項目6 電氣照明課件

建筑設(shè)備（建筑工程類專業(yè)）112電氣照明照明分天然照明和人工照明兩大類。

天然照明受自然條件的限制，不能根椐人們的需要得到所需的采光，難以保證人們生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)的需要。在缺乏自然光的工作場所和工作區(qū)域內(nèi)，或夜幕降臨之后，則需要采取人工照明措施。

人工照明實際上是用電氣照明來實現(xiàn)的。本章主要介紹：電氣照明基礎(chǔ)知識、電光源與燈具、照明設(shè)計的主要內(nèi)容及照明設(shè)計的主要成果。2電氣照明已成為現(xiàn)代建筑中不可缺少的組成部分之一，并對人們生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)產(chǎn)生著越來越大的影響。

照明系統(tǒng)由照明裝置和電氣部分組成。照明系統(tǒng)的照明裝置是指燈具及其附件。照明系統(tǒng)的電氣部分指照明配電盤、照明線路及照明開關(guān)等。

312.1電光源與燈具

12.1.1電光源

1、常見的照明電光源

常見的照明電光源，按其發(fā)光機理可分為兩大類：熱輻射光源和氣體放電光源。熱輻射光源是利用物體被加熱時輻射發(fā)光的原理所制造的光源，如白熾燈、鹵鎢燈即屬此類；氣體放電光源是利用氣體放電時發(fā)光的原理制造的光源，如熒光燈、高壓汞燈、高（氣）壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈均屬此類。5照明電光源雖已推出了第三代產(chǎn)品，但目前仍然是新老產(chǎn)品共存的時代。下面分別介紹這些常見的照明光源：

（1）白熾燈白熾燈是第一代光源的代表。其光譜能量為連續(xù)分布，故顯色性好。白熾燈具有結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活、可調(diào)光、能瞬間點燃、無頻閃現(xiàn)象、可在任意位置點燃、價格便宜等優(yōu)點，所以仍是目前廣泛使用的電光源之一。6但因其極大部分熱輻射為紅外線，故發(fā)光效率很低。另外，電源電壓變化對燈泡的壽命和發(fā)光效率有嚴(yán)重影響。7③漫射型如白玻殼內(nèi)表面涂以擴散良好的白色無機粉末，使燈泡亮度降低，并具有良好的漫射光性能。

④反射型在燈泡玻殼內(nèi)上部涂以反射膜，形成拋物線狀的反射面，使光通向一定方向投射，500W反射型燈泡可獲得5400lm的光通量。9

⑤局部照明型燈泡額定電壓為6V、12V、36V，其發(fā)光效率較220V燈泡提高20%30%。適用于移動式局部照明及安裝高度較低、易碰撞或潮濕的場所。⑥水下照明型燈泡在水下能承受25個大氣壓力，功率為1000W、1500W，玻殼用彩色玻璃制成，用于噴泉、瀑布等作為水中裝飾照明。10

（2）鹵鎢燈

鹵鎢燈是一種管狀光源，它是在具有鎢絲且耐高溫的石英燈管中充以微量的鹵化物（碘化物和溴化物），利用鹵化物的再生循環(huán)作用來提高發(fā)光效率的一種光源。

鹵鎢燈的光譜能量分布為連續(xù)型，故顯色性好。鹵鎢燈具有體積小、功率大、發(fā)光效率高、能瞬間點燃、可調(diào)光、無頻閃效應(yīng)、光通穩(wěn)定和壽命長等優(yōu)點。其缺點是：對電壓波動比較敏感、燈管表面溫度很高。這種燈適用于：面積較大、空間高的場所，其色溫特別適用于電視轉(zhuǎn)播攝像照明。11②白色：其色溫約為4500K，與日出2小時后的太陽直射光相似。

③暖白色：其色溫約為3000K，與白熾燈光接近。該類燈的管壁分藍、綠、紅三個狹窄區(qū)域，并分別涂有發(fā)光的三基色熒光粉，其色溫與暖白色熒光燈接近。13

熒光燈與白熾燈相比，具有更顯著的優(yōu)點，即光色好。特別是日光色熒光燈，其光譜特性接近天然光的譜線，且光線柔和、溫度較低，而發(fā)光效率比白熾燈高2～3倍，使用壽命長（可達3000h以上）。它被廣泛用于進行精細(xì)工作、照度要求高或進行長時間緊張視力工作的場所。14

