설비형 자연채광방식 -...

인 공 조 명

1. 실내상시보조인공조명(PSALI)

• PSALI : 실내의 빛환경이 자연채광만으로 부족하거나 만족스럽지 못할 때 자연채광을 보조하기 위해 설치하는 실내 상시 보조인공조명장치

출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우; 2008; p 369

PSALI의 목표 : 자연채광을 보충

• 자연채광은 창문에서 거리가 이격되면 급격히 조도가 감소

• 실내에서 조도분포가 아주 불균일, 균제도가 매우 낮음


2. 인공광원

• 등불, 기름 등잔불, 초, 석탄가스 사용

• 1802년 Davy가 탄소아크 가로등 점등

• 1879년 에디슨의 백열전구 수은등, 나트륨등 개발

• 1938년 Inman의 형광등 개발

• 1958년 메탈 할라이드등, 고압 나트륨등, 할로겐전구 등이 출현

• 1993년 청색발광다이오드 개발(나카무라 슈지)

• 인공광원은 처음 조도를 높이려는 연구를 중시 최근 자연광에 가까우면서 쾌적한 환경을 연출하는 조명의 질 연구

3. 인공광원의 종류

• 백열등(Incandescent Lamp) - 유리구안에 봉입된 필라멘트에 전류가 통과, 가열하여 백열현상이

일어날 때 빛을 내는 전구 - 연색성이 우수, 높은 휘도, 열발산이 믾다. - 저효율(7~22 lm/W) - 수명 : 1,000 ~ 5,000 시간 - 소형의 점광원으로 사용 • 방전등 - 형광등(Fluorescent Lamp) 수은과 아르곤의 혼합가스 방전관. 유리관의 내벽에 발라진 형광물

질을 활성화시켜 빛을 냄 저휘도의 광원특성, 광색조절이 비교적 용이 효율 : 49 ~ 80 lm/W 수명 : 7,500 ~ 10,000 시간 - 네온전구

• 고강도(고압) 방전등(HID 램프)

- 고압의 전자 아크가 가스증기를 통과하면서 강력한 빛을 발생

- 고휘도의 방전전구

- 효율 : 고압수은전구 30 ~ 35 lm/W, 고압나트륨전구 80 ~150 lm/W

- 수명 : 6,000 ~ 10,000 시간

- 휘도와 효율이 높음.

- 충분한 밝기를 내는 데 5분 정도 필요. 연색성이 나쁘다.

- 산업용, 도로 및 터널조명 등에 사용

- 종류 : 수은등

메탈헬라이드 램프

고압나트륨 램프

인공광원의 스펙트럼

• 백열전구 : 파장이 길어질수록 상대적 에너지가 급격히 증가. 에너지가 집중되는 파장은 붉은색

• 형광전구 : 연속, 불연속의 스펙트럼이 혼합.

• 수은전구 : 불연속 스펙트럼. 붉은색이 극히 적은 광원


• 조명시스템 선정시 중요 고려요소

- 바람직한 조명효과

- 연색성

- 에너지 사용

- 조도레벨

- 유지관리비

- 초기투자비

4. 조명의 분류

1) 조명기구에 의한 분류 - 직접 부착형 : 벽, 천장, 기둥에 직접 부착

- 브라켓 : 벽에 부착. 고휘도의 광원은 사용하지 않는 것이 좋음.

- 천장 매입형 : 벽, 천장에 매입. 부착의 어려움.

- 스포트 라이트형 : 강조, 시선집중용으로 국부조명

- 펜던트형 : 천장에서 파이프, 사슬로 광원을 아래로 늘어뜨린 조명

- 스탠드형 : 이동식 국부조명용

2) 배광정도에 의한 분류 - 배광곡선(Dandlepower Distribution Curves) : 인공광원 자체

나 조명기구에서 발생하는 발속량을 보여주는 척도 빛의 상대적인 분포를 나타냄 - BZ분류 : 영국조명학회 분류로 하향광의 배광분포 기준 10가지로 구분 - 배광곡선을 기초로 한 조명기구의 종류 직접조명 반간접조명 반직접조명 간접조명 전반확산조명


• 직접조명 : 작업면에 높은 조도, 직접현휘와 광막현휘 문제, 조명기구 간격이 좁으면 조명기구에 의한 그림자 문제 - 어떤 작업을 하기 위한 명시조명이 주목적 • 간접조명(엠비언트 조명) : 천장과 벽 반사율은 최대로 높임. 직접현휘, 광막반사는 없음. - 분위기, 의장적 효과를 위한 무드조명이 주목적 • 반직접조명 : 적은 양의 빛을 천장에 반사. 광막반사 문제

