CH664015A5

CH664015A5 - Verfahren zur messung der leuchtdichte und einrichtung zur durchfuehrung desselben.

Info

Publication number: CH664015A5
Application number: CH71284A
Authority: CH
Inventors: Peter Muigg
Original assignee: Bartenbach Christian
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1988-01-29
Also published as: DE3405192A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Leuchtdichte der für die Beleuchtungsverhältnisse in Innenräumen eines Gebäudes zumindest massgeblichen Bereiche des Himmels und der Umgebungsflächen des Aussenraumes, wobei die Messergebnisse einem Auswertegerät zugeführt werden, das die Beleuchtungssituation zumindest ausgewählter Zonen in den Innenräumen, beispielsweise Arbeitsplätzen, steuert, sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, zur automatischen Steuerung der Beleuchtungssituation von Innenräumen an der Aussenseite von Gebäuden oder sonstigen ausgewählten Plätzen im Freien einzelne Messzellen zur Bestimmung von Leuchtdichtwerten des Tageslichtes vorzusehen. Derartige vereinzelte Messzellen sind nun nicht in der Lage, die Leuchtdichteverteilung des Aussenraumes (Himmel, Boden, Verbauung) so zu erfassen, dass eine den tatsächlichen Verhältnissen angepasste Steuerung der Beleuchtungssituation der Innenräume erhalten werden kann.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie Einrichtungen zu dessen Durchführung zu schaffen, mit deren Hilfe die Leuchtdichteverteilung im Freien möglichst ursprünglich und vollständig gemessen werden kann, um eine verbesserte, möglichst energiesparende Beleuchtungssituation in den Innenräumen zu erzielen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe nun dadurch gelöst, dass der Aussenraum in Raumwinkelbereiche unterteilt wird, in deren Mittelpunkt ein Messgerät angeordnet wird, und dass die Leuchtdichte des jedem Raumwinkelbereich zugeordneten Ausschnittes des Himmels bzw. der Umgebungsflächen einzeln gemessen wird, wobei jedes Messergebnis getrennt dem Auswertegerät zugeführt wird.

Durch die Unterteilung in Raumwinkelbereiche, die in einer bevorzugten Ausführung nicht grösser als 0,2 sr sind, werden zumindest jene für die Beleuchtungsverhältnisse in den Innenräumen massgeblichen Umgebungsbereiche im wesentlichen lückenlos erfasst, und es wird damit eine differenzierte Aufnahme der Leuchtdichteverteilung ermöglicht. Jedes Messergebnis wird dadurch von einem kleinen, genau definierten Ausschnitt der Umgebung, beispielsweise des Himmels, einer reflektierenden Wand eines benachbarten Gebäudes, einer Geländeform usw. abgeleitet. Alle diese unterschiedlichen, einzeln dem Auswertegerät zugeführten Messdaten werden dort unter Berücksichtigung verschiedener Parameter verarbeitet, und es werden in weiterer Folge zumindest in ausgewählten Zonen der Innenräume der gewünschten Beleuchtungssituation entsprechende Massnahmen ergriffen. Diese Massnahmen beinhalten beispielsweise die Zuschaltung von Kunstlicht mit der benötigten Beleuchtungsstärke, die Betätigung und Einstellung von Sonnenschutzeinrichtungen, Blendschutzeinrichtungen usw. Durch die gezielte Zuschaltung des Kunstlichtes wird ein verringerter Energieverbrauch ohne Verschlechterung der Beleuchtungsverhältnisse erzielt.

Eine erste Einrichtung zur Durchführung des erfindungs-gemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messgerät eine einen Raumwinkelbereich erfassende Messzelle radial zum Mittelpunkt allseitig verschwenkbar angeordnet ist. Beginnend von einer bestimmten Ausgangslage bestreicht die Messzelle dabei der Reihe nach alle Raumwinkelbereiche, indem sie beispielsweise entlang eines bogenförmigen Rahmens verschwenkt wird, der selbst auf einem antreibbaren Drehteller angeordnet ist. Die Messzelle kann so innerhalb eines kurzen Zeitraums, etwa weniger Minuten, den gesamten Aussenraum erfassen, wobei die Messergebnisse sich von einer gleichzeitigen Erfassung sämtlicher Raumwinkelbereiche kaum unterscheiden, da sich die Leuchtdichte des Himmels und der Umgebungsflächen im allgemeinen nicht unmittelbar verändert.

