室內照明計算方法

第二章 相關文獻回顧

經濟部能源局在民國 100 年提出長期負載預測與電源開發規劃摘要報告 中，對台灣未來照明用電需電量提出預測:「預估將從 99 年的 598.2 億度上升至 118 年的 871.7 億度，年平均成長率約為 2.1%。」鑑此，為達綠色照明須先了解 照明形成之光環境，繼而評估電力消耗與節能效益，並予妥善規劃方可有效達成 節能目的。

圖 2. 1 民國 99～118 年全國電力用電量預測 (資料來源：經濟部能源局)

第一節 室內照明計算方法

根據中華民國國家標準 CNS12112 室內工作場所照明中對照明設計之光環 境定義：「良好之照明設施需滿足視覺舒適度、視覺效能、視覺安全性。為滿足 上述需求應注意影響光環境之參數：輝度分佈、照度、眩光、光之方向性、光線 和表面之顏色特性、閃爍、自然光、維護。」

光環境參數取決於照明設備應用型式，其中，影響建築物室內照明用電之因 子可依據使用的光源種類、光通量、發光效率、數量等，但此為光源之計算，光 源需與燈具搭配應用，而燈具的選用依據使用場所與用途不同所呈現之照明方式

參照 CIE 17.4-1987 與國際電工委員會（International Electro technical

Commission，IEC） IEC 60050 共同出版之照明用語集中：當照明燈具應用於室 內環境時其配光分布方式可分為直接照明、半直接照明、間接照明、半間接照明、 Industrial Standards Committee，簡 稱 JIS）

JIS Z-9110 1977 提出工場内照明照度基 準。JIS Z-9110 1979 提出照度基準。

北美照明工程師協會

(Illuminating Engineering Society of North America，

簡稱 IESNA）

IESNA Lighting Handbook, 9th edition, 2000 中針對不同環境提出照度標準。

國際標準組織（The International Organization for Standardization，

簡稱 ISO）與（International Commission on Illumination，簡稱 CIE）

ISO 8995 2002(E)/CIE S 008/E2001 提出室 內工作場所照明，針對各種工作場所提出 維持照度值標準。

中華人民共和國國家標準 GB/T 13379-2008 視覺功效學原則 室內 工作場所照明，其內容參考自 ISO 8995 2002 (E)/CIE S 008/E2001。

中華民國國家標準 CNS 12112-2012 室內工作場所照明，其內

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光源均具有一定大小之尺度，點光源依據照明手冊之定義為：「僅確定了位置而 沒有大小的光源。」意即光源的大小與空間的尺度或距離相比尺寸相對小，在照 明設計時可將其視為點光源。點光源在照度計算上，一般以被照點的照度與光源 距離平方成反比例。因此，在實際應用計算時，若某點與光源之距離為光源直徑 5 倍以上時，可視為點光源。距離平方反比定律為 18 世紀由 J. H. Lambert 所發 明之第一個與照明相關之定律，即點光源與照射方向垂直平面產生的照度與光源 強度成正比，與光源到被照面的之距離成反比。（詹慶旋，1990）

點光源 A 在某向之光強為 I 時，該向距離 h 處之垂直面上 P 點之照度為 E 其公式如下：

E＝

h

I

圖 2. 2 距離平方反比定律 (資料來源：照明手冊)

J. H. Lambert 另一照明定律為餘弦定律，其定義為當光源照面 G 上 P 點照度 E 為：

E=E

θ

h

I A

P E

圖 2. 3 入射角餘弦定律 (資料來源：照明手冊)

2.2 光通量法

欲得知環境中平均照度之方法，可以 John（2003）在輻射研討會（Radiance Workshop）中所提及：「自白熾燈發明以來至 1906 年，為了解室內各點不同光源 照度而創造之計算方法-流明法，持續演進至今已成為設計者計算建築室內環境 照明是否滿足照度需求之演算法。」光通量法 (Lumen method)亦稱光束法或流 明法，一般應用在直接照明系統，照明評估中可用來計算空間中的平均照度值，

亦可藉由計算減少能源消耗、同時保持或增加空間的視覺質量的計算方法。其計 算公式如下：

(公式 2-1)

E：平均照度（lx）;

A：作業面總面積（m

：光源所發出的總流明數（lm）;

N：為光源總數量；

U：照明率（0~1）;

M：維護率（0~1）

θ

N

A

En G' E

G

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空間係數（Room Cavity Ratio；RCR）與室指數的作用相當，在美國廣泛使 用。空間係數之公式與室指數的 5 倍倒數相等。此外，另使用「頂棚空間係數

的高度 Hfc 則可分別求得「頂棚空間系數 CCR」及「地板空間系數 FCR」。

(資料來源：IESNA LIGHTING HANDBOOK)

照明率的計算依據燈具形式、廠牌、反射率計算不同，各規範訂定之計算方 式與定義亦有所不同，利用係數會受到室指數影響，如圖 2.6 摘錄北美照明工程 師協會 (Illuminating Engineering Society of North America，簡稱 IESNA）在 LIGHTING HANDBOOK 提及之利用係數。

HCC

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圖 2. 5 利用係數

(資料來源：IESNA LIGHTING HANDBOOK)

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