《建筑电气》之建筑照明系统

第六章建筑照明系统6.1照明系统概述6.2光源灯具的选择6.3照明配电设备6.4照度计算6.5照明系统设计6.6照明电气线路的施工安装6.7建筑照明施工图6.1建筑照明概述一、照明的基本物理量1.电磁波的性质与电磁波谱光是能量的一种形态，这种能量能从一个物体传播到另一个物体，在传播过程中无需任何物质作为媒介。这种能量的传递方式被称为辐射。2、光辐射光的本质是电磁波，是整个电磁波谱中极小范围的一部分。光是能量的一种形态。光是电磁辐射谱中能够引起人眼视觉的部分。波长在390~770nm范围的光辐射3.光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出使人眼产生光感觉的能量称为光通量，符号为，单位流明（lm）。7803800)()(dVKdVKmm——辐射通量的光谱分布；dde/)(——光谱光（视）效率；)(V——辐射的光谱（视）效能的最大值，单位为流明每瓦特（））Wlm/mK只有可见光区的辐射功率能转变为光通量。光通量的大小取决于辐射功率的大小和光谱光效率。波长为555nm的辐射通量能够完全转变为光通量。光通量与光源的辐射强度有关，还与波长有关。人眼对波长555nm的黄、绿光最敏感。4.发光强度发光强度是表征光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。符号为I，单位：坎德拉（cd）。发光强度是表征光源（物体）发光能力大小的物理量。ddI2rAω0球面度是一个立体角。如果以点光源所在的点为球心，作一个半径为r的球面，以球心为顶点的圆锥面在球面上截得的面积为A，由这个圆锥面和球面所包围的空间称为立体角，用符号Ω表示。A5.照度被照物体表面单位面积接收到的光通量。用符号E表示，单位：勒克司（lx）。如果光通（lm）均匀地投射在面积为A（m2）的表面上，则该平面的照度值为：dAdE照度是用来表达被照面上光的强弱的，判别被照物上的照明情况。晴朗满月夜0.2lx白天良好采光100~500lx•晴天室外太阳散射1000lx中午太阳直射10万lx•20lx是刚能识别人脸，作为交通区域内的最低照度。•100lx是交通区能接受的照度水平，效果最好。•200lx是所有工作室以及人需要在其中停留较长时间的最低照度。常见照度当采用某方向发光强度为I的点状光源照明时，被照面上某点的的照度与它至光源的距离（r）平方成反比，和入射角的余弦（Icos）成正比。2cosrIE6.亮度光源在给定方向单位投影面积上的发光强度，称为光源在该方向上的亮度。符号为L，单位尼特（nt）。ddAdLcos——由给定点的束元传输的并包含给定方向的立方角内传播的光通量。dd——包含给定点的射束截面积；dA——射束截面法线与射束方向间的夹角。光源对被照物体颜色显现的性质，称为光源的显色性。光源的显色指数是指在待测光源照射下的物体的颜色，与在另一相近色温的黑体或日光参照光源照射下相比，物体颜色相符合的程度。一般显色指数用Ra表示。国际上规定参照光源的显色指数为100。7、显色性和显色指数1、显色系数是物体的心理色符合程度的度量。2、基本等级：光源的显色指数愈高，其显色性能愈好。05080100R0很差一般优良显色指数8.色温某个光源所发射的光的色度与黑体在某一温度下所发出的光的色度完全相同时，则黑体这个温度就称为该光源的色温。光源与黑体（或完全辐射体）的颜色相同时，该黑体的温度就称为光源的色温。色温用绝对温度“K”表示，绝对温度等于摄氏温度加273。如正午的日光具有色温为6500K。光源色温（K）晴天室外光13000全阴天室外光6500白天直射日光555045°4800昼光色、荧光灯6500氙灯5600炭精灯5500～6500常见光源色温表相关色温（K）色表大于5500冷色（B-W）3300~5500中间色（W）小于3300暖色（R-W）9.频闪效应当气体放电灯由交流50Hz电源供电时，随着交流电压和电流的周期性变化，气体放电灯的光通量和工作面上的照度也产生频率为100Hz的脉动，这种现象称为频闪效应。在视觉内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，可引起不舒适感，并造成视觉降低的现象，称为眩光。