Eine zweite Einrichtung, die die Leuchtdichte aller massgeblichen Umgebungsflächen gleichzeitig misst, sieht vor, dass eine Vielzahl von Messzellen in einem Messkopf, im wesentlichen gleichmässig über dessen Oberfläche verteilt, radial zum Mittelpunkt fixiert sind, wobei jeder der Messzellen einen Raumwinkelbereich erfasst.

Der Messkopf kann dabei etwa halbkugelförmig ausgebildet und auf einem, beispielsweise auf dem Dach des Gebäudes montierbaren Ständer befestigt sein. Vorzugsweise liegt dabei der Winkel zwischen den Achsen zweier Messzellen unter 20°. Zusätzlich können, um auch die Leuchtdichte des Bodens bzw. des Untergrundes, beispielsweise bei Schnee, zu erfassen, am Messkopf zumindest einige zusätzliche, zum Untergrund gerichtete Messzellen angeordnet sein. Somit werden auch Messsignale weitergeleitet, die die

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Leuchtdichte des Bodens einzeln nach Raumwinkelbe-reichen erfassen.

Jede Messzelle des Messkopfes besteht vorzugsweise aus einem Rohrstück, an dessen dem Mittelpunkt des Messkopfes nahen Ende ein Fotoelement angeordnet ist. Dadurch werden das Messergebnis verfälschende Seitenlichtstrahlen, die nicht auf den zugeordneten Raumwinkelbereich auftreffen, grossteils ausgeschaltet, insbesondere wenn auch das vom Mittepunkt des Messkopfes ferne Ende der Messzelle von einer Sammellinse abgedeckt ist. Eine möglichst dichte, gleichmässige Anordnung der Messzellen im Messkopf kann dabei vorzugsweise dadurch erzielt werden, dass jedes Rohrstück sich zum Mittelpunkt hin verjüngt und insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemässen Messkopfes mit mehreren Messzellen,

Fig. 2 einen Teilabschnitt entlang einer vertikalen Hauptebene des Messkopfes,

Fig. 3 einen vergrösserten Längsschnitt durch eine Messzelle und

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Messkopf einer zweiten Ausführung.

Fig. I zeigt eine Ansicht eines etwa halbkugelförmigen Messkopfes 1, der aus einer Vielzahl von im wesentlichen gleichmässig über die Oberfläche verteilten Messzellen 2 absteht. Der Messkopf 1 ist auf einem mittigen Ständer 8 auf einer Unterlage 9, beispielsweise auf dem Dach eines Gebäudes, aufgestellt. Jede der Messzellen 2, von denen eine im Längsschnitt in Fig. 3 gezeigt ist, ist aus einem insbesondere kegelstumpfförmigen Rohrstück gebildet, an dessen dem Mittelpunkt 7 des Messkopfes 1 zugewandten Ende ein lichtempfindliches Element, etwa eine Fotozelle 3, angeordnet ist. An der Aussenseite, also am vom Mittelpunkt fernen Ende, ist das Rohrstück der Messzelle 1 durch eine Sammellinse 4 abgedeckt, die die einfallenden Lichtstrahlen bündelt und vollständig auf die Fotozelle 3 konzentriert. Von jeder Messzelle 2 erstrecken sich Leitungen zur Übermittlung der Messsignale zu einem nicht gezeigten Auswertegerät, das die eingehenden, einzelnen Messdaten unter Berücksichtigung verschiedener Parameter auswertet. Über das Auswertegerät werden dann alle die Beleuchtungssituationen in den Innenräumen, insbesondere in bestimmten Zonen von Innenräumen, wie etwa Arbeitsplätzen, bestimmenden Faktoren und Einrichtungen gesteuert, beispielsweise die Kunstlichtumschaltung, die Stellung von Sonnenschutz- und Blendschutzeinrichtungen, wie Vorhänge, Rollläden, Spiegelflächen, Lichtleiteinrichtungen usw. .

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Durch die im wesentlichen gleichmässig über die Oberfläche 6 des Messkopfes 1 verteilten Messzellen 2 ist jede Messzelle einem bestimmten Raumwinkelbereich zugeordnet, der vorzugsweise höchstens 0,2 sr beträgt, so dass der gesamte Umgebungsbereich ohne nennenswerte Lücken, gegebenenfalls auch mit Überschneidungen, erfasst wird. Eine verbesserte Erfassung kann dabei noch dadurch erreicht werden, dass die Querschnittsform der Rohrstücke der Messzellen 2 so gewählt sind, dass sie dicht aneinanderliegend angeordnet sind. Sie können daher nicht nur in der gezeigten kegelstumpfförmigen Form mit rundem oder elliptischem Querschnitt ausgebildet sein, sondern auch jede andere eckige Querschnittsform aufweisen, so dass sie pyramidens-tumpfartig sind. Zur besseren bzw. leichteren Ausfüllung der Oberfläche 6 sind selbstverständlich auch Kombinationen von Messzellen 2 unterschiedlicher Querschnittsformen denkbar. Weiters können zur Verringerung von Streulichteffekten die Messzellen 2 in der in Fig. 4 gezeigten Weise radial versetzt angeordnet sein, so dass ein Teil der Messzellen 2 gegenüber der Oberfläche 6 des Messkopfes 1 vertieft, ein anderer Teil gegebenenfalls auch erhöht angeordnet sein kann.