（4）高（氣）壓水銀熒光燈高壓水銀熒光燈又稱高壓汞燈，其發(fā)光原理與熒光燈一樣，但結(jié)構(gòu)卻有很大的差異。該燈的燈管由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管為石英放電管。由于它的內(nèi)管的工作氣壓為2～6個大氣壓，故得名高壓汞燈。除自鎮(zhèn)式高壓汞燈不必再配用鎮(zhèn)流器外，其他的高壓汞燈需配用鎮(zhèn)流器。高壓汞燈具有功率大、光效高、耐震、耐熱、壽命長等特點，常用于空間高大的建筑物中，懸掛高度一般在5m以上。15

（6）鈉燈在放電發(fā)光管內(nèi)除了充有適量的汞和惰性氣體氬或氙以外，再加入足夠的鈉，使其放電管內(nèi)以鈉的放電發(fā)光為主，這種光源稱為鈉燈。視其放電管內(nèi)氣壓不同分為低壓鈉燈和高壓鈉燈。

①低壓鈉燈低壓鈉燈發(fā)出589nm的光譜，接近人眼最敏感的是555nm的黃綠光。這種光透霧能力強，發(fā)光效率最高，適用于街道、航道、機場跑道等照明。17②高壓鈉燈提高鈉蒸氣壓力即為高壓鈉燈，其共振譜線加寬，光譜能量集中分布在人眼較靈敏的區(qū)域內(nèi)，光色得到改善，成金白色，但發(fā)光效率有所降低。高壓鈉燈具有光效高、紫外線輻射小、透霧性好、可在任意位置點燃等優(yōu)點，但顯色性差。它廣泛用于道路照明，當(dāng)與其他光源混光后，可用于照度要求高的高大空間場所。18

（7）氙燈

氙燈是一種燈管內(nèi)填充高純度氙氣的弧光放電燈。高壓氙燈放電時能產(chǎn)生很強的白光，其光譜接近太陽光，故有“小太陽”之稱。它具有功率大（能發(fā)出數(shù)十萬流明的光通量）、光色好、能瞬時啟動、工作穩(wěn)定、耐低溫、耐高溫和耐震等優(yōu)點。但與其他氣體放電燈相比，它光效低、壽命短、價格較高、需采用觸發(fā)器啟動。因此，它適用于大面積場所照明，如高大廠房、廣場、海港和機場等。19光源色調(diào)照明效果適宜照明場所黃色光熱烈，活潑，愉快舞廳、餐廳、宴會廳、舞臺、會議廳、食品商店白色光明亮，開朗，大方教室、辦公室、展覽廳、百貨商店紅色光莊嚴(yán)，危險，禁止障礙燈、警燈、莊嚴(yán)性布置綠、藍色光寧靜，優(yōu)雅，安全病室、休息室、客房、庭院、道路粉紅色光鎮(zhèn)靜精神病室不同光色的照明效果表12-521

2、光源的選擇做照明設(shè)計時，光源選擇是重要的環(huán)節(jié)之一。應(yīng)根據(jù)被照對象和場所對光源（色調(diào)、顯色性、效率和頻閃效應(yīng)等）的要求，選擇照明光源。（1）用于室內(nèi)照明室內(nèi)照明一般采用白熾燈、熒光燈。在需要防止電磁波輻射的場所，不宜選用氣放電光源。

（2）對有振動的場所對于振動較大的場所，宜選用高壓汞燈或高壓鈉燈。22

（3）對于需要大面積照明且有高掛條件的場所，宜采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈或長弧氙燈。

（4）對顯色要求高的場所

對于識別顏色要求較高的場所，宜采用顯色指數(shù)較高的日光色熒光燈、白熾燈和鹵鎢燈。在同一場所內(nèi)，當(dāng)用一種光源不能滿足光色要求時，可采用不同光源混光的辦法來解決。常見的有熒光高壓汞燈與白熾燈（或鹵鎢燈）混光。23控照器雖為光源的附件，也有自身的重要作用。控照器的作用有如下幾個方面：重新分配光源產(chǎn)生的光通量；限制光源的眩光作用以減少和防止光源的污染；保護光源免遭機械破壞；安裝和固定光源；它和光源配合還可起一定裝飾作用。25

