《建筑電氣技術(shù)》課件-第6章

6.1照明的基本知識(shí)6.2常用電光源與燈具6.3照度標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算6.4建筑照明設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.5常用照明設(shè)備的安裝小結(jié)6.1.1照明的光學(xué)概念

1.光通量

2.發(fā)光強(qiáng)度

它是用來反映發(fā)光強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量，用符號(hào)I表示，其單位為cd(坎德拉)，其算式為

(6-1)

6.1照明的基本知識(shí)

3.亮度

亮度是一個(gè)單元表面在某一方向上的光強(qiáng)密度。

4.照度

為了研究物體被照明的程度，工程上常用照度這個(gè)物理量。通常是用照射在物體表面單位面積上的光通量來度量物

體的照度，用符號(hào)E表示，其單位為lx/m2或稱勒克斯(lx)，其算式為

(6-2)

5.顯色性

6.色溫

7.色表

8.光效

光源所發(fā)出的光通量和該光源所消耗的電功率P的比值稱為發(fā)光效率，簡(jiǎn)稱光效，用符號(hào)η表示，單位是lm/W。即

(6-3)

9.眩光

眩光是照明質(zhì)量的重要特征。視場(chǎng)中有極高的亮度或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比時(shí)，將造成視覺降低和6.1.2照明方式

1.一般照明

2.局部照明

3.混合照明6.1.3照明質(zhì)量指標(biāo)

1.合適的照度

2.亮度分布

3.眩光的限制

1)控制直接眩光

控制直接眩光主要是控制光源γ角在45°~90°(見圖6-1)范圍內(nèi)的亮度。

2)控制反射眩光圖6-1需要控制亮度照明器發(fā)光區(qū)

4.陰影的消除

定向光照射到物體上而在其背面所產(chǎn)生的光照效果即為陰影。

5.照度均勻度

照度均勻度可用給定工作面上的最低照度與平均照度之比來衡量。

6.照明的穩(wěn)定性

照度變化引起照明忽亮忽暗形成了照明的不穩(wěn)定，給人的視覺帶來不舒適感。

(1)電源電壓波動(dòng)引起照明不穩(wěn)定。

(2)光源或燈具擺動(dòng)引起照明不穩(wěn)定。

(3)光源自身老化和環(huán)境因素引起照明不穩(wěn)定。

表6-1為減光補(bǔ)償系數(shù)K的推薦值。

(4)交流電源的周期性變化引起照明不穩(wěn)定。表6-1減光補(bǔ)償系數(shù)K的推薦值

7.光源的顯色性改善

物體表面色的顯示除了取決于物體表面的特性外，還取決于光源的光譜能量分布。

室內(nèi)照明使用光源的顏色按其相關(guān)色溫的分類及適宜應(yīng)用場(chǎng)所見表6-2。表6-2光源的色表分組表6-3光源的顯色指數(shù)6.1.4綠色照明及節(jié)能

1.綠色照明

2.照明節(jié)能

1)采用高效節(jié)能的電光源

2)采用高效節(jié)能的照明燈具

3)采用高效節(jié)能的燈用電器附件

4)提高照明設(shè)計(jì)質(zhì)量精度

5)貫徹實(shí)施新的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

6)采用智能化照明

7)重視利用太陽能6.2.1常用電光源

1.光源的分類

1)熱輻射發(fā)光光源

2)氣體放電光源

2.光源

1)白熾燈

2)鹵鎢燈

圖6-2所示為常用鹵鎢燈的外形。6.2常用電光源與燈具圖6-2常用鹵鎢燈的外形

3)熒光燈

熒光燈是低氣壓汞蒸氣弧光放電燈，也被稱為第二代光源。

(1)熒光燈的結(jié)構(gòu)。

熒光燈的基本構(gòu)造見圖6-3，工作線路見圖6-4。

圖6-5所示為電子整流器單管接線電路。圖6-3熒光燈的基本構(gòu)造圖6-4二線式鎮(zhèn)流器熒光燈的接線電路圖6-5電子整流器單管接線電路

(2)熒光燈的工作原理。

(3)熒光燈的特性。

(4)熒光燈的應(yīng)用。

4)高壓鈉燈

高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光的一種高強(qiáng)度氣體放電光源，廣泛應(yīng)用于對(duì)顯色性要求不高的場(chǎng)所。高壓鈉燈是由放電管、硬玻璃外殼、雙金屬片、金屬支架、電極和燈頭構(gòu)成的。圖6-6所示為高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)。圖6-6高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)

5)金屬鹵化物燈

金屬鹵化物燈具有更好的光色性，接近自然光，是目前比較理想的電光源。金屬鹵化物燈是第三代電光源。金屬鹵化物燈都具有功率大、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可用于高大廳堂、體育場(chǎng)館、廠礦及露天場(chǎng)所的照明。

各種光源的適用性見表6-4。表6-4各種光源的適用性6.2.2燈具的特性及其分類

1.燈具的特性

1)燈具的作用

2)燈具的配光特性

圖6-7所示為旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱燈具的配光曲線。圖6-7旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱燈具的配光曲線因此，實(shí)際發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)是該燈具測(cè)光參數(shù)提供的光強(qiáng)值乘以光源實(shí)際光通量與1000之比，即

(6-4)

3)燈具的保護(hù)角

燈具的保護(hù)角α是指從光源發(fā)光體(燈絲)和燈具出口邊緣的一點(diǎn)的連線與通過光源中心水平線之間的夾角。圖6-8所示為燈具的保護(hù)角。圖6-8燈具的保護(hù)角

4)照明燈具效率

照明燈具效率是指在規(guī)定條件下，照明燈具發(fā)出的光通量與燈具內(nèi)的全部光源所發(fā)出的總光通量之比。照明燈具效率用η表示，即

(6-5)

2.燈具的分類

國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)按照燈具上、下兩半空間發(fā)出的光通量比例不同把燈具分為以下五大類，見表6-5。表6-5按光通量在上、下半球空間的分配比例分類1)直射型燈具

2)半直射型燈具

3)漫射(直接-間接)型燈具

4)半間接型燈具

5)間接型燈具6.2.3燈具的選擇及布置

1.燈具的選擇

1)根據(jù)燈具的特性選擇

2)根據(jù)燈具的效率和經(jīng)濟(jì)性選擇

3)根據(jù)環(huán)境條件選擇燈具

2.燈具的布置

1)燈具布置的要求

2)燈具的平面布置和懸掛高度燈具的距高比如圖6-9所示。距高比L/hr值小，照明的均勻度好，但經(jīng)濟(jì)性差；L/hr值過大，則不能保證得到規(guī)定的均勻度。根據(jù)研究，各種燈具最有利的距高比L/hr見表6-7，表6-8為熒光燈的最大允許距高比值，圖6-10為點(diǎn)光源燈具均

勻布置的幾種布置方式及燈具的間距L值的計(jì)算。表6-6照明燈具的最低懸掛高度表6-7燈具最有利的距高比L/hr

表6-8熒光燈的最大允許距高比值圖

6-9燈具的距高比圖6-10點(diǎn)光源燈具均勻布置的幾種布置方式及L值的計(jì)算

【例6-1】某教室長(zhǎng)12m，寬6m，層高3.6m，課桌高0.8m，燈具下吊0.3m。

解選擇燈型:教室應(yīng)選帶反射罩熒光燈YG2-1型。最大允許距高比值見表6-8，查得A-A為1.46，B-B為1.28，其光通量為2400lm。

計(jì)算高度為

hr=(3.6-0.3-0.8)m=2.5m

為防止自然光與人工照明所形成的多重陰影，熒光燈的軸線應(yīng)與窗線平行，設(shè)置兩排燈，如圖6-11所示。圖6-11教室燈具布置圖(單位:mm)6.3.1照度標(biāo)準(zhǔn)

1.照度的一般要求

(1)1991年建設(shè)部批準(zhǔn)并頒發(fā)了《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/J133-1990)，這是我國(guó)民用建筑的第一部照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)在選擇照度時(shí)，照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按0.5lx、1lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3000lx、5000lx分級(jí)。

(3)視覺工作對(duì)應(yīng)的照度分級(jí)范圍見表6-9。6.3照度標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算表6-9視覺工作對(duì)應(yīng)的照度分級(jí)范圍

2.部分建筑照度標(biāo)準(zhǔn)

(1)辦公樓建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合表6-10的規(guī)定。

(2)住宅建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合表6-11的規(guī)定。

(3)公用場(chǎng)所照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合表6-12的規(guī)定。表6-10辦公樓建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值表6-11住宅建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值表6-12公共建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)6.3.2照度計(jì)算

1.利用系數(shù)法

1)利用系數(shù)

反射光通量在多次反射過程中，總要被控照器和建筑內(nèi)表面吸收一部分，故被照面實(shí)際利用的光通量必然少于全部光源輻射的總光通量，即利用系數(shù)的值總是小于1，可用下式表示:

(6-6)

2)利用系數(shù)計(jì)算方法

(1)在公式中，是受照面上實(shí)際接受的光通量，該光通量應(yīng)保證受照面積S達(dá)到規(guī)定的照度E值，故

(2)考慮到使用過程中燈具和建筑內(nèi)表面污染，受照面實(shí)際接受的光通量有所下降的情況，應(yīng)按表6-1選取減光補(bǔ)償系數(shù)K值對(duì)上式加以修正，得出