In Fig. 1 sind strichliert zusätzliche, nach unten gerichtete Messzellen 5 angedeutet, die dann vorgesehen sein können, wenn auch die Leuchtdichte des Untergrundes 9 in die Messergebnisse einbezogen werden soll. Dies kann vor allem bei Schneelage von Vorteil sein, deren Einfluss auf die Beleuchtungssituation im Gebäudeinneren gegebenenfalls nicht unwesentlich ist. In wärmeren Gegenden bzw. an Aufstellungsorten, an denen die Leuchtdichte des Untergrundes 9 ohne nennenswerten Einfluss auf die Beleuchtungssituation ist, sind derartige zusätzliche Messzellen 5 nicht erforderlich. Es wäre weiters auch denkbar, diese Messzellen 5 auch bei Nichtbedarf abzuschalten. Ebenso können auch gegebenenfalls Messzellen 2 abgeschaltet oder von vornherein gar nicht vorgesehen werden, wenn in besonderen Aufstellungsorten bzw. bei besonderen Beleuchtungsbedingungen oder Gebäudekonstruktionen nicht die Erfassung der Leuchtdichte des gesamten Umgebungsbereiches, sondern nur eines Sektors davon sinnvoll ist. Beispielsweise ist bei freistehenden Gebäuden, die auf Grund einer Hanglage nur eine einseitige Fensterfront aufweisen, die Erfassung der Leuchtdichte des gesamten Aussenraumes nicht notwendig.

Die Ermittlung der Leuchtdichte des Aussenraumes zur Abstimmung der Beleuchtungssituation im Innenraum, etwa zur optimalen Ausleuchtung eines Arbeitsplatzes, führt zum gezielten Einsatz der im Innenraum installierten künstlichen Beleuchtung. Ist diese hinsichtlich des Schaltzuslandes variabel, so kann mit Hilfe des erfindungsgemässen Messkopfes und einer entsprechenden Steuervorrichtung eine Optimierung der Beleuchtungssituation bei gleichzeitiger Energieeinsparung erreicht werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Messung der Leuchtdichte der für die Beleuchtungsverhältnisse in Innenräumen eines Gebäudes zumindest massgeblichen Bereiche des Himmels und der Umgebungsflächen des Aussenraumes, wobei die Messergebnisse einem Auswertegerät zugeführt werden, das die Beleuchtungssituation zumindest ausgewählter Zonen in den Innenräumen, beispielsweise Arbeitsplätzen, steuert, dadurch gekennzeichnet, dassder Aussenraum in Raumwinkelbereiche unterteilt wird, in deren Mittelpunkt ein Messgerät angeordnet wird, und dass die Leuchtdichte des jedem Raumwinkelbereich zugeordneten Ausschnittes des Himmels bzw. der Umgebungsflächen einzeln gemessen wird, wobei jedes Messergebnis getrennt dem Auswertegerät zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenraum in Raumwinkelbereiche von höchstens 0,2 sr unterteilt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messgerät eine einen Raumwinkelbereich erfassende Messzelle radial zum Mittelpunkt allseitig verschwenkbar angeordnet ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Messzellen (2) in einem Messkopf ( 1 ), im wesentlichen gleichmässig über dessen Oberfläche (6) verteilt,

radial zum Mittelpunkt (7) fixiert sind, wobei jede der Messzellen einen Raumwinkelbereich erfasst.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Messzellen (2) untereinander im wesentlichen denselben Winkel von höchstens 20° ein-schliessen.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf ( 1 ) etwa halbkugelförmig ausgebildet und auf einem, beispielsweise auf dem Dach eines Gebäudes montierbaren Ständer (8) befestigt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Messkopf ( 1 ) zumindest einige zusätzliche, zum Untergrund (9) gerichtete Messzellen (5) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messzelle (2,5) aus einem Rohrstück besteht, an dessen dem Mittelpunkt (7) des Messkopfes ( 1 ) nahen Ende ein Fotoelement (4) abgedeckt ist, wobei das Rohrstück vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist.