第13章建筑電氣照明概述

1、第十三章 建筑電氣照明朱佳音朱佳音:-mail: E-mail: 1主要內(nèi)容2 第一節(jié) 照明基本知識(shí) 第二節(jié) 光源和燈具 第三節(jié) 照明設(shè)計(jì) 第四節(jié) 照明設(shè)計(jì)圖紙 基本知識(shí)基本知識(shí) 與所有物質(zhì)一樣，光也是一種物質(zhì)，是物質(zhì)的一種存在形式，是能引起視覺(jué)的輻射能，它以電磁波的形式在空間傳播?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)在380780納米(nm)范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光給人的顏色感覺(jué)不同。 光譜光源輻射的光往往由許多波長(zhǎng)的單色光組成，把光線中不同強(qiáng)度的單色光按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次排列，稱為光源的光譜。 3第一節(jié) 照明基本知識(shí)一、相對(duì)視度KA 由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光有不同的靈敏

2、度，故輻射能量相同的不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光看起來(lái)明暗程度不同。某一波長(zhǎng)的單色光在人眼中能形成視覺(jué)的程度稱相對(duì)視度KA。不同波長(zhǎng)的單色光KA值不同。 相對(duì)視度曲線（又稱光譜光效率）可以衡量不同波長(zhǎng)光的視覺(jué)效果。 4二、光電度量單位 1.光通量 指光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍空間輻射出去的、能引起光感的電磁能量大小。常用F表示，單位名稱流明（1m）。光通連量是光流的時(shí)間速率概念，流明用來(lái)描述發(fā)光體發(fā)出的光量多少的單位。 可按下式計(jì)算： （13-1）式中 ：波長(zhǎng)為的光的光通量（1m）； ：波長(zhǎng)為的光的相對(duì)視度； ：波長(zhǎng)為的光的輻射功率（W）。 多色光的光通量為所含單色光的光通量之和，即：PKF680FKPnii

3、iPKFFFFn12168052.發(fā)光強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱光強(qiáng)）是指光源在某一特定方向上，單位立體角（單位示面度sr）內(nèi)的光通量，常用符號(hào)I表示，單位為坎德拉（cd）。 光強(qiáng)與光通量的關(guān)系如下：（1）對(duì)于向各方向均勻發(fā)射光通量的發(fā)光體 （13-3） （2）對(duì)于各種不同形狀的均勻發(fā)光體： （3）向各方向不均勻發(fā)射光通量的發(fā)光體，在各方向上的光強(qiáng)不同。 )(/cdFI)(2/)(/)(/)(4/22cdFIcdFIcdFIcdFI發(fā)光半圓球發(fā)光圓柱體單面發(fā)光圓盤(pán)發(fā)光圓球63. 照度 指物體表面所得到的光通量與該物體表面積的比值，用E表示，單位為勒克斯（lx）。照度用來(lái)表示被照面上光的強(qiáng)弱，以入射光通量的面密

4、度表示：1lx=1lm/1m2。 照度與光通量的關(guān)系為：當(dāng)被照面積S上光通量均勻分布時(shí)，則 E=F/S 當(dāng)被照面積S上的光通量分布不均勻時(shí)，則 E=dF/ds 點(diǎn)光源在按照面S2上產(chǎn)生的照度： 22111122coscoscoscos/raIrSSaISaIaSISFEaaa7一些情況下照度值 被照物體表面照度值（lx）無(wú)月夜晚的地面上0.002 月夜里的地面上0.2中午太陽(yáng)光下的地面上100000晴天室外太陽(yáng)散射光(非直射)下的地面上1000白天采光良好的室內(nèi)1005008建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB50034-2004 房間或場(chǎng)所房間或場(chǎng)所參考平面及其參考平面及其高度高度照度標(biāo)準(zhǔn)值照度標(biāo)準(zhǔn)值（l

