DE3405192A1

DE3405192A1 - Verfahren zur messung der leuchtdichte und einrichtung zur durchfuehrung

Info

Publication number: DE3405192A1
Application number: DE19843405192
Authority: DE
Inventors: Peter Ing. Axams Muigg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1984-08-30
Also published as: CH664015A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung.
der Leuchtdichteder fUr die Beleuchtungsverhältnisse in Innenräumen eines Gebäudes zumindest maßgeblichen Bereiche des Himmels und der Umgebungsflächen des Außenraumes, wobei die Meßergebnisse einem Auswertegerät zugefUhrt werden, das die Beleuchtungssituation zumindest ausgewählter Zonen in den Innenräumen, beispielsweise Arbeitsplätzen, steuert, sowie Vorrichtungen 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 Leuchtdicheverteilung 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 fUr die Beleuchtungsverhältnisse in den Innenräumen maßgeblichen Umgebungsbereiche im wesentlichen lUckenlos 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 BerUcksichtigung 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 erfindungsgemäßen 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 bogenformigen Rahmens verschwenkt wird, der selbst auf einem antreibbaren Drehteller angeordnet ist. Die Meßzelle kann so innerhalb eines kurzen Zeitraumes, 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 bevorzugte Ausfuehrung der Einrichtung, die die Leuchtdichte aller maßgeblichen Umgebungsflächen gleichzeitig mißt, sieht vor, daß eine Vielzahl von Meßzellen in einem Meßkopf, im wesentlichen gleichmäßg Uber dessen Oberfläche verteilt, radial zum Mittelpunkt fixiert sind, wobei jede der Meßzellen einen Raumwinkelbereich erfaßt.
Der Meßkopf kann dabei etwa halbkugelförmig ausgebildet und auf einem'beispielsweise auf dem Dach des Gebäudes montierbaren,Ständerbefestigt sein. Vorzugsweise liegt dabei der Winkel zwischen den Achsen zweier Meßzellen unter 200. 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 Leuchtdichte des Bodens einzeln nach Raumwinkelbereichen erfassen.
Jede Meßzelle des Meßkopfes besteht vorzugsweise aus einem RohrstUck, an dessen dem Mittelunkt 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 Mittelpunkt 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. 1 zeigt eine Ansicht eines etwa halbkugelförmigen Meßkopfes 1, der aus einer Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig Uber die Oberfläche verteilten Meßzellen 2 ab steht. 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 insbesorldere 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 Berucksichtigung verschiedener Parameter auswertet-. Uber das Auswertegerät werden dann alle die Beleuchtungssituationen in den Innenräumen, insbesondere in bestimmten Zonen vori rrlnenr rrlenX wie etwa Arbeitspl.itzesn, brlstirnmenden faktoreii und l,i.nrichtungen gesteuert, beispielsweise die Kunstlichtumschaltung, die Stellung von Sonnenschutz- und Blendschutzeinrichtungen, wie Vorhänge, Rolläden, Spiegelflächen, Lichtleiteinrichtungen usw.
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, sodaß der gesamte Umgebungsbereich ohne nennenswerte Lücken, gegebenenfalls auch mit Uberschneidungen, 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 kegel stumpfförmigen Form mit rundem oder elliptischem Querschnitt ausgebildet sein, sondern auch jede andere eckige Querschnittsform aufweisen, sodaß sie pyramidenstumpfartig 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, sodaß 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 aul die Bcleuchtungssituation 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 Fesnterfront 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 hinsichtlwch des Schaltzustandes variabel, so kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Meßkopfes und einer entsprechenden Steuervorrichtung eine Optimierung der Beleuchtungssituation bei gleichzeitiger Energieeinsparung erreicht werden.

Claims

PatentansprUche: 1. Verfahren zur Messung der Leuchtdichte der fUr 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, 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum in Raumwinkelbereiche von höchstens 0*2 sr unterteilt wird.
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 Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Meßzellen (2)in einem Meßkopf (l),im wesentlichen gleichmäßig ueber 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 200 einschließen.
6. Einrichtung nach einem der AnsprUche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) etwa halbkugelförmig ausgebildet und auf einem,beispielsweise auf dem Dach des Gebäudes montierbaren Ständer (8) befestigt ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Meßkopf (1) zumindest einige zusätzliche, zum Untergrund (9) gerichtete Meßzellen (5) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der AnsprUche 3 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 RohrstUck vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist.