建筑照明设备.ppt

第六章 建筑照明系统,2006.9,通过以上分析 照明系统的发展已超越了单纯照明的观念，逐步上升到一种文化和艺术的境界，并且与光学、美学、建筑学和园林艺术溶为一体，成为一门综合性的设计工艺。,6.1照明的基础知识,光的本质 1、辐射能 能量的发射和传播过程，称为辐射。而这种能量形式辐射能。 2、照明工程中，光是指辐射能的一部分，即能产生视觉的辐射能。 3、可见光在波谱范围内仅占极小的比例。 4、任何物体只要能发出（380780）NM波长的辐射能就可以用于 采光光源的形成。,5、辐射能在传播过程中，不同波长的可见光会引起人的视觉不同的色感觉，将依次展现出不同的颜色.,波谱曲线图,380 780nm,可见光,1014nm,10-7 nm,6.1.1照明的光学概念 （1）光通量 光通量是指单位时间内辐射能量的大小，它是根据人眼对光的感觉来评价的。 光通量的实质是表征光源辐射能量的能力，是光度量概念中最基本的物理量。 单位：流明（Lm）,（2）照度 E 1）被照面单位面积上接受的光通量称为照度。 2）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。 3）E= /A 单位：勒克司（Lx） 4）1Lx表示在1M2面积上均匀分布1Lm光通量的照度值。,常见照度 晴朗满月夜 0.2 Lx 白天良好采光100-500 Lx 晴天室外太阳散射 1000 Lx 中午太阳直射 10万 Lx 20 Lx是刚能识别人脸，作为交通区域内的最低照度。,100 Lx 是交通区能接受的照度水平，效果最好。 200 Lx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。,（3）发光效率 消耗单位电功率所发出的光通量简称光效。 单位：lm/w,（4）显色性和显色指数(Ra) 光源显现被照物体颜色的性能称为显色性 。 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。,0,50,一般,优良,很差,100,80,R0,应用：Ra值的高低，对于现代建筑场所建立良好的照明环境有很大意义，不仅是辨别识别对象颜色的需要，对视觉效果和视看舒适性也有很大影响。光源的显色指数高，被视对象和人物的形象会显得更真实、生动；反之，就会变得不好看，失去其本来的豪华和光泽。 标准：连续工作的场所，Ra不小于80；灯高度大于6m的场所，Ra可降低。 实用场所举例见表1。,Ra分级及应用场所举例,（5）发光强度 I 光源在指定方向上单位立体角内发出的光通量，是光通量的立体角密度发光强度，简称光强。 它表示不同方向光通量的分布情况。 单位：坎德拉（cd) I= /, ：单位立体角,：光通量,0,裸光源（40w）,配灯具光源（40W）,平均光强为28cd,平均光强为7080cd,如配镜面反射罩，光强可达数百cd,光通与光强的关系： 在光通量不变的情况下，随着配置灯具的不同，发光强度可以发生变化；从应用中可以发现（上图）：光通在空间的分布更为集中，密度更大，相应的光强也提高了！,(6)亮度L 1)亮度表示光源单位面积上的发光强度。 2)其表征发光面或被照面反射光的发光强弱的物理量。 3) 单位：尼特（cd/m2) 4)亮度与被照面的材料特性有关。,常见亮度（cd/m2） 太阳表面1 6 × 109以上 晴天的天空 8000 阴天 5600 荧光灯（0 515）×104 白炽灯（2020）×106,(7) 色温 T 光源发出的光与黑体(能吸收全部光源的物体)加热到在某一温度所发出光的颜色相同(对气体放电光源为相似)时，称该温度为光源的颜色温度，简称色温。 单位：（K) 光源中含有短波蓝紫光多，色温就高；含有长波红橙色光多，色温就低。,常见光源的色温（K）,(8)色表 色表指光源颜色给人的直观感觉，照明光源的颜色质量取决于光源的表观颜色及其显色性能。 单位：（K) 室内照明光源的颜色，可根据相关色温分为三类， 冷色（相关色温大于5300K）、 暖色（相关色温小于3300K）、 中间色（相关色温33005300K）。,色温和色表,照度的变化影响色感觉的差异,(9)发光效率 消耗单位电功率所发出的光通量简称光效。 单位：lm/w,(10)配光曲线 配光曲线是照明设备技术性能的一个重要概念。电光源在空间对各个方向的发光强度是不同的，在极座标图上标出各方位的发光强度值所连成的曲线就是配光曲线。,(11)眩光 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。 1)影响眩光的因素： a)环境较暗，眼晴的适应亮度很低，即使亮度低的光，也会出现眩光。 