• 전반확산조명 : 모든 방향으로 빛을 확산. 직접현휘 문제

• 반직접조명 : 위, 아래로 균등히 빛을 확산

• 반간접조명 : 많은 빛을 천장에 반사

5. 인공 빛 조절(직접현휘, 광막반사 방지)

• 차폐장치, 루버, 격자형 차폐장치

- 빛이 기구에서 나올 때의 방향을 조절

- 직접현휘 제한

• 포물선 루버

- 경면 마감의 포물선 쐐기형태

- 직접현휘를 방지

- 수평면의 광막반사는 해결 못함.

• 확산유리, 플라스틱

- 반투명유리로 빛을 균등히 확산

- 수평으로 심각한 직접현휘 원인

- 제한적으로 사용

• 투명유리에 렌즈, 프리즘

- 빛은 굴절되어 많은 빛이 아래로 향함

- 직접현휘 감소

6. 조명시스템 • 전반조명 • 국부조명

• 엠비언트 조명 • 테스크 조명

• 악센트조명 • 장식조명

전반조명 : 실 전체에 고른 조도분포를 유지하기 위해 만든 조명. 균제도가 높은 실에 적합 국부조명 : 실의 어느 한 부분만을 강하게 비추는 조명. 전반조명과 함께 사용되기도 함. 보조조명


7. 건축화조명

출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우; 2008; p 357~359

• 건축화 조명 : 건물의 천장, 벽, 기둥 내부에 광원을 만들어 조명하는 방식. 건축의 중요한 일부를 이루는 조명설비.

• 광량조명

- 빛이 다소 편중

- 실내에 조명기구가 매달려 있지 않은 장점

- 매우 긴 조명기구를 보의 형태로 보이게 한 조명방식

• 광천장 조명

- 천장전면을 광원으로 사용

- 천장에 불투명의 유리, 아크릴 등으로 덮고 그 속에 전구, 형광램프를 설치

• 다운 라이트 조명

- 건축화 조명 중 가장 많이 사용

- 천장에 작은 구멍을 뚫어 그 속에 광원을 매입한 것

- 분위기 있는 실내공간 연출

• 루버 천장조명

- 천장에 루버를 설치하고 그 안에 광원을 배치하는 방법

• 라인 라이트 조명

- 천장에 광원을 선형으로 매입하는 방식

- 형광등 조명으로 가장 높은 조도 획득

• 코우브 라이트

- 천장과 벽의 상부를 비추기 위한 조명

- 천장에 반사시켜 간접조명으로 하고 그 반사광에 의해 채광하는 방식

- 높은 확산성이 요구됨

• 밸런스 라이트

- 벽에 형광등 기구를 설치. 광원을 숨김

- 직접광원은 아래쪽 벽이나 커튼을, 위쪽은 천장을 비추는 분위기 조명

• 코니스 라이트

- 벽면을 비추기 위해 조명을 아래쪽으로 한 방식

8. 인공조명의 제어

• 목적 - 실의 목적에 맞은 조명상태 유지하여 실내 쾌적성 유지 - 불필요한 조명의 사용 억제 - 다양한 조명환경을 연출 - 인력절감을 위한 제어 - 에너지 절약을 위한 제어 • 조명제어는 건물에서 불필요한 조명을 차단함으로써 건물의

에너지 사용량을 감소시킬 수 있는 가장 쉬운 방법 • 사용목적과 제어시스템 구성에 따른 분류 - 조명기구의 출력광속을 조절하는 방법 - 점멸(on – off) 제어 - 조광(Dimming) 제어 - 단계별(Step Control) 제어

• 제어 시스템에 따른 분류 - 개방회로(Open Loop) 시스템

- 폐쇄회로(Closed Loop) 시스템

- 스케쥴 제어 시스템

- 재실자 감지 시스템 등

• 조명제어 방법 - 조명기구의 출력을 조절하는 방법

- 조명제어를 하는 대상공간에 적용되는 제어시스템을 결정하는 중요한 요소

- 방법

1) 제어/연산부로부터 제어기기로 연결되는 제어신호

2) 조명기구로 전달되는 전원공급 형태에 따라 제어

조명제어 방법

1) 점멸제어(on-off Control)