1、燈具分類為便于選擇使用，可從不同角度對照明燈具作如下分類：

（1）按光源情況分

①按光源類型可分為：白熾燈具、鹵鎢燈具和熒光燈具等。

②按光源數(shù)目可分為：普通燈具、組合花燈燈具（由幾個或幾十個光源組合而成）。26

（2）按控照器情況分

①按結(jié)構(gòu)形式即按控照器結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密程度分為：

開啟式：光源和外界環(huán)境直接接觸的普遍燈具。

保護式：有閉合的透光罩，但罩內(nèi)外可以自由流通空氣，如走廊吸頂燈等。

密閉式：透光罩將其內(nèi)外空氣隔絕。如浴室的防水防塵燈。

防爆燈：嚴(yán)格密閉。在任何情況下都不會因燈具而導(dǎo)致爆炸。用于易燃易爆場所。27CIE對燈具配光的分類表12-629③按材料的光學(xué)性能分

反射型燈罩主要由金屬材料制成，可分為：

漫反射型由涂瓷釉金屬板制成，其中最簡單的形式是搪瓷傘形罩。

定向反射型由磨光的或鑲有鍍銀的金屬板制成。30

定向漫反射型由經(jīng)過酸蝕的，或由涂以銀漆的金屬板制成。

折射型燈罩用具有棱鏡結(jié)構(gòu)的玻璃制成，經(jīng)折射可使光線在空間任意分布。

透射型燈罩用乳白玻璃或塑料等漫射材料制成，或用磨砂玻璃等材料制成。透過燈罩可隱約看見燈絲。31

（3）按安裝方式分可分為自在器線吊式X、固定線吊式X1、防水線吊式X2、“人”字線吊式X3、桿吊式G、鏈吊式L、座燈頭式Z、吸頂式D、壁式B和嵌入式R等，32圖12—1燈具安裝方式33

2、燈具的主要特性

（1）配光曲線

一個光源配上了燈罩后，其光通就要重新分配，稱為燈具的配光。燈具的配光以配光曲線表示。配光曲線形象地描述了光強在空間各個方向的分布情況。對于大部分燈具來說，這種曲線是三維空間的，而且是旋轉(zhuǎn)對稱的。為了表達上的方便，人們往往取其平面圖形來代表，并用極坐標(biāo)繪制，34圖12-2極坐標(biāo)表示的配光曲線

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（2）光效率

光效率是指由控照器輸出的光通量Φ1與光源的輻射光通量Φ之比值，此值總是小于1。

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（3）保護角保護角指控器開口邊緣與發(fā)光體（燈絲）最遠(yuǎn)邊緣的連線與水平線之間的夾角，即控制器遮擋光源的角度，如圖12—4所示。37

照明燈具的三個特性之間緊密相關(guān)，相互制約。如為改善配光需加罩，為減弱眩光需增大保護角，但都造成光效率降低。為此，需研制一種可以任意改變保護角大小但不增加尺寸的新型控制器，遮光格柵（可任意調(diào)節(jié)格板的角度）就是其中的一種。3839

3、燈具的布置燈具的布置包括：燈具的高度布置和平面布置兩部分內(nèi)容，即確定燈具在房間內(nèi)的具體空間位置。（1）燈具的豎向布置燈具的豎向布置如圖12-5示：4041圖中，hc稱垂度；h稱計算高度；hp稱工作面的高度；hs稱懸吊高度，單位為m。確定燈具的懸吊高度（hs）應(yīng)考慮如下因素：

①保證電氣安全

對一般車間不宜低于2.4m，對電氣車間可降至2m。對民用建筑一般無限制；

②限制直接眩光

和光源種類、功率及燈具形式相對應(yīng)，規(guī)定出最低懸吊高度見表12-7。對于不考慮限制直接眩光的普通住房，懸吊高度可降至2m。42

③便于維護管理

用梯子維護時不超過6～7m。用升降機維護時，高度由升降機的升降高度確定。有行車時多裝于屋架的下弦。

④與建筑尺寸配合如吸頂燈的懸吊高度高度即為建筑的凈高。⑤應(yīng)防止晃動垂度hc一般為0.3～1.5m,多取為0.7m。43

⑥應(yīng)提高經(jīng)濟性即應(yīng)符合表12-8所規(guī)定的合理距高比L∕h。對于直射型燈具，查表12-8求值即可。對于半直射型和漫射型燈具，除滿足表12-8的要求外，尚應(yīng)考慮光源通過頂棚二次配光的均勻性。⑦一些參考數(shù)據(jù)一般燈具的懸掛高度為2.4～4.0m;配照型燈具的懸掛高度為3.0～6.0m;搪瓷探照型燈具懸掛高度為5.0～10m;鏡面探照型燈具懸掛高度為8.0～20m;44