10.眩光眩光分为直接眩光和反射眩光。直接眩光又分为失能眩光和不舒适眩光。二、照明方式1．一般照明在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明的场所，可采用一般照明。2．局部照明局限于工作部位的固定或移动的照明。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，可采用局部照明。但在整个场所不应只设局部照明而不设一般照明。3．混合照明一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作面需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，可采用混合照明。混合照明中的一般照明的照度不低于混合照明总照度的5～10%，并且最低照度不低于20lx。4．照明方式的应用1）工作场所通常应设置一般照明；2）同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明；3）对于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不合理的场所，宜采用混合照明；4）在一个工作场所内不应只采用局部照明。三、照明种类1.正常照明正常工作时使用的室内、外照明称为正常照明。2.应急照明正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或人员安全通行的照明称为应急照明。应急照明主要有备用照明（确保正常活动继续进行）、安全照明（保证人员人身安全的照明）、疏散照明（保证安全出口通道能够辨认使用，使人员能够安全撤离的照明）。应急照明光源采用瞬时点亮的白炽灯或卤钨灯，灯具布置在主要通道、危险地段、出入口处，在灯具上加涂红色标记。疏散照明的标志安装在疏散走道距地1m以内的墙面上、楼梯口、安全门的顶部，底座采用非燃材料。应急照明的照度大于工作面上的总照度的10%。3．值班照明在重要的车间和场所设置的供值班人员使用的照明称为值班照明。值班照明可利用正常照明中能单独控制的一部分，或应急照明中的一部分。4.警卫照明用于有警卫任务的场所，根据警戒范围的需要装设警卫照明。5．障碍照明装设在高层建筑物或构筑物上，作为航空障碍标志（信号）用的照明，并应执行民航和交通部门有关规定。障碍照明采用能穿透雾气的红光灯具。6．标志照明借助照明以图文形式告知人们通道、位置、场所、设施等信息。7．景观照明包括装饰照明、外观照明、庭院照明、建筑小品照明、喷泉照明、节日照明等，用于烘托气氛、美化环境。8．应用（1）工作场所均应设置正常照明。（2）工作场所下列情况应设置应急照明：1）正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明；2）正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。（3）大面积场所宜设置值班照明。（4）有警戒任务的场所，应根据警戒范围的要求设置警卫照明。（5）有危及航行安全的建筑物、构筑物上，应根据航行要求设置障碍照明。四、绿色照明绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制调和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。5.2光源灯具的选择一、电光源电光源按发光原理分为热辐射光源和气体放电光源。气体放电光源按其发光的物质不同又可分为金属类（低压汞灯、高压汞灯）、惰性气体类（如氙灯、汞氙灯）、金属卤化物类（钠、铟）等•光源第一代：热辐射光源第二代：低压气体放电光源第三代：HID高压气体放电光源第四代：自由电子激光光源1.热辐射光源：白炽灯、卤钨灯2.