b)亮度越高，眩光越突出。 c)光源的大小。 d)生理因素：,2)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 。 3)克服眩光的意义： 眩光对人的生理和心理都有明显的影响，而且会较大的影响工作效率和生活质量，严重的还会产生恶性事故，所以对眩光的研究有着重要的意义！,6.1.2 照明方式 1照明方式 照明装置按照其分布特点分为三种照明方式： （1）一般照明：为照亮整个场所而设置的均匀照明。即在整个房间的被照面上产生同样照度。一般照明的照明器在被照空间均匀布置，适用于除旅馆客房外的对光照方向无特殊要求的场所。 （2）分区一般照明：对某一特定区域，如进行工作的地点，设计成不同的照度来照亮该一区域的一般照明。,（3）局部照明：特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明。局限于工作部位的固定的或移动的照明，是为了提高房间内某一工作地点的照度而装设的照明系统。 （4）混合照明 一般照明与局部照明组成的照明。对于工作位置需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。此时，一般照明照度宜按不低于混合照明总照度的510选取，且不低于20lx。 ,照明种类 照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。 （1）正常照明：在正常情况下使用的室内外照明。是能顺利地完成工作、保证安全通行和能看清周围的物体而永久安装的照明。所有居住房间、工作场所、公共场所、运输场地、道路以及楼梯和公众走廊等，都应设置正常照明。,（2）应急照明：因正常照明的电源失效而启用的照明。是指当正常工作照明因故障熄灭后，为了避免人身伤亡、继续维持重要工作而设置的能的照明。应急照明(也称事故照明)。包括疏散照明、安全照明和备用照明。 1） 疏散照明：用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的照明。是在正常照明因故障熄灭后，为了避免发生意外事故，而需要对人员进行安全疏散时，在出口和通道设置的指示出口位置及方向的疏散标志灯和照亮疏散通道而设置的照明。,2）安全照明：在正常照明发生故障，为确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。如使用圆盘锯等作业场所。 3）备用照明：用于确保正常活动继续进行的照明。是在当正常照明因故障熄灭后，可能会造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故的场所，或停止工作将造成很大影响或经济损失的场所而设的继续工作用的照明，或在发生火灾时为了保证消防能正常进行而设置的照明。,应急照明一般在下列场所设置： 1、封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室，消防电梯间及其前室、合用前室和避难层（间）。 2、配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间。 3、观众厅，每层面积超过400m2的展览厅、多功能厅、餐厅和营业厅，建筑面积超过200m2的演播室，,4、多层建筑内建筑面积超过300m2的地下室、半地下建筑的（室）中的公共活动房间； 5、公共建筑的疏散走道和高层居住建筑内走道长度超过20m的内走道。 应急照明可作为正常一般照明的一部分，经常点燃，在发生故障时应能保证继续点燃。 消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室和自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度。供人员疏散用，照度不应小于0.5lx。,（3）值班照明：是在非工作时间里，为需要值班的车间、商店营业厅、展厅等大面积场所提供的照明。它对照度要求不高，可以利用工作照明中能单独控制的一部分，也可利用应急照明，对其电源没有特殊要求。 （4）警卫照明：在重要的厂区、库区等有警戒任务的场所，为了防犯的需要，应根据警戒范围的要求设置警卫照明。,（5）障碍照明障：在飞机场周围建设的高楼、烟囱、水塔等，对飞机的安全起降可能构成威胁，应按民航部门的规定，装设障碍标志灯。建筑物上安装的障碍标志灯的电源应按一级负荷等级要求供电。船舶在夜间航行时航道两侧或中间的建筑物、构筑物或其他障碍物，可能危及航行安全，应按交通部门有关规定，在有关建筑物、构筑物或障碍物上装设障碍标志灯。