5、x）UGRRa普通辦公室普通辦公室0.75m水平面水平面3001980高檔辦公室高檔辦公室0.75m水平面水平面5001980會(huì)議室會(huì)議室0.75m水平面水平面3001980接待室、前臺(tái)接待室、前臺(tái)0.75m水平面水平面30080營(yíng)業(yè)廳營(yíng)業(yè)廳0.75m水平面水平面3002280設(shè)計(jì)室設(shè)計(jì)室實(shí)際工作面實(shí)際工作面5001980文件整理、復(fù)印、發(fā)文件整理、復(fù)印、發(fā)行室行室0.75m水平面水平面30080資料、檔案室資料、檔案室0.75m水平面水平面20080表1辦公建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值(P16-表5.1.1)94.亮度 是指表面某一視線方向的單位投影面上所發(fā)出或反射的發(fā)光強(qiáng)度，常用符號(hào)L表示，單位為cd/

6、m2。亮度具有方向性。只有一定亮度的表面才可在人眼中形成視覺(jué)。5、面發(fā)光度光的出射度（光度） 是指發(fā)光表面單位面積發(fā)出的光通量，常用符號(hào)M表示，單位為輻射勒克斯（rlx）：1rlx=1lm/m2. 光的出射度和照度具有相同的量綱，區(qū)別在于出射度表示發(fā)光體發(fā)出的光通量，而照度表示被照面所接受的光通量。10三、材料的光學(xué)性質(zhì)1、光的反射、透射和吸收 光通量F照射到物體上，其中一部分被反射（ ）、一部分被吸收（Fa），其余被透射。根據(jù)能量守恒定律三者之間關(guān)系式為： (13-7)2.光線的分布 光線經(jīng)物體的反射和透射后的分布情況不同 。FFFFFa11照明種類： 工作照明 事故照明當(dāng)工作照明由于電氣事

7、故而斷電后，為了繼續(xù)工作或從房間內(nèi)疏散人員而設(shè)置的照明。 值班照明在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)為了保護(hù)建筑物及生產(chǎn)的安全，供值班人員使用的照明 。 障礙照明裝設(shè)在建筑物上作為障礙標(biāo)志用的照明。 裝飾照明裝飾照明是為美化和裝飾某一特定空間而設(shè)置的照明。 藝術(shù)照明藝術(shù)照明是通過(guò)運(yùn)用不同的燈具、不同的投光角度和不同的光色制造出一種特定空間氣氛的照明。 12第二節(jié) 光源和燈具一、電光源（一）電光源的分類 按工作原理分為熱輻射光源、氣體放電光源。（二）電光源的主要特性（三）常用電光源1.白熾燈2.鹵鎢燈3.熒光燈13電光源的分類及參數(shù) 熱輻射光源是當(dāng)物體受熱且熱能足夠大，使原子或分子發(fā)生激烈的相互碰撞而激發(fā)產(chǎn)生的光的

8、發(fā)射。 屬于熱輻射光源的燈有白熾燈、鹵鎢燈。14氣體放電光源 放電是指在電場(chǎng)作用下，載流子在氣體(或蒸氣)中產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)，而使電流通過(guò)氣體(或蒸氣)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程導(dǎo)致光的發(fā)射，可作為光源，即放電光源。這種光源具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，很有發(fā)展前途。 種類（按放電媒質(zhì)分） 氣體放電燈。是利用氣體中的放電發(fā)光，例如氙燈、氖燈等。 金屬蒸氣燈。是利用金屬蒸氣(如汞蒸氣、鈉蒸氣等)中的放電，而主要由金屬蒸氣產(chǎn)生光，例如汞燈、鈉燈等。15 按放電形式分： 輝光放電燈。這種燈由輝光放電產(chǎn)生光。放電要有陽(yáng)極和陰極。放電時(shí)，陰極溫度不高，但要有足夠的電子發(fā)射，又叫冷陰極燈。 弧光放電燈。是由弧光放電產(chǎn)

