建筑电气照明设计

专题五建筑电气照明设计5.1概述5.2电气设计基础5.3设备选择5.4照明施工设计一、照明电气设计的主要任务（1）满足光照设计确定的各种光源对电压大小电能质量的要求；（2）选择合理、方便的控制方式；（3）保证照明装置和人身的电气安全；（4）尽量减少电气部分的投资和年运行费用。5.1概述二、照明电气设计注意事项（1）有利于对人的活动安全、舒适和正确识别周围环境，防止人与光环境之间失去协调性；（2）重视空间的清晰度，消除不必要的阴影，控制光热和紫外线辐射对人和物产生的不利影响；（3）创造适宜的亮度分布和照度水平，限制眩光，减少烦躁和不安；（4）处理好光源色温与显色性的关系、一般显色指数与特殊显色指数的色差关系，避免产生心理上的不平衡与不和谐感；（5）有效利用天然光，合理地选择照明方式和控制照明区域，降低电能消耗指标1进户线：建筑物接至室外的引入线路。2总配电箱：建筑物总的接受和分配电能的装置。3干线：总配电箱至分配电箱的线路。4分配电箱：用户端接受和分配电能的装置。5支线：分配电箱引出至用电器具的线路。三、照明电气设计的步骤（一）负荷计算（二）管网的综合（三）施工图的绘制（四）照明控制策略、方式和系统的确定（五）概算(预算)书的编制5.2电气设计基础一、初始资料搜集（1）建筑的平面、立面和剖面图；（2）建筑的建设规模、生产工艺、建筑构造和总平面布置情况；（3）电力系统情况：供电电源的供电方式、供电的电压等级、电源的回路数、对功率因数的要求等；（4）工艺设备布置图和室内布置图；（5）建设标准；（6）进户电源的进线方位，对进户标高的要求；（7）工程建设地点的气象、地质资料，建筑物周围的土壤类别和自然环境，防雷接地装置有无障碍1．系统构成建筑物内部的照明供电系统，一般采用380／220V三相四线制供电形式，由于整幢建筑用电量很大，为使三相电量平衡，照明设备尽量平均地分三组接入三相电源中。低压供电线路通过户外架空线路或地下敷设的电缆向建筑物供电。引向建筑物内总配电箱的一段线路叫进户线，如进户线上四根短斜线表示进户线由四根导线构成。总配电箱与分配电箱之间的三相四线制线路叫干线，由分配电箱引出向负载供电的线路叫支线。支线多为单相二线制，系统中未画短斜线，表示有两根线。有的支线向荧光灯进行分相供电，则为三根线(二根相线，一根零线)或四根线(三根相线，一根零线)。二、照明供电1进户线：建筑物接至室外的引入线路。2总配电箱：建筑物总的接受和分配电能的装置。3干线：总配电箱至分配电箱的线路。4分配电箱：用户端接受和分配电能的装置。5支线：分配电箱引出至用电器具的线路。2．照明对电压质量的要求（1）电压偏移我国电网电压不稳定，这是普遍现象，其结果使得电光源运行特性恶化。电压过高缩短电光源的寿命；电压过低不仅使电光源的光通量降低，还会使气体放电灯难以起动。因此，必须规定电光源端电压的容许偏移值。此值不得超过额定电压的±5%。%100额定电压额定电压实测电压电压偏移（2）电压波动与闪变电压波动指电压快速变化，要求每小时波动不得超过10次。为保证照明效果，照明负荷宜采用单独的变压器供电。正常照明一般也可与其它电力负荷共用变压器，但电网中不宜存在较大冲击性负载（如电焊机），或冲击性负载采用降压起动方式。%100nnuUUU（2）电压波动与闪变电压波动指电压快速变化，要求每小时波动不得超过10次。为保证照明效果，照明负荷宜采用单独的变压器供电。正常照明一般也可与其它电力负荷共用变压器，但电网中不宜存在较大冲击性负载（如电焊机），或冲击性负载采用降压起动方式。%100minmaxnfUUUu电压波动电压闪变%100)(2110ffuau2、照明负荷分级一级负荷、二级负荷、三级负荷3、电压和供电方式的选择1）在正常环境中，我国灯用电压一般为220V；2）容易触及而又无防止触电措施的固定式或移动式灯具，及在一些危险场合，使用电压不应超过24V；3）手提行灯的电压一般采用36V，但在一些特定场合工作时，供电电压不应超过12V；4）由蓄电池供电时，根据容量、电源、使用要求等因素分别采用220V、36V、24V、12V；5）热力管道隧道和电缆隧道内的照明电压宜采用36V。