(3)考慮到被照面上照度分布不均勻的情況，應(yīng)對(duì)上式進(jìn)一步修正，乘以最小照度系數(shù)Z。Z值永遠(yuǎn)大于1，可查表6-13最小照度系數(shù)確定，得出

故得

(4)最后得出，由該式可求出每個(gè)光源所需的輻射光通量值，由值查相應(yīng)附表5~附表8的電光源型號(hào)及參數(shù)，即可確定每盞燈的功率，進(jìn)而確定房間內(nèi)的總功率，完成照度的計(jì)算。表6-13最小照度系數(shù)Z

3)利用系數(shù)法的計(jì)算方法和步驟

(1)按所確定的布燈方案計(jì)算房間的室形指數(shù)i:

(6-7)

【例6-2】某辦公室的面積為6m×12m，高為3.8m，頂棚、墻壁和地面的反射系數(shù)分別為0.7、0.5、0.3，采用乳白玻璃照明器，工作面高度為0.8m，照明器的懸掛高度為3m，規(guī)定的最小照度為50lx，試確定照明器的數(shù)量及位置，并計(jì)算燈泡的功率。

解考慮選用6盞燈，布置如圖6-12所示。圖6-12例6-2圖

2.單位容量法

1)估算法

用下式計(jì)算建筑總用電量:

P=ω×S×10-3(kW)

進(jìn)而可求出每盞燈泡的功率(燈數(shù)為n盞):

表6-14僅為根據(jù)過去調(diào)查得出的估算值。近年來隨著家電的普及，生活用電量有所增加，如最近提出住宅用電估算值提高到5~8W/m2，故應(yīng)注意選用實(shí)際調(diào)查資料。表6-14單位建筑面積照明用電估算指標(biāo)

2)單位容量法(單位功率法)

表6-15為乳白玻璃罩燈單位面積安裝功率，表6-16帶反射熒光燈單位面積安裝功率。表6-15乳白玻璃罩燈單位面積安裝功率表6-16帶反射熒光燈單位面積安裝功率

【例6-3】某教室長(zhǎng)9m，寬6m，層高3.6m，課桌平均照度150lx，課桌高0.8m，燈具下吊0.3m，選帶反射罩YG2-1型熒光燈，每盞40W，試確定燈具個(gè)數(shù)。

解計(jì)算燈具功率采用單位容量法。

房間面積

S=9m×6m=54m2

計(jì)算高度

hr=(3.6-0.3-0.8)m=2.5m平均照度為150lx，查表6-16，得單位面積安裝功率ω=11.6W/m2，則房間總安裝功率為

P=11.6×54=626.4W

每盞燈的功率為40W，燈具個(gè)數(shù)為

6.4.1建筑照明的種類

1.室內(nèi)照明設(shè)計(jì)的目的

2.室內(nèi)照明的種類

1)按光照的形式分類

2)按照明的用途分類6.4建筑照明設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4.2建筑照明的供電

1.照明負(fù)荷的等級(jí)

1)一級(jí)負(fù)荷

2)二級(jí)負(fù)荷

3)三級(jí)負(fù)荷

2.電壓選擇

3.應(yīng)急照明的電源

4.照明供電方式的選擇

1)正常照明場(chǎng)所

(1)一般采用動(dòng)力與照明負(fù)荷共用的電力變壓器供電(如圖6-12(a)所示)。

(2)當(dāng)車間的動(dòng)力采用變壓器—干線式供電，而對(duì)外又無電壓聯(lián)絡(luò)線路時(shí)，照明電源宜接在變壓器低壓側(cè)總開關(guān)之前(如圖6-13(c)所示)。圖6-13正常照明負(fù)荷供電的接線方式

2)較重要工作場(chǎng)所

變電所之間應(yīng)裝設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)線，以備某一變壓器出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，能繼續(xù)供給照明用電(如圖6-14所示)。應(yīng)急照明電源也可以采用蓄電池組、柴油或汽油發(fā)電機(jī)組等小型電源或由附近引來的另一電源線路供電。圖6-14較重要照明負(fù)荷供電的接線方式

3)重要工作場(chǎng)所

重要照明負(fù)荷的電源可引自一個(gè)以上單變壓器的變電所，也可引自兩臺(tái)變壓器的變電所，但每臺(tái)變壓器的電源均為獨(dú)立的(如圖6-15所示)。圖6-15重要照明負(fù)荷供電的接線方式當(dāng)由一個(gè)以上單一變壓器變電所供電時(shí)，低壓母線分段開關(guān)應(yīng)設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置(APD)，各變壓器由單獨(dú)的電源供電，工作照明與應(yīng)急照明分別接在不同的低壓母線上，應(yīng)急照明最好另設(shè)第3獨(dú)立電源，第3獨(dú)立電源可采用蓄電池組，也可由附近引來獨(dú)立的電源回路，應(yīng)急照明電源也應(yīng)能自動(dòng)投入(如圖6-16所示)。圖6-16特殊重要照明負(fù)荷供電的接線方式

5.照明電氣線路

1)照明配電箱

樓層照明終端箱電源引自本樓的總配電箱或本樓的變壓器低壓配電屏，房間照明電源一般引自本層的照明終端箱，如圖6-17所示。

2)多層公共建筑的照明配電系統(tǒng)圖

多層公共建筑的照明配電系統(tǒng)圖如圖6-18所示。圖6-17照明線路的基本配電形式圖6-18多層公共建筑的照明配電系統(tǒng)圖6.4.3照明負(fù)荷的計(jì)算

1.按需要系數(shù)法計(jì)算

按需要系數(shù)法計(jì)算照明計(jì)算負(fù)荷PC就是把照明負(fù)荷安裝總?cè)萘縋e乘以需要系數(shù)Kd，其計(jì)算公式為

PC=KdPe

(6-8)

式中:PC——計(jì)算負(fù)荷(W)；

Pe——照明設(shè)備安裝容量，包括光源和鎮(zhèn)流器所消耗的功率(W)；

Kd——需要系數(shù)，它表示不同性質(zhì)的建筑對(duì)照明負(fù)荷需要的程度(主要反映各照明設(shè)備同時(shí)點(diǎn)燃的情況)，見表6-17。

氣體放電光源鎮(zhèn)流器的功率損耗系數(shù)見表6-18。表6-17照明干線的需要系數(shù)

表6-18氣體放電光源鎮(zhèn)流器的功率損耗系數(shù)

2.照明線路的計(jì)算電流

(1)當(dāng)采用一種光源時(shí)，線路計(jì)算電流可按以下公式計(jì)算:

三相線路計(jì)算電流

(6-10)單相線路計(jì)算電流

(6-11)

(2)對(duì)于白熾燈、鹵鎢燈與氣體放電燈混合的線路，其計(jì)算電流可由下式計(jì)算:

(6-12)

【例6-3】某大型倉庫的380V/220V三相四線制照明供電線路上接有250W高壓汞燈和白熾燈兩種光源，各相負(fù)荷的分配情況如下。

解查表6-18可知高壓汞燈鎮(zhèn)流器的損耗系數(shù)a=0.15，各相支線的需要系數(shù)Kd=1,查表6-17可知生產(chǎn)廠房照明干線的需要系數(shù)Kd=0.95，高壓汞燈的功率因數(shù)取為0.6，各相計(jì)算電流如下:A相白熾燈組的計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流為

PC1=KdPe1＝1×2000＝2000W

A相高壓汞燈的計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流為

PC2=KdPe2(1+a)=1×4×250×(1+0.15)=1150W

則A相的計(jì)算電流為

同理，可計(jì)算出B相和C相的計(jì)算電流和功率因數(shù)如下:

ICB=20.26A，cosφB=0.74；

ICC=16.61A，cosφC=0.98

因B相的計(jì)算電流(負(fù)荷)最大，故在干線的計(jì)算中以它為基準(zhǔn)，則干線的計(jì)算電流為

6.4.4建筑照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

(1)照明負(fù)荷應(yīng)根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)程規(guī)范，判斷中斷供電可能造成的影響及損失，合理地確定負(fù)荷等級(jí)，并應(yīng)正確選擇供電方案。

(2)民用建筑照明負(fù)荷計(jì)算宜采用需要系數(shù)法。

(3)三相照明線路各相負(fù)荷的分配，宜盡量保持平衡，在每個(gè)分配電盤中最大與最小相的負(fù)荷電流差不宜超過30%。特別重要的照明負(fù)荷，宜在負(fù)荷末級(jí)配電箱采用自動(dòng)切換電源的方式，也可采用由兩個(gè)專用回路各帶50%照明燈具的配電方式。

(4)為改善氣體放電燈的頻閃效應(yīng)，可將其同一或不同燈具的相鄰燈管分接在不同相別的線路上。

(5)建筑物照明電源線路的進(jìn)戶處，應(yīng)裝設(shè)帶有漏電保護(hù)裝置的四極總開關(guān)。

(6)住宅照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

(7)辦公室照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

(8)應(yīng)急照明設(shè)計(jì)。6.5.1照明燈具的安裝

1.燈具的安裝

2.吊燈的安裝

1)在混凝土頂棚上安裝

要事先預(yù)埋鐵件或置放穿透螺栓，還可以用脹管螺栓緊固，如圖6-19所示。6.5常用照明設(shè)備的安裝圖6-19在混凝土板里預(yù)埋螺栓

2)在吊棚上安裝

在吊棚上安裝小型吊燈時(shí)，必須在吊棚主