
在電力工程與照明設計領域,"利用系數"(Utilization Factor, UF)指照明系統中被工作面實際接收到的光通量占總光源輸出光通量的百分比。該術語的權威解釋如下:
利用系數(Utilization Factor, UF)
指照明裝置投射到目标工作面的有效光通量(Φworkplane)與光源初始總光通量(Φlamp)的比值,其數學表達式為:
$$
UF = frac{Phi{text{workplane}}}{Phi{text{lamp}}}
$$
該系數綜合反映光源效率、燈具配光設計、空間幾何特性(如房間尺寸、反射率)對光能利用率的影響,數值範圍在0~1之間。理想狀态下UF趨近于1,但實際工程中因光損失通常低于0.8。
反射器形狀、透光材料折射率及遮光角設計直接影響光線定向效率。例如深照型燈具較泛光型更易提升垂直工作面UF值。
天花闆、牆面與地闆的反射率(ρc, ρw, ρf)通過多次反射增加間接光照。标準白色牆面(ρw≥70%)較深色牆面可提升UF約15%~30%。
由房間長、寬、高決定的幾何參數:
$$
RI = frac{L times W}{H_{text{m}} (L + W)}
$$
其中L、W為房間長寬,Hm為燈具距工作面高度。RI越大(空間越開闊),UF通常越高。
$$
E{text{avg}} = frac{N times Phi{text{lamp}} times UF times MF}{A}
$$
(N為燈具數量,MF為維護系數,A為工作面面積)
國際電工委員會(IEC)标準IEC 60050-845:2020 "Lighting" 第845-21-25條明确定義利用系數(Definition available in IEC Glossary)。
美國照明工程學會(IESNA)手冊《The Lighting Handbook》 第10版第7章詳細闡述UF的計算模型與應用案例(IESNA, 2011)。
中國國家标準GB 50034-2013《建築照明設計标準》 附錄B提供UF參考值表,關聯室形指數與反射率組合。
注:因術語定義高度标準化,本文依據國際/國家标準文件整合核心内容。具體标準文本可通過IEC、IESNA及中國住建部官網獲取權威版本。
利用系數是衡量資源利用效率的指标,在不同領域有具體定義和應用:
指工作面或其他參考平面上接收到的總光通量(直接+反射)與照明裝置全部燈具發射的額定光通量總和之比。公式為: $$ C_u = frac{F_u}{F_0} $$ 其中,(C_u)為利用系數,(F_u)為有效光通量,(F_0)為燈具總光通量。
用于計算照明設計中所需的燈具數量或光源功率,公式擴展為: $$ F = frac{E cdot S}{N cdot C_u cdot K} $$
通過提高利用系數,可提升能源/資源使用效率。例如照明設計中,選擇高效燈具、優化空間反射條件可使(C_u)值提升至0.6-0.8。
注:如需具體領域(如冶金、農業)的詳細計算方法,可參考對應行業标準。
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