二、照明负荷计算照明供电、配电系统是由许多用电器具和多个支路组成，负荷计算应从系统末端开始，先确定每个用电器具的容量，然后计算每条支路的计算负荷，再计算干线上的计算负荷，最后计算进户线的计算负荷。1．确定设备容量Pe1)对于白炽灯、卤钨灯等热辐射型电光源，其设备容量是电光源的标称功率，即:Pe=Pn2)对于有电感镇流器的气体放电型电光源，其设备容量是电光源的标称功率和镇流器的耗损之和，即：Pe=Pn（1+a）式中Pe——照明设备容量；Pn——电光源的标称功率；a——电感镇流器的功率损耗系数。(一)需要系数法气体放电型电光源的功率因数和电感镇流器的耗损系数如表所示。气体放电灯功率因数和电感镇流器损耗系数光源种类额定功率(W)功率因数cosφ电感镇流器损耗系数荧光灯40300.530.420.20.26高压贡灯10004002501250.650.600.560.450.050.050.110.25高压钠灯250～4000.40.18低压钠灯18～1800.060.2～0.8金属卤化物灯10000.450.14自镇式气体放电灯的设备容量为其标称功率；3)照明线路上的插座，若没有具体设备接入时，按100W计算；计算机较多的办公室插座，按150W计算。2.分支回路的计算负荷——各个照明器的设备负荷，单位为kW；——照明器的数量；——插座回路的需用系数。eiPjslPniiexljslPkP1nxlk3.干线计算负荷——各个分支回路的计算负荷kW；——分支回路的数量；——照明干线回路的需用系数nijslixLjsLPkP1jsLPjsliPnxLk4.进户线、低压总干线的计算负荷—干线的计算负荷，单位为kW；—干线的数量；—进户线、低压总干线的需用系数不同建筑物、不同工作场所的需要系数不同，各类民用建筑照明负荷需要系数见表所示。表7-4民用建筑照明负荷需要系数jsPjsLiPnxknijsLixjsPkP1建筑物名称需要系数(Ke)备注一般住宅楼20户以下20～50户50～100户100户以上0.60.5～0.60.4～0.50.4单元式住宅,多数为每户两室,两室户内插座为6～8个,装户表高级住宅楼单宿楼０.６～０.７０.６～０.７一开间内１～２盏灯，2～3个插座一般办公楼高级住宅楼科研楼发展与交流中心０.７～０.８０.６～０.７０.８～０.９０.６～０.７一开间内２盏灯，2～3个插座一开间内２盏灯，2～3个插座教学楼图书馆０.８～０.９０.６～０.７三开间内６～１１盏灯，１～２个插座托儿所、幼儿园小型商业、服务业用房综合商业、服务楼食堂、餐厅高级餐厅０.８～０.９０.８５～０.９０.７５～０.８５０.８～０.９０.７～０.８一般旅馆、招待所０.７～０.８一开间内１盏灯，2～3个插座，集中卫生间高级旅馆、招待所０.６～０.７带卫生间旅游宾馆０.３５～０.４５单间客房４～５盏灯、４～６个插座电影院、文化馆剧场礼堂体育练习馆体育馆展览馆门诊楼一般病房楼高级病房楼锅炉房０.７～０.８０.６～０.７０.５～０.７０.７～０.８０.６５～０.７５０.５～０.７０.６～０.７０.６５～０.７５０.５～０.６０.９～１对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K∑，一般取为0.8~0.9。当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼)共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。(二)负荷密度法（适于扩大初步设计或施工图设计）民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。例商业性高层建筑的用电负荷大致分布：空调设备40~50%，电气照明30~35%，动力用电20~25%。