常用气体放电光源（1）低压荧光灯（2）高压汞灯（3）金属卤化灯（4）高压钠灯节能灯LED灯金卤灯高压汞灯高压钠灯低压银光灯管中管节能灯LED日光灯37常用照明光源主要光电特性种类普通白炽灯卤钨灯荧光灯荧光高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯光效(lm/W)7-1915-2132-7033-5652-11052-107色温(K)280028503000-650060004500-70002000显色指数(Ra)95-9995-9950-9340-5060-9520,40,60平均寿命(h)1000800-20002000-50004000-12000300-200003000-24000表面亮度较大大小较大较大较大启动和再启动时间瞬时瞬时较短长长长受电压波动的影响大大较大较大较大较大受环境温度的影响小小大较小较小较小耐震性较差差较好好较好较好所需附件无无电容器镇流器启辉器镇流器镇流器镇流器频闪现象无无有有有有发热量(4.187kj/h1000lm)57(100W)41(500W)13(40W)17(400W)12(400W)8(400W)初始价格最低中中高高高运行价格最高低低中中中性能常用光源的适用场所光源名称适用场所举例白炽灯1.要求照度不很高的场所2.局部照明、应急照明3.要求频闪效应小或开关频繁的地方4.避免气体放电灯对无线电或测试设备干扰的场所5.需要调光的场所高度较低的房间、仓库、办公室、礼堂、宿舍、次要道路、图书馆等卤钨灯1.照度要求较高，显色性要好，且无振动的场所2.要求频闪效应小的场所3.需要调光的场所礼堂、体育馆等荧光灯1.悬挂高度较低，又需要照度较高的场所2.需要正确识别色彩的场所办公室、学校等荧光高压汞灯照度要求高，但对光色无特殊要求的场所道路、广场、仓库等金属卤化物灯房子高大，要求照度较高、光色较好的场所体育馆、礼堂等高压钠灯1.要求照度高，但对光色无要求场所2.多烟尘场所道路照明、露天场地等5．光源选择的原则电光源的选择以绿色照明工程为原则。（1）限制白炽灯的应用。（2）利用卤钨灯取代普通的白炽灯。（3）推荐采用紧凑型荧光灯取代白炽灯。（4）推荐T8、T5细管荧光灯。（5）推荐采用钠灯和金属卤化物灯。（6）淘汰碘钨灯。（7）利用高效节能的灯具和灯具附件。（8）采用各种照明节能的控制设备和器件。三、光源的主要附件镇流器是缠绕在硅钢片铁芯上的电感线圈，在起动时与启辉器配合产生瞬时高压脉冲促使气体放电，限制并稳定工作电流。启辉器是一个充有氖气的玻璃泡，内有一固定的静触片和用双金属片制成的U形动触片，启辉器内的小电容是为了在两触片断开时产生火花将触片烧坏，另一作用是消除电磁干扰。电感镇流器电子镇流器启辉器四、照明器1．照明器照明器一般是由光源、照明灯具及其附件共同组成的。照明器除具有固定光源、保护光源、美化环境的作用外，还可以对光源产生的光通量进行再分配、定向控制以及防止光源产生眩光。按用途分类：功能性照明器首先考虑使用，后考虑装饰效果。装饰性照明器一般由装饰部件围绕光源组合而成，其作用主要是美化环境、烘托气氛。因此，首先应该考虑照明器的造型和光线的色泽，其次再考虑照明器的效率和限制眩光。按照明器防触电保护方式分类为了电气安全，照明器的所有带电部分必须采用绝缘材料等加以隔离。照明器的这种保护人身安全的措施称为防触电保护。根据防触电保护方式，照明器可分为0、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ四类。按照明器的防尘、防水等分类为了防止人、工具或尘埃等固体异物触及或沉积在照明器带电部件上引起触电、短路等危险，也为了防止雨水等进入照明器内造成危险，有多种外壳防护方式起到保护电气绝缘和光源的作用。相应于不同的防尘、防水等级，目前采用特征字母“IP”后面跟两个数字来表示照明器的防尘、防水等级。第一个数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能力，第二个数字表示对水的防护能力。按照明器光通量在空间的分布分类当照明器采用不同的照明器，其光通量在空间的分布状况是不同的。CIE将一般室内照明器的光通量在上、下半球空间分配比例来分有直接型、半直接型、漫射型、半间接型和间接型。其不同类型照明器光通量的分布。灯具按光通量分类类别光通量分布特性（％）特点上半球上半球直接型0～10100～90光线集中，工作面上可获得充分照度。半直接型10～4090～60光线集中在工作面上，空间环境有适当照度比直接型眩光小。漫射型40～