9、生光。陰極工作在較高的溫度下，又叫熱陰極燈，如熒光燈、汞燈、鈉燈等。氣體放電光源16o 白熾燈 o 鹵鎢燈 o 熒光燈 o 高壓氣體放電燈 o 金屬鹵化物燈 o 氙燈 常用電光源17 靠電能將燈絲加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)光。 它主要由玻璃外殼、燈絲、支架、引線和燈頭組成。 燈絲一般都用鎢絲制成。白熾燈的發(fā)光原理就是當(dāng)鎢絲通過(guò)電流時(shí)，產(chǎn)生大量的熱，使燈絲溫度升高到白熾的程度(24003000K)而發(fā)光。 鎢絲白熾燈的發(fā)光效率比較低，一般僅有10lmW左右。 白熾燈18鹵鎢燈 鹵鎢燈除在燈泡內(nèi)充入惰性氣體外還充入有少量的鹵族元素(氟、氯、溴、碘)，這樣對(duì)防止玻殼黑化具有較高的效能。 燈的光效比普通白熾燈

10、有顯著的提高(約為1821lmW)。19o熒光燈屬于放電光源，是靠低壓汞蒸氣放電，利用放電過(guò)程中的電致發(fā)光和熒光質(zhì)的光致發(fā)光，形成光源。o它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜并且發(fā)光效率高、光色好、壽命長(zhǎng)。常見(jiàn)的普通熒光燈是圓形截面的直長(zhǎng)玻璃管子。在管子兩端各放一個(gè)電極。 o熒光燈需要鎮(zhèn)流器和啟輝器才能正常工作。o額定啟動(dòng)電流是啟動(dòng)時(shí)預(yù)熱燈絲的電流，它比額定工作電流大。熒光燈20圖4.5 熒光燈的接線圖 21o高壓汞燈n高壓汞燈又名高壓水銀燈，它是靠高壓汞蒸氣放電而發(fā)光。這里所說(shuō)的“高壓”是指工作狀態(tài)下的氣體壓力為15個(gè)大氣壓，以區(qū)別于一般低壓熒光燈。高壓汞燈的優(yōu)點(diǎn)是光效高、壽命長(zhǎng)、省電、

11、耐震。n高壓汞燈的結(jié)構(gòu)分外鎮(zhèn)流高壓汞燈和自鎮(zhèn)流高壓汞燈兩種。n高壓汞燈的光色為淡藍(lán)綠色，缺乏紅色成分o鈉燈n鈉燈具有省電、光效高、透霧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。鈉燈分為高壓鈉燈和低壓鈉燈。高壓氣體放電燈22二、燈具（一）控照器 控照器一般為金屬、玻璃或塑料制成。按照控照器的光學(xué)性質(zhì)可分為反射型、折射型和透射型等多種類型。 控照器主要特性包括配光曲線、光效率和保護(hù)角。第二節(jié) 光源和燈具23 控照器的保護(hù)角指控照器開(kāi)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，即控照順遮擋光源的角度，用下式確定： (13-8)式中 h:發(fā)光體（燈絲）至按照器下緣高差（mm）； c:控照下緣與發(fā)光體（燈絲）下緣最遠(yuǎn)邊

12、緣水平距離（mm）。chtg/第二節(jié) 光源和燈具24（二）燈具的分類 燈具分類方法有多種： 按光源分為白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈等；1.按光源數(shù)目可分為普遍燈具、組合花燈燈具；2.按控照結(jié)構(gòu)的密封程度有開(kāi)啟式燈具、防護(hù)式燈具、密閉式燈具和防爆燈具；3.按配光曲線有直射型燈具、半直射型燈具、漫射型燈具、反射型燈具和半反射型燈具。按照配光曲線的形狀又可分為廣照型、均勻配照型、配照型、深照型和特深照型5種。4.按材料的光學(xué)性能又可分為反射型燈罩、折射型燈罩和透射型燈罩。5.按安裝方式分為自在器線吊式（CP）、固定線吊式（CP1）、防水線吊式（CP2）、人字線吊式（CP3）、桿吊式（P）、鏈吊式（CH）、