,6.1.3 照明质量 1合适的照度,2照明的均匀度 照明的均匀度是规定表面上的最小照度与平均照度之比。 3合适的亮度分布 4选用适宜的光源颜色、色温与显色性 5照度的稳定性 6频闪效应的消除 6.1.4 照度 1照度标准 照度的一般要求,1) 民用建筑照度标准所规定的照度 2) 照度标准值的分级 3) 视觉工作对应的照度分级范围 4) 用于备用照明 2 部分建筑照度标准 6.1.5 绿色照明 1绿色照明概念 “绿色照明”是指节约能源、保护环境，有利于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。,绿色照明是推广使用效率高、寿命长、安全和性能稳定的电光源、照明电器附件以及调光控制器件组成的照明系统，节约照明用电“以节约能源，保护环境，提高照明质量”。 2照明节电 (1) 合理选定照度 (2) 合理选用光源 (3) 合理选择照明灯具 （4）合理确定照明方案 （5）改善照明器的控制和管理,6.2照明电光源及灯具的种类与选择 电气照明装置主要包括电光源、控制开关、插座、保护器和照明灯具 。 6.2.1光源与灯具 1. 光源的分类 （1）热辐射光源 （2） 气体放电光源 （3）半导体发光源,2光源 （1）白炽灯 构造：,灯 头,支 架,发光材料,玻璃外壳,惰性气体,工作原理： 发光体是用金属钨拉制的灯丝（钨丝熔点很高，即使在高温下仍能保持固态），点亮时白炽灯的灯丝温度高达3000，炽热的灯丝便产生了光辐射，使白炽灯发出了明亮的光芒 。,白炽灯的特点及应用 适用于家庭、宾馆、饭店及艺术照明 信号照明、投光照明和小型建筑物照明 电影、剧院和舞台布景照明,有高度的集光性，便于光的再分配,适合频繁开关，点灭性能及寿命影响小,显色性能好,光效较低,特点,（2）卤钨灯(碘钨灯、溴钨灯),石英玻璃管,金属支架,灯丝,双端式,单端式,2、卤钨灯的特点和应用： 由于卤钨作用的原因，灯的寿命大大的提高 （1500-2000）H 温度升高，可见光增加，光色改善，显色性好。（99） 透过率改善，光效提高。1030Lm/W,应 用,体育场、广场、会场、舞台、机场、商业和摄影等,！,水平安装,避免与易燃物接触,不宜作为移动式的局部照明,±40,（3）荧光灯（低压汞灯） 荧光灯是一种预热式低压汞蒸气放电灯。 由放电产生的紫外线辐射激发荧光粉而发光。 一、工作原理：,汞Ar,e,自持放电,电离,荧光粉,紫外线,可见光,荧光灯的能量转换示图,荧光灯,灯管电极发热34,紫外线63,可见光3,紫外线发热38,荧光粉发光25,对流 传导 热辐射,可见光,40W,100,28,72,荧光灯的分类 1、按启动方式分类 2、按功率分类 3、按灯管形状和结构分类 直管型荧光灯 高光通单端荧光灯 紧凑型荧光灯,光电特性 1、电压的波动影响其使用寿命。 2、开关次数对寿命的影响 3、环境温度和湿度的影响 4、闪烁与频闪现象 5、其它特性,荧光灯线路如图:,（4）高压汞灯,图6-7 高压汞灯的构造图 1外泡壳 2放电管 3、4主电极 5辅助电极 6限流电阻 7自镇流灯丝 L外镇流器 C补偿电容器 S开关,辅助电极,主电极,发光管,外壳,高压汞灯具的特点: 有功率大、 光效高、 耐震、 耐热、 寿命长等特点、 显色性差 。,（5）金属卤化物灯 有功率大、光效高、寿命长等特点、 好的光色性，接近自然光 。,图6-8 金属卤化物灯的构造 1一加热线圈 2一双金属双片 3、4一主电极 S一开关 L一镇流器,高压汞灯,高大的厂房、体育场馆、一般的街道、广场、车站码头等。,对光效要求不高,对光色无特殊要求,金卤灯,高压钠灯,较繁荣街道、商业照明、广场照明、舞台摄影、体育场馆等,主干道路灯照明、港口车站和广场照明等,对光色要求较高,对光色无特殊要求,而光效较高的场所,（6）半导体灯（50年） 特点： 有节能、环保和长寿命 提供颜色和光谱照明， 光的方向性好， 照射光线不易发散等特点,（7）太阳能草坪灯,6.2.2控照器 1控照器的作用 （1）重新分配光源发出的光通量、 （2）限制光源的眩光作用、 （3）减少和防止光源的污染、 （4）保护光源免遭机械破坏、 （5）安装和固定光源、 （6）与光源相配合，起到一定的装饰作用。 2、制作材料：一般用金属、玻璃或塑料 3、类型：反射型、折射型和透射型等,2控照器的特性 配光曲线、光效率和保护角1、灯具的遮光角是指灯具出光沿口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平面的夹角。,保护角 1、灯具的遮光角是指灯具出光沿口遮蔽光源发光体使之完全看不见的方位与水平面的夹角。 2、功能是限制光源的直射光，对于任意位置的平视观察者眼睛的入射角的最小值，因此具有限制或消除眩光的作用。