（2）燈具的平面布置

燈具的平面布置對照明的質(zhì)量有重要的影響，對以下方面內(nèi)容有決定性的作用：光的投射方向、工作面的照度、照明的均勻性、反射眩光和直射眩光、視野內(nèi)各平面的高度分布、陰影、照明裝置的安裝功率和初次投資、用電的安全性、維修的方便性等。

燈具的平面布置方式分為：均勻布置和選擇布置兩種，兩者結(jié)合形成混合布置。45

對于均勻布燈的一般照明系統(tǒng)，燈具的平面布置應(yīng)考慮以下因素：①與建筑結(jié)構(gòu)配合，做到考慮功能、照顧美觀、防止陰影、方便施工。

②與室內(nèi)設(shè)備布置情況配合，盡量靠近工作面，但不應(yīng)裝在大型設(shè)備的上方。③應(yīng)保證用電安全，和裸露導(dǎo)電部分應(yīng)保持規(guī)定的距離。

④應(yīng)考慮經(jīng)濟性。4612.2室內(nèi)照明設(shè)計照明設(shè)計的目的是在建筑物內(nèi)創(chuàng)造一個人工的照明環(huán)境，以滿足人們的生活、學(xué)習(xí)、工作的需要。在進行照明設(shè)計時，要正確規(guī)劃照明系統(tǒng)，確定照明標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量依據(jù)，在此基礎(chǔ)上還要再考慮照明質(zhì)量問題。4712.2.1室內(nèi)照明設(shè)計的數(shù)量依據(jù)為了保證照明設(shè)計的結(jié)果使人的眼睛能輕松地、清晰地把被觀察物從背景上分辨出來，即滿足一定的視力條件，根據(jù)國家的經(jīng)濟和電力發(fā)展水平，國家有關(guān)部門頒布了人工照明的數(shù)量依據(jù)，即照度標(biāo)準(zhǔn)。

我國現(xiàn)行的照度標(biāo)準(zhǔn)分為工業(yè)建筑照度標(biāo)準(zhǔn)和民用建筑照度標(biāo)準(zhǔn)兩大類。481、工業(yè)建筑照度標(biāo)準(zhǔn)

《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（TJ34-79）將各類工業(yè)建筑，按照所觀察物體的最細(xì)小部分的尺寸將視覺工作分為10等（特別精細(xì)、高度精細(xì)、精細(xì)、很精細(xì)、稍粗糙、很粗糙、特別粗糙、一般觀察生產(chǎn)過程、大件貯存、有自行發(fā)光材料的車間）。在此基礎(chǔ)上制定出通用生產(chǎn)車間和工作場所工作面上的照度標(biāo)準(zhǔn)，見表12—9。49

2、民用建筑照度標(biāo)準(zhǔn)

民用建筑照度標(biāo)準(zhǔn)是指工作區(qū)參考平面上的平均照度，祥見《建筑電氣設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（JGJ16-83）。該標(biāo)準(zhǔn)中按照視力條件將各類民用建筑歸納為居住建筑、科技（教）辦公建筑、醫(yī)療建筑、影劇院禮堂建筑、汽車庫、室外設(shè)施、體育建筑、商業(yè)建筑、賓館（飯店）建筑、機電用房和火車站等11大類。50

12.2.2室內(nèi)照明設(shè)計的質(zhì)量要求

良好的照明環(huán)境,不僅要具有足夠的照度即足夠的照明數(shù)量,而且對照度的均勻度、亮度分布、眩光的限制、顯色性、照度的穩(wěn)定性也有一定的要求即有良好的照明質(zhì)量。51

12.2.3室內(nèi)照明的設(shè)計方法

根據(jù)建筑照明設(shè)計的基本要求，確定照明方式，選擇照明光源及燈具，確定燈具布置方案后，還需要進行必要的照度計算和供電系統(tǒng)的負(fù)荷計算及照明電氣設(shè)備與線路的選擇，最后繪制出電氣照明供電系統(tǒng)圖和電氣照明平面施工圖。52照明計算的目的是使空間獲得符合視覺要求的亮度分配，使工作面上達到適宜的照度標(biāo)準(zhǔn)。因亮度計算相當(dāng)困難，故以直接計算與亮度成正比的照度值間接反映亮度值，使得計算簡化。因而所謂照明計算，實際是照度計算。5312.3建筑電氣施工圖12.3.1電氣照明供電系統(tǒng)圖