13、座燈式（CL）、吸頂式（S）、壁式（W）或嵌入式（R）等。25（三）發(fā)光裝置 發(fā)光裝置是把照明燈具與室內(nèi)建筑或裝飾組合為一體，形成具有照明功能的室內(nèi)建筑或裝飾體，是一種需要與土建工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，形成統(tǒng)一整體的照明設(shè)施。 發(fā)光裝置的特點(diǎn)是將光源的發(fā)光表面擴(kuò)大，使整個(gè)受照面照度均勻、陰影淡薄，消除了直接眩光，消弱了反射眩光，使整個(gè)建筑空間內(nèi)形成一種寧?kù)o安逸的照明氣氛。但是，如果采用不同形式的頂棚配合不同形式的燈具，則可以形成各種不同的照明環(huán)境。 第二節(jié) 光源和燈具26三、照明電源和燈具的選擇（一）照明光源的選擇 室內(nèi)電光源應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)所的不同合理地選擇光源的光效、顯色性、壽命、啟動(dòng)點(diǎn)燃和再

14、啟燃時(shí)間等光電特性指標(biāo)、環(huán)境條件對(duì)光源光電參數(shù)的影響、建筑功能特點(diǎn)及對(duì)照明可靠性的要求、設(shè)備檔次、長(zhǎng)年運(yùn)行費(fèi)用，以及電源電壓等因素，確定光源的類型、功率、電壓的數(shù)量，應(yīng)優(yōu)先采用高光效光源和高效燈具。 第二節(jié) 光源和燈具27（二）燈具的選擇 一種光源的經(jīng)濟(jì)性比較法可用下式確定： （13-9）式中 C：光源在壽命期內(nèi)單位時(shí)間、單位光通量所需的費(fèi)用（元/1mh）； C1：燈泡的價(jià)格（元）； F：光源的總光通量（1m）； T：燈泡的平均壽命（h）； Fp：燈泡壽命期內(nèi)耗用的電費(fèi)（元）。TFCFCp1第二節(jié) 光源和燈具28 （13-10）式中 W1：燈泡的輸入功率（W）； WB：鎮(zhèn)流器的損耗功率（W）；

15、 f：電費(fèi)單價(jià)（元/kWh）。燈具滿足使用性要求，是指結(jié)合環(huán)境條件、建筑結(jié)構(gòu)情況等安裝使用中的各種因素。 燈具滿足功能性要求，是指根據(jù)不同的建筑功能，恰當(dāng)確定燈具的光、色、型、體和布置，合理運(yùn)用光照的方向性、光色的多樣性、照度的層次性和光點(diǎn)的連續(xù)性等技術(shù)手段，可起到渲染建筑、烘托環(huán)境和滿足各種不同需要及要求。 fTWWFBp3110)(29 四、燈具的布置 （一）燈具的豎向布置 （二）燈具的平面布置 應(yīng)周密考慮光的投射方向、工作面的照度、反射眩光和直射眩光、照明均勻性、視野內(nèi)各平面的亮度分布、陰影、照明裝置的安裝功率和初次投資、用電的安全性、維護(hù)管理的方便性等因素。第二節(jié) 光源和燈具30第三節(jié)

16、 照明設(shè)計(jì)一、照明種類（一）視覺(jué)照明 為保證生活、工作和生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，在人眼中必須形成對(duì)周圍事物的足夠視覺(jué)，滿足人們視覺(jué)需要?？煞譃檎Ｕ彰?、事故照明、障礙照明、警衛(wèi)值班照明。 （二）氣氛照明 是指在特定的環(huán)境和場(chǎng)所，用于創(chuàng)造和渲染某種與人們當(dāng)時(shí)所從事活動(dòng)相適應(yīng)的氣氛，以滿足人們心理和生理上的要求。這類照明又可分為建筑彩燈、專用彩燈和裝飾照明等。 31二、照度計(jì)算 在照明計(jì)算中首先是制定合理的照明標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行照明計(jì)算。在建筑照明設(shè)計(jì)中的照明計(jì)算中采用照度作為基本照明度量單位。 計(jì)算程序有兩種：（1）已知照明系統(tǒng)和照度標(biāo)準(zhǔn)，求所需光源的功率和總功率。用以進(jìn)行照明的設(shè)計(jì)；（2）已知照明系統(tǒng)

