IESVE十大日光和电气照明指标

本文来源：Liam Buckley (IES西海岸北美分公司副总裁)

这篇简短文章总结了建筑设计师在考虑各种国际建筑评级系统（例如 LEED、BREEAM和WELL）时需要考虑的十个关键日光和电气照明指标，并且还有各种国际建筑能源法规和标准，例如ASHRAE 90.1、Title 24等。

1. Illuminance (照度)是光学术语，用于量化日光或电气照明入射到某平面或表面上的光。照明工程学会（IES）建议使用水平和垂直照度目标以确保为不同年龄的居住人群提供足够的照明和安全。照度以lux(流明每平方米)或footcandles(流明每平方英尺)表示。1 footcandle = 10.76391 lux.

图1：动态日光照度（Lux）--灰度和伪色图

• LEED v4.1 IEQ-DAYLIGHT (Option2)要求在春分时期的晴朗天气从早上9点到下午3点计算每个正常使用空间内的照度值。这四个结果是平均值，需要用来阐述照度水平在300lux到3000lux（28 ft.cd—279ft.cd）之间.

图2. LEED v4.1 IEQ日光选项2—模拟：照度计算

• WELL v2 Building Standard (L03—Circadian Lighting Design)要求将模型照度值（lux）乘以黑素比率，以计算Equivalent Melanopic Lux (EML).

2. Useful Daylight Illuminance (UDI) 是指对用户有效范围内的年度日光照度。

图3. 有效日光照度（UDI）

定义四个UDI范围：

1. Insufficient UDI（例如. 低于100lux）：表示在没有电气照明的情况的不足的照明水平。
2. Supplementary UDI（例如. 100lux—500lux）：表示可以与电气照明集成的可接受的日光水平。
3. Autonomous UDI（例如. 500lux—2500lux）：表示可以接受的日光水平。一天的大部分时间不需要电气照明。实现较高的自治UDI百分比表示空间在使用期间拥有足够的采光水平，并且眩光的到控制。
4. Exceedance UDI（例如. 高于2500lux）：表示过多的日光和炫光。这就会产生一个需要百叶窗的想法。

3. Daylight Factor (DF) (采光系数)是在房间中某个平面上某个点上由于假定或已知亮度分布的天空接受的光所引起的照度与该平面上半球天空不受阻碍所引起的在水平面上的照度之比。两种照度值都排除了直射光，因此对多云的天空进行建模（例如. CIE阴天）。无论一天中的时间或方面想如何（如图所示），DF计算都提供相同的结果。DF以百分比表示。

图4. 左：动态日光照度（lux），右：静态采光系数

• 0-2%DF光线不足，因此需要电气照明；
• 2-5%DF足够亮，但是在某些时候需要电气照明；
• 大于%5DF是一个光线充足的空间，白天不应使用电气照明。眩光可能是一个问题。

4. Uniformity 是最小照度与平均照度的比值（E_MIN/E_AVE）。对于侧面照明的房间，均匀度应在0.3-0.4的范围内。对于中庭等顶部照明的空间，可以期望均匀度为0.7。在下面的示例中，光线转向百叶窗将光线“透射”到房间里，同时消除了窗户下过多的直射日光。将双向散射分布（BSDF）分配给窗口以表示日光转向百叶窗。

图5. 不带和带日光日光转向百叶窗的均匀度变化

5. Vertical Sky Component(VSC)是测量从窗户的中心点到可以看见的天空，但不包括直射光线（例如.使用CIE阴天）。窗户达到27%或者更高的水平则被认为是提供良好的日光。VSC通常是从模型建筑物的外部查看，尤其适合在拥挤的城市环境中使用。显示的窗口在通过VSC阈值以下时为绿色。

图6. 垂直天空组件

6. Spatial Daylight Autonomy (sDA) 是空间中日光水平的年度充足性。sDA测试在每年指定的工作时间部分（例如. 一年中的工作时间的50%）达到最低照度水平（例如.300lux）的分析区域（例如.工作平面）的百分比。在以下示例中，在指定的年度运行时间体量中，工作平面面积的20.8%超过了300lux的指定照度级别；例如. 从上午8点到下午6点的时间的50%。所述的sDA3_00lux/50%=20.8%(7.2%+13.6%)低于名义上可接受的充足的日光阈值。

• LEED v4.1 IEQ-Daylight (Option 1) 将40%定义为要获得1分的最低sDA，55%得2分，75%得3分。

图7. 空间日光自治

7. Annual Sunlight Exposure(ASE)描述了空间中每年出现视觉不适的可能性。ASE是超过指定照度水平且超过指定小时数的分析工作平面区域的百分比。LEED v4 IEQ-Daylight Option 1 将工作平面面积的10%每年有250小时达到1000lux。在下面的示例中，超过250个工作日小时，工作面区域的20.8%超过了1000lux的指定照度级别。ASE_{1000lux/250hours}=20.8%。

图8. 年度阳光曝光（ASE）

8. Luminance(亮度)测量沿特定方向离开表面的光，并考虑表面的照度和表面的反射率。亮度有时称为光亮，以坎德拉/m²(也称为尼特)或坎德拉/ft² (也称为英尺朗伯)。1 cd/ft²=10.76391 cd/m²。

图9. 动态亮度和日光眩光概率（DGP）

9. Daylight Glare Probability (DGP)(眩光发生概率)是一种强大的眩光度量标准，可以考虑到直射日光的对比度来检测宣光源，镜面反射也是如此。与较旧的眩光指标（例如. UGR、DGI、CGI和VCP）相比，DGP是更新的眩光指标（2006年）。

图10. 固定位置的眩光和日光眩光概率（DGP）

DGP范围是：

• <0.35=无法察觉的眩光；
• 0.35-0.4=可感知的眩光；
• 0.4-0.45=令人眩目的眩光；
• >0.45=令人无法忍受的眩光；

10. Room Cavity Ration (RCR)(空腔比)是照度计算中使用的一个重要因素，并且用于量化光与房间表面相互作用的房间尺寸的比率。

图11. 房间空腔比（RCR）

RCR for Electric Lighting:要求RCR比较照明器的带状流明，因为任何给定的照明器流明值仅代表产品发出的原始光，而在实际应用中无光分布的指标。灯具的使用系数（CU）提供如此的应用性能并且基于任何给定空间的RCR。一旦知道RCR，就流明输入和瓦特输入而言，看似相同的照明设备在该空间中施加的实际流明中可能会有20%的变化。

RCR for Daylighting：处理RCR是各种建筑法规（例如：ASHRAE 90.1、IECC、加利福尼亚Title 24、加拿大的NECB）的普遍要求。计算出的RCR和玻璃（垂直或水平）面积和玻璃位置之间的关系有助于确定房间中的主侧照明，边测照明和天窗区域。每个日光区域都可以看到相应的光电管控件，自动关闭控件和/或日光控件。控制应用于关联的日光区域中的所有或分配的已安装的照明功率。一些能源法规将根据RCR和目标照度值确定基线/标准建筑物的照明功率密度（LPD）。

总而言之，与日光相关的指标范围可能令人感到不知所措，并且随着新的建筑法规对能源消耗的关注度越来越高，并更加关注建筑居住者的福祉，它们可能会不断发展。为了确定哪些度量标准适合您的建筑物，应使建筑物所有者和居住者了解视觉舒适度的影响以及与遵守建筑物评级系统相关的能源/成本影响。