- 제어의 원리가 간단

- 여러 가지 제어시스템에 쉽게 적용

- 가장 경제적으로 설치

- 제어 기준값에 의해 최대/최소값으로 구분

2) 조광제어(Dimming Control)

- 제어기의 신호에 따라 조명기구의 입력 전력량이 0 ~ 100%까지 연속으로 변화

- 정확한 제어가 가능

- 작업에 필요한 조도를 일정하게 유지

- 점멸제어보다 복잡하고 고가

- 입력된 제어조건의 변화에 따라 제어신호가 동일한 비율로 증감

3) 단계별 제어(Step Control)

- 점멸제어와 조광제어의 중간형태

- 조명기구의 출력을 사전에 정해진 단계별로 나누어 입력신호에 따라 순차적으로 변화

- 점멸제어에 비해 작업면에 급격한 조도변화를 일으키지 않음

- 조광제어보다 설치비가 저렴

조명제어 시스템

1) 재실감지 제어법 : 공용부문 제어, 라커룸, 응접실, 회의실 등 부정기적인 실의 제어에 이용

2) 적정조도조정 제어법

3) 타임 스케쥴 제어법 : 업무시작 전후, 점심시간 등, 옥외조명

4) 주광이용 제어법 : 공장, 체육관, 돔과 같은 대공간 건축, 사무소 건축에 채용

인공조명설계

옥내조명의 설계순서

조도의

결정

조명 질

의 고려

조명 방

식의 결

정

광원의

선정

조명 기

구의 결

정

조명 기

구 필요

수의 산

출

조명기

구 배치

의 결정

조도

분포의

계산

인공조명설계

• 국부조명의 설계

- 점광원의 조도

수직선상의 조도

경사면의 조도

기타 상황에서의 조도

- 선광원의 조도

1) 점광원의 조도

• 역자승법칙

광원과 빛을 받는 면이 수직선상에

있을 때 적용


경사면의 조도

• E = (I/d2) x cos θ 광원과 빛을 받는 면이 경사를 이루고 있을 경우


기타상황에서의 조도


2) 선광원의 조도

E ∝ I / d 선광원(형광등)의 조도는 거리에 반비례함


전반조명의 설계

• 규칙적인 배열에 의한 조명기구로부터 작업면에 균제도가 높은 균일한 조명을 얻는 조명방식

• 최저조도>최대조도 x 70%

• 조명기구의 높이에 대한 간격의 비를 조절함으로서 균제도를 높일 수 있다.

• 광속법을 이용하여 계산

• 직접, 간접조도를 함께 고려

• 정방형, 장방형실에 적용

• E = N ∙ Фi ∙ UF ∙ MF / A

E : 작업면의 소요조도

N : 등의 수

Фi : 광원의 광속

UF : 조명률

MF : 유지율

A : 작업면적

광속법의 설계순서

• 실의 소요조도 : 국제 조도기준을 참조하여 결정

• 광원의 광속 : 광원자료를 참조

• 실지수

• 조명률

• 유지율(보수율)

• 천장과 광원과의 거리

• S/Hw

• 광원의 배치

광원의 광속


실지수(Room Index)

• 작업면에 직접 도달하는 빛은 실의 바닥면적에 비해 천장의 높이가 낮을 때는 실지수 가 크고 천장 높이가 높을

때는 작다.


조명률

• 광원에서 방사된 빛 가운데 작업면에 도달하는 빛이 몇 %인가를 나타내는 비율

• 일반적으로 1보다 작은 수로 표시됨

UF = Φγ / Фi Φγ : 작업면의 광속 Фi : 광원의 전출력 광속


유지율(Maintenance Factor)

- 조명시설을 어느 기간 사용한 후의 작업면상의 조도와 초기조도와의 비율

- 일반적으로 0.65 ~ 0.85


천장과 광원과의 거리(Suspension)

- 천장과 광원, 광원과 작업면의 거리의 비


등(Lamps)의 수

S/Hw

- 작업면의 조도는 작업면의 설치위치에 따라 달라짐.

- 광원 아래부분은 높은 조도가 생기며 광원과 광원의 사이는 낮은 조도가 생김.

- 일반적인 권장 최대 S/Hw는 1.73:1 이하

광원의 배치

- 조명기구 사이의 간격은 조명기구와 벽 사이 거리의 두배로 유지


설비형 자연채광방식 -...

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