17、和光源的功率與總功率，求在某點(diǎn)產(chǎn)生的照度。用以進(jìn)行照明的驗(yàn)算。 上述各種計(jì)算方法若按計(jì)算參數(shù)的具體形式劃分，可歸納為平均照度計(jì)算和點(diǎn)照度計(jì)算兩種類型。一般均勻照明系統(tǒng)采用平均照度法。平均照度法分為單位容量法和利用系數(shù)法。32o 從有利于推動(dòng)照明節(jié)能的角度出發(fā)，應(yīng)采用節(jié)能與開(kāi)發(fā)并舉、節(jié)能優(yōu)先的原則，同時(shí)還須打破傳統(tǒng)的不適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的設(shè)計(jì)觀念。 o 所謂的綠色照明是在照明工程中倡導(dǎo)節(jié)約能源、減少污染、保護(hù)環(huán)境、提高工作和生活質(zhì)量的一種標(biāo)志性稱謂。是建立以節(jié)約照明用電、優(yōu)質(zhì)高效、安全舒適、有益環(huán)境、改善照明質(zhì)量和保護(hù)身心健康為目的的一項(xiàng)全面計(jì)劃。照明節(jié)能33o 當(dāng)前，無(wú)頻閃、無(wú)電磁輻射、光效高的直流

18、熒光燈的問(wèn)世以及太陽(yáng)能照明的應(yīng)用，再一次說(shuō)明，節(jié)約照明用電不僅有巨大潛力，而且為合理照明節(jié)能設(shè)計(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境實(shí)施綠色照明計(jì)劃提供了良好條件。o 我國(guó)的綠色照明工程計(jì)劃預(yù)期目標(biāo)是：o 節(jié)約電力；o 減少環(huán)境污染；o 大力提高節(jié)電照明器具的產(chǎn)品質(zhì)量，完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)體系。 34照明節(jié)能方法o提高變壓器負(fù)荷率，當(dāng)變壓器負(fù)荷率較低時(shí)輪換使用變壓器o將現(xiàn)有變壓器更換高效節(jié)能變壓器o調(diào)整三相負(fù)荷使其盡可能平衡o將耗能大的設(shè)備改為節(jié)能設(shè)備o增加新型功率因數(shù)補(bǔ)償電容器o增加諧波濾波器消除線路上的諧波電流o將發(fā)光效率低的光源更換為高效光源o將電感式鎮(zhèn)流器改為電子式鎮(zhèn)流器o調(diào)整燈具的數(shù)量，滿足照度標(biāo)準(zhǔn)o照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制（聲、光、時(shí)控）o調(diào)整電氣設(shè)備的使用時(shí)間（風(fēng)機(jī)盤(pán)管、開(kāi)水器、電梯、泛光照明）35節(jié)能熒光燈o 36瓦的細(xì)管徑(38)比白熾燈節(jié)電40%-50% o 36瓦的細(xì)管徑(26)熒光燈比普通細(xì)管徑熒光燈節(jié)電20%。 o 超細(xì)管徑(16)熒光燈比普通細(xì)管徑熒光燈節(jié)電20%。 o 緊湊型熒光燈(稀土三基色節(jié)能熒光燈)比白熾燈節(jié)電80%。36節(jié)能燈o 節(jié)能燈的正式名稱是稀土三基色緊湊型熒光燈，20世紀(jì)70年代誕生于荷蘭的飛利浦公司。這種光源在達(dá)到同樣光能輸出的前提下，只需耗費(fèi)普通白熾燈用電量的1/5至1/4，從而可以節(jié)約大量的照明電能和費(fèi)用，因此被稱為節(jié)能燈。 373