负荷密度法的计算公式如下:负荷密度法定义为单位面积上的负荷需求量与建筑面积的乘积。——建筑物的总计算负荷，单位为kW；——单位面积上的负荷需求量，单位为；——建筑面积，单位。1000AKPjsjsPK2mW2mA计算负荷Pj=（KW)单位指标法：Kn•N1000N--数量Kn--单位密度每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在4一12kw范围选取。高级公寓的每户建筑面积在l00—200m2时用电标准可为10一15kw。5.3设备选择一、线路的计算电流1.照明设备接在相电压（1）单相线路的计算电流—单相负荷所在线路的总计算负荷，单位为kW；—单相负荷所在线路的额定相电压，单位为kV；—单相负荷的功率因数。cosNPjsPjsPUPIcosNPUjsPP（2）三相等效负荷——三相等效计算负荷，单位为kW——三个单相负荷中最大的相负荷，单位为kW（3）三相线路的线计算电流——单相负荷所在线路的额定线电压，单位为kV——相负荷的功率因数max3PjsPPjsPmaxPPcos3cos33cos3maxmaxNLPNLPNLjsjsLUPUPUPIcosNLU2.照明设备接在线电压⑴三相等效负荷——三相负荷中最大线间负荷，单位为kW⑵三相线路中的线计算电流max3LjsPPcos3cos33cos3maxmaxNLLNLLNLjsjsLUPUPUPImaxLP[例3.3]某建筑物的分配电箱及所带负荷如图3.12所示，从分配电箱引出三条支线，分别带100W白炽灯15只、13只、14只，带电感镇流器的40W荧光灯为10只、12只、10只，求干线的计算电流。支线3支线2支线1干线解：（1）白炽灯设备容量：Pe=Pn=100W支线1计算负荷：P1j11=ΣPe=15×100=1500W支线2计算负荷：P1j12=ΣPe=13×100=1300W支线3计算负荷：P1j13=ΣPe=14×100=1400W干线有功计算负荷：P2j1=KcΣP1j1=0.8（1500+1300+1400）=3360W（2）荧光灯设备容量：Pe=Pn（1+a）=40（1+0.2）=48W支线1计算负荷：P1j21=ΣPe=10×48=480W支线2计算负荷：P1j22=ΣPe=12×48=576W支线3计算负荷：P1j23=ΣPe=10×48=480W干线有功计算负荷：P2j2=KcΣP1j2=0.8（480+576+480）=1229W（3）干线总有功计算负荷：P2j=P2j1+P2j2=3360+1229=4589W查表3.9知荧光灯功率因数为0.53干线总无功计算负荷：Q2j=Q2j1+Q2j2=0+1229×tan（arccos53°）=1966VAR干线计算电流：Ij==1P2jcosUPA7.22196645894589220458922二、导线和电缆选择与敷设（一）导体材料及电缆芯数的选择（1）导体材料的选择（2）电缆芯数的选择（二）电线和电缆的型号与敷设条件二、照明导线和电缆的选择确定用电设备的计算负荷，目的在于选择供配电系统使用的导线、电缆的截面，选择导线和电缆的型号则是我们需要解决的另一个问题。1．选择原则（1）按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型；（2）按机械强度选择导线的最小允许截面；（3）按允许载流量选择导线和电缆的截面；（4）按电压损失校验导线和电缆的截面。按上述条件选择的导线和电缆具有几种规格的截面时，应取其中较大的一种。2．导线和电缆型号规格的选取导线和电缆线芯的材料使用铝或铜，现代建筑多用铜线。有多芯和单芯之分，如三相四线制选四芯电缆，三相五线制选五芯电缆。其绝缘和护套有塑料、橡皮两种。塑料绝缘线常用聚氯乙烯绝缘线，铜芯型号BV、铝芯型号BLV，导线外形有圆形和扁形之分。聚氯乙烯绝缘软线主要用作交流额定电压250V以下的室内日用电器及照明灯具的连接导线，，其