電氣照明供電系統(tǒng)是指：由電源(包栝變壓器或室外供電網(wǎng)絡(luò)等）引向配電盤、配電線路（簡稱配線)，以及開關(guān)、插座、照明燈具、其他（家用）電器的整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

電能由室外供電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)接戶線、進戶線引入建筑內(nèi)部，然后經(jīng)過配電干線接入分配電盤，最后經(jīng)過室內(nèi)配線將電能分配給各用電設(shè)備和照明燈具。54

室內(nèi)配線通常有明配線和暗配線兩種。導(dǎo)線沿墻壁、天花板、行架及柱子等明線敷設(shè)稱為明配線；導(dǎo)線穿管埋設(shè)在墻內(nèi)、地坪內(nèi)或裝設(shè)在頂棚里的稱為暗配線。

電氣照明供電系統(tǒng)圖是：設(shè)計者在確定了室內(nèi)燈具、插座、開關(guān)、配電箱等的數(shù)量與位置后，根據(jù)建筑物內(nèi)部的情況，從配電箱到各用電設(shè)備供電敷設(shè)線路的具體設(shè)計方案。這種設(shè)計方案反映在設(shè)計圖紙中，是進行室內(nèi)配線施工的技術(shù)依據(jù)。55

一套完整的施工圖，內(nèi)容以圖紙為主，一般分為：1、圖紙目錄2、設(shè)計總說明3、配電系統(tǒng)圖4、平面圖5、大樣圖6、二次接線圖7、設(shè)備材料表此外，還有電氣原理圖、設(shè)備布置圖、安裝接線圖等。56建筑電氣工程施工圖根據(jù)建筑物功能不同，電氣設(shè)計內(nèi)容不同。通?？煞譃閮?nèi)線工程和外線工程。（1）內(nèi)線工程：照明系統(tǒng)圖、動力系統(tǒng)圖、電話工程系統(tǒng)圖等。（2）外線工程：架空線路圖、室外電源配電線路圖。57電氣照明供電系統(tǒng)圖的內(nèi)容

（1）供電電源：應(yīng)表明照明工程是由單相供電還是由三相供電以及電源的電壓和頻率?？捎梦淖职聪率龈袷奖硎荆簃—fv其中：m相數(shù)；f電源的頻率；v電源的電壓。58例如：在電氣照明供、配電系統(tǒng)圖上的進戶線旁邊表有：3N50Hz380/220V

則表示三相四線（N表示零線）制供電，電源的頻率為50Hz，電源的電壓為380/220V。

（2）配線的接線方式

從系統(tǒng)圖上可以直接表示出配線的接線方式是放射式、樹干式還是混合式。一般在多層建筑中，多采用混合式。59

（3）配線的型號、截面、穿管管徑、管材、敷設(shè)部位及敷設(shè)方式：

配線的導(dǎo)線型號、截面、穿管管徑、管材、敷設(shè)部位及敷設(shè)方式可用文字格式表達：a(bc)-d-ea導(dǎo)線的型號b導(dǎo)線的根數(shù)c導(dǎo)線的截面積d導(dǎo)線的敷設(shè)方式及穿管管徑；e導(dǎo)線的敷設(shè)部位60例如：在一段配線的旁邊標(biāo)注有：BV(350+225)-SC50-FC，表示該線路采用銅芯塑料絕緣線，三根50mm2，兩根25mm2，穿鋼管敷設(shè)，敷設(shè)部位沿地面暗設(shè)。

（4）配電箱中的控制、保護設(shè)備和計量儀表：配電箱中的控制設(shè)備（開關(guān)的規(guī)格、型號）、保護設(shè)備（溶絲、瓷插式熔斷器的規(guī)格、型號）和計量儀表（分單相或三相功率表）都須標(biāo)注在系統(tǒng)圖中。61

（5）相別劃分用三相電源向單相用電回路分配電能時，應(yīng)在單相用電各回路導(dǎo)線旁邊標(biāo)注相別a、b、c，避免施工時發(fā)生事故。

（6）照明供電系