接部分。房间和灯具参数相互影响,但一般可以说,增加反射系数和或增加光通率将减少眩光。B55眩光数量的转换Einhorn已显示将眩光数量转换成其他是有益的特别是对于计算机运算。同时系统间在统计基础25(z3型豫GBZ 26211-2010CIE 55-1983方面的比较也是有益的。1)DGR和VCP两者之间的关系由Guth以曲线和列线图的形式给出。VCP一279110 logDGR(B1)上述简单公式对于主要的影响范围(VCP一2085,另一个DGR=55200)是很好的近似值。超出这个范围,曲
18、线需要被使用或有一个校准补充:VCP一279110logDGR+350(IogDGR一208)5(Bia)2)GI和VCP由于基本转换式的不同VCP和英国GI或SGI之间的关系是统计学的(对于典型的安装和GI代表,SGI的设计与英国GI相一致。)下述公式将给出在主要影响范围(GI 1026)内两者之间清楚的相互关系。VCP一1244GI (B2)该公式是图7曲线和大量计算结果的折衷。它暗示了对于VCP 50对应的GI为185。3)GI和DGR符合上述式(B1)和式(B2)的Guth的DGR和GI的关系:10 logDGR一141+036 G(B3)该等式对于整个范围都是有效的,但仅作为像式(B
19、2)一样的数字统计式。式(B2)和式(B3)中的数字系数是某一协商扩展值,但如果改变了其中一个等式,则其他等式应被相应的改变。GBZ 262112010CIE 551983附录C(资料性附录)不舒适眩光计算的参数确定灯具方位进行不舒适眩光计算需要对组成完整照明安装系统的每列灯具的每个位置进行确定。从灯具到观察者的方向可以由向下垂直角y和方位角p定义,或由从观察者位置和视线方向上向上的位移和侧向的位移s来定义,如图C1所示。在安装平面上的距离d和s通常用H。的倍数来表示(H。表示眼睛水平线之上的灯具安装高度),以至于角度计算时打算令H。一1。光源的中心圈C1在从平面的直角移动方位角p到灯具的纵轴
20、进行的平面位移中,灯具的方向通常是根据向下垂直角y来规定;例如,Co平面。对于眩光计算,从灯具到观察者的GA方向,用d和“5”表示更方便;例如,向前和侧面的位移用H。(人眼水平线之上的安装高度)的倍数表示。27GBZ 2621 1-2010CIE 55-1983发光强度的测量对于眩光计算的目的,平均照度应在观察者的方向上对灯具总发光强度进行测量来确定、计划灯具的重点发光部分的投影面积,1974年3月在伦敦举行的CIE委员会TC 34的分组讨论会上就这些问题达成一致,并在1975年6月举行的CIE第18次分会上通过批准。发光强度应根据CIE 181970中陈述的过程,按常规方法在极坐标光度计上进
21、行测量。对于眩光计算的目的,发光强度数据主要在y一40。90。范围内测量。在这个范围之外,灯具通常离观察者的头后方太远,从而对由装置产生的总眩光作用不大。然而,必须获得足够的发光强度读数,使得能够在任何方位平面内进行评估。投影面积的测量重要发光部分的确定确定总投影面积时,区别灯具有足够亮度产生眩光的部分和没有足够亮度产生眩光的部分显然是很必要的。后者对于发光强度的作用相对较小,但可能会有相当大的面积,这种情况下,它们包括在总投影面积内,使灯具的整个平均照度值不切实际的降低。选择一种方法来识别实际的重点发光部分也是非常必要的。一些方法必须被使用,同时对于做这件事使用的准确方法还存在一些争论。因为
22、缺少完美的方法,因此建议“发光单元”方法。该方法由北美IES的RQQ报告第2(1972)期引用,由于它将足够的精度与合理的简化相结合,所以应将它作为指导原则。发光单元方法灯具的截面图划分为发光单元,发光单元定义为识别平面形状或材料(由图C2中典型事例解释说明)上变化的部分,同时具有平均亮度值不低于750 cdm_2或500 cdm。的限值。辨别具有高于和低于临界值照度的单元需要从近距离检查灯具,同时更加适合测量发光强度。然而,实际中即使750 cdm“值如此的低,突出的部分经常能被一眼识别,只有在不确定的情况下,才利用照度计测量。此时,要决定的主要事情是不确定单元在实际的可见面积部分是高于限值
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