CIE 171-2006 TEST CASES TO ASSESS THE ACCURACY OF LIGHTING COMPUTER PROGRAMS《照明计算机程序精度评估的试验案例》.pdf

1、 ISBN 3 901 906 47 9 TEST CASES TO ASSESS THE ACCURACY OF LIGHTING COMPUTER PROGRAMS CIE 171:2006 UDC: 628.931 Descriptor: Artificial lighting: Design and calculation THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to interna

2、tional co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are : 1. To provide an international forum for the discussion of

3、all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the applicati

4、on of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighti

5、ng. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Commit

6、tees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Div

7、isions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission

8、Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objecti

9、fs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les

10、domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes mati

11、res relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les do

12、maines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Inte

13、rnationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous l

14、es aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austa

15、usch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wis

16、senschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwi

17、cklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusamme

18、narbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit gr

19、undlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen berprft un

20、d berichtet und neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LEC

21、LAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecbping.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2006 - All rights reserved ISBN 3 901 906 47 9 TEST CASES TO ASSESS THE COMPUTER PROGRAMS CIE 171:2006 ACCURACY OF LIGHTING UDC: 628.931

22、 Descriptor: Artificial lighting: Design and calculation CIE 171:2006 This Technical Report has been prepared by a CIE Technical Committee 3-33 of Division 3 “Interior Environment and Lighting Design“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage

23、 for study and application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and

24、 not mandatory. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 3-33 de la Division 3 “Environnement intrieur et tude de lclairage“ et a t approuv par le Bureau de la Commission Internation

25、ale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif

26、et non obligatoire. Il faut consulter les plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux ventuels. Dieser Technische Bericht ist vom CIE Technischen Komitee 3-33 der Division 3 “Innenraum und Beleuchtungsentwurf“ ausgearbeitet und vom Vorstand der C

27、ommission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werde

28、n, da das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in

29、 the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die

30、Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstndig sind. CIE 2006 - All rights reserved II CIE 171:2006 The fol

31、lowing members of TC 3-33, “Test cases for assessment of accuracy of lighting computer programs“ took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 3 “Interior Environment and Lighting Design“. Members: I. Ashdown Canada L. Bedocs UK W. Carroll USA J. De Boer G

32、ermany P. Dehoff Austria M. Donn New Zeeland H. Erhorn Germany L. Escaffre France M. Fontoynont France P. Greenup Australia M. Hirata Japan M. Jongewaard USA Y. Koga Japan J. Koster Netherlands E. Lillelien Norway F. Maamari France Chair J. Mardaljevic UK R. Mitanchey France S. Pezzana Italy A. Slat

33、er UK A. Stockmar Germany A. Tsangrassoulis Greece Y. Uetani Japan L. Zonneveldt Netherlands Acknowledgements This work partly benefited from the Ph.D work of the chairman, realized at ENTPE -France, and from Task 31 of the Solar Heating hierbei beschreibt jede Prfung einen einzelnen Aspekt der Lich

34、tberechnung im Zusammenhang mit den entsprechenden Referenzdaten. VIII CIE 171:2006 Als Referenzdaten werden sowohl Daten benutzt, die aufgrund analytischer Berechnungen ermittelt wurden, als auch solche, die aus Messungen in Versuchsrumen stammen. Die berechneten Referenzdaten beruhen auf theoretis

35、chen Szenarien und sind somit frei von Ungenauigkeiten. Fr die aus Messungen gewonnenen Referenzdaten darf angenommen werden, dass bei der Ermittlung der Daten versucht wurde, die Ungenauigkeiten so klein wie mglich zu halten. Im Bericht werden auch Empfehlungen zur Erlangung verlsslicher experiment

36、eller Daten gegeben, wie sie fr den Validierungsprozess bentigt werden. Diese Empfehlungen sind abhngig von der Wahl des in Betracht stehenden Versuchsaufbaus, von den experimentellen Bedingungen, von der Abschtzung mglicher Fehlerquellen und der Darstellung der Referenzwerte. IX CIE 171:2006 DEFINI

37、TIONS Test case: A given building design scenario associated with reference data, to be used for assessing a given aspect of a lighting simulation. Reference data: A set of values (calculated or measured) to be used as a reference when assessing the results of a simulation. Experimental test case: A

38、 real-world case study where the reference data is based on experimental measurements inside a scale model or a test room. Analytical test case: A theoretical building design scenario wherein the reference data can be analytically calculated based on given assumptions (e.g. light source and surface

39、photometry) and physical laws. X CIE 171:2006 1. INTRODUCTION AND SCOPE OF THE REPORT CIE Technical Committee 3-33 was established based on the following terms of reference: “To develop a set of validation benchmarks to assess the accuracy of lighting computer programs. The benchmarks consist of a s

40、et of test cases produced using analytical solutions and measurements with scale models, including 1:1 scale. Sensitivity studies will be carried out and software examples produced.“ The need for this committee is related to the lack of independent information about the accuracy of the computer ligh

41、ting programs that are increasing in number over the international market of lighting and engineering design. This lack of information can lead to potential users not having sufficient information to choose the proper tool adapted to their needs, and it can also lead to a lack of trust (or unwarrant

42、ed trust) in the tool they are using. The objective of the committee was to address this problem by offering a suite of reference test cases against which users can assess the accuracy of a lighting program. The test cases address different aspects of light propagation. These test cases also allow o

43、bjective comparisons between different programs with respect to the different domains of lighting simulation. The present Technical Report is mainly concerned with the development of the validation benchmarks (reference test cases). A large fraction of these test cases were developed in the framewor

44、k of a Ph.D thesis (Maamari, 2004) at ENTPE, France. Applications of these test cases can be conducted separately. Some of them are presented as separate papers (Maamari, Fontoynont et al., 2003; Maamari, Jongewaard, et al., 2003). In addition, some recommendations are given for the use of the test

45、cases and also for the development of additional and useful test cases. Although the primary target of the proposed test cases is physically based computer simulation using for example radiosity and ray tracing algorithms, they are also applicable to verification of the accuracy of empirical or equa

46、tion-based tools. The test cases are designed with respect to a validation methodology based on the concept of separately testing the different aspects of light propagation. Therefore, each test case is designed in a way to highlight the influence of a given aspect of light propagation. Two types of

47、 test cases are provided: 1) experimental cases; and 2) analytical test cases. The former are based on experimental references. A set of recommendations is also provided to minimize the uncertainty in the reference values developed from experimental measurements, complete with an objective presentat

48、ion method for this experimental reference data. This presentation method is based on a detailed estimation of the error sources associated with the measurements. A suite of experimental test cases is presented where the reference data were obtained in the manner recommended. In addition to these ex

49、perimental test cases, a special focus of this report is on the use of test cases with analytical references. Such test cases have the advantage of minimizing if not eliminating the uncertainties in their reference values. A large suite of test cases with analytical reference is therefore provided. This report, including the proposed test case suite, should be considered as a first step toward an efficient validation method