
在电力工程与照明设计领域,"利用系数"(Utilization Factor, UF)指照明系统中被工作面实际接收到的光通量占总光源输出光通量的百分比。该术语的权威解释如下:
利用系数(Utilization Factor, UF)
指照明装置投射到目标工作面的有效光通量(Φworkplane)与光源初始总光通量(Φlamp)的比值,其数学表达式为:
$$
UF = frac{Phi{text{workplane}}}{Phi{text{lamp}}}
$$
该系数综合反映光源效率、灯具配光设计、空间几何特性(如房间尺寸、反射率)对光能利用率的影响,数值范围在0~1之间。理想状态下UF趋近于1,但实际工程中因光损失通常低于0.8。
反射器形状、透光材料折射率及遮光角设计直接影响光线定向效率。例如深照型灯具较泛光型更易提升垂直工作面UF值。
天花板、墙面与地板的反射率(ρc, ρw, ρf)通过多次反射增加间接光照。标准白色墙面(ρw≥70%)较深色墙面可提升UF约15%~30%。
由房间长、宽、高决定的几何参数:
$$
RI = frac{L times W}{H_{text{m}} (L + W)}
$$
其中L、W为房间长宽,Hm为灯具距工作面高度。RI越大(空间越开阔),UF通常越高。
$$
E{text{avg}} = frac{N times Phi{text{lamp}} times UF times MF}{A}
$$
(N为灯具数量,MF为维护系数,A为工作面面积)
国际电工委员会(IEC)标准IEC 60050-845:2020 "Lighting" 第845-21-25条明确定义利用系数(Definition available in IEC Glossary)。
美国照明工程学会(IESNA)手册《The Lighting Handbook》 第10版第7章详细阐述UF的计算模型与应用案例(IESNA, 2011)。
中国国家标准GB 50034-2013《建筑照明设计标准》 附录B提供UF参考值表,关联室形指数与反射率组合。
注:因术语定义高度标准化,本文依据国际/国家标准文件整合核心内容。具体标准文本可通过IEC、IESNA及中国住建部官网获取权威版本。
利用系数是衡量资源利用效率的指标,在不同领域有具体定义和应用:
指工作面或其他参考平面上接收到的总光通量(直接+反射)与照明装置全部灯具发射的额定光通量总和之比。公式为: $$ C_u = frac{F_u}{F_0} $$ 其中,(C_u)为利用系数,(F_u)为有效光通量,(F_0)为灯具总光通量。
用于计算照明设计中所需的灯具数量或光源功率,公式扩展为: $$ F = frac{E cdot S}{N cdot C_u cdot K} $$
通过提高利用系数,可提升能源/资源使用效率。例如照明设计中,选择高效灯具、优化空间反射条件可使(C_u)值提升至0.6-0.8。
注:如需具体领域(如冶金、农业)的详细计算方法,可参考对应行业标准。
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