,遮光角与光分布、效率的关系： 遮光角愈大，光分部愈窄，效率愈低。 遮光角愈小，光分部愈宽，效率愈高，克服眩光的作用减弱。,照明器的效率 1、从灯具射出的光通量与灯具内所有光源发出的光通量之比，称为灯具的效率。 =0/S 2、各种照明器的效率： 带反射罩型（狭照、中照） 0。7以上 广照型搪瓷 0。60。7 特广照型 0。75以上 乳白玻璃型 0。5左右 各种吸顶灯 0。30。5 开启式荧光灯具 0。8以上 格栅式荧光灯具 0。450。6 投光灯具 0。6左右,6.2.3 灯具的种类 按CIE配光方式分类 1、直接型 2、半直接型 3、漫射型（直接半直接） 4、半间接型 5、间接型,直接照明型,光通集中在下半球，有窄光、中宽光各种形式。 光的利用率高。 易获得局部地区高照度 顶棚较暗，产生眩光,适于高大空间的一般照明、厂房、大厅、体育馆等，常用的深照、中照、广照、嵌入式荧光灯、发光顶棚、点射灯等,向上光通用010,特性,配光曲线,半直接照明型 漫射型,具有直-间接照明特点，利用率中等、上下阴影得到改善，由于扩散作用，可减少眩光； 反射率高能发挥好的效果，整个空间明亮,需要创造环境气氛和要求经济性比较好的场所： 办公大厅、学校、饭店和家庭等； 常用各式玻璃灯具、开启式荧光灯、枝花吊灯等,特性,配光曲线,向下6040,向上光通用4060,向下9060,半间接照明型 间接型,向下光占极少部分，光的利用率较低，顶棚较亮。 绝大部分或全部光向上发射，整个顶棚变成二次发光体，光线柔和、没有阴影,适用于创造环境气氛为主，而不注重经济性能的场所： 如反射型（金属）吊灯、暗槽反射灯、檐口照明等,向上光通90以上,特性,配光曲线,向上光通6090,6.2.4 灯具的选择 考虑的因素有如下几个： （1）光通量与光分布 （2）限制眩光 （3）场所的环境 （4）经济性原则 （5）艺术性原则,6.3灯具的布置与照度计算 6.3.1 灯具的布置 （1）室内布置： 1）均匀布置 2）选择布置： 常用灯具布置方案 平面布置：均匀布置时，灯具的平面布置 一般采用矩形、菱形等方式 竖向布置：指光源至地面的垂直距离 （悬挂高度）。,a） b) 图6 -9 灯具的距高比 a）hr值的确定 b) L 值的确定,距高比=灯具间距/计算高度 如：简式荧光灯（1*40W）YG2-1型，最大允许距高比： AA 1.46 其悬挂高度为2m BB 1.28,距高比值小，均匀度好，经济性差； 距高比值过大，经济性，均匀度差。 确定灯与墙壁的距离： 靠墙处无工作面 0.40.5 L 靠墙处有工作面 0.250.3 L （2）室外布置 既要保证目标物有必要的照度，又要避免正常视线范围内的阴影和眩光。 1） 明视照明 ：为保证行人、车辆等夜间行走或进行各种活动而设置的。 2）明视照明的灯具布置。,6.3.2 建筑物立面照明 1建筑物轮廓装设串灯 2霓虹灯照明 3投光立面照明 6.3.3 道路照明 1路灯和庭院灯具类型 2路灯布置 6.3.4 特种照明 1障碍照明 2水下照明,高柱庭院灯,三、高杆灯,地灯,墙灯、水池灯,6.3.5 照度计算 2控照器的特性 1基本公式 （1）工作面上的平均照度（lx） (6-8) N­­­­灯具数量(套)； 光源的光通量（Lm）； U利用系数，指投射到工作面上的光通量与光源光通量之比； K维护系数； A工作面面积（m2）。,（2）室空间比RCR,hr室内灯具计算高度(m)； l房间长度(m)； b房间宽度(m)。 RI室形指数 （3）灯具数量 （4）灯具单位容量,P室内所需灯具的功率(W)； Po单位面积的功率(Wm2)； A室内被照面积（m2）； Eav平均照度（lx）。,表6.1.1 居住建筑每户照明功率密度值,2计算方法 （1）查曲线法: 根据反射比、室空间比 求出利用系数 1) N-E 2）E-N 灯具数量的概算曲线 N-计算实装灯数时 No从曲线上查出的灯具数量(套)； E实际照度(1x)。,（2）查表法 根据室空间比；确定灯型 求出单位面积功率 每个灯的安装功率 3应用实例,（1）查曲线法。某办公室有吊顶(图6-12)，长19.2m，宽12.8m，净高2.6m，工作面高0.75m。顶棚、墙面和桌面反射比分别为0.7、0.5、0.1。采用直接照明时，照度为500lx。光源和灯具选用飞利浦的TLD36W8403350型和TESl00-236-1C-E2型双管荧光灯照明吸顶安装。使用环境比较洁净， 求吊顶上的装灯数量。,1) 填写原始数据： 2) 计算室空间比：按公式6-9计算。 3) 取灯具维护系数：维护系数K=0.80。 4) 确定利用系数： 5）灯具安装数量 N= Eav AUK =（ ）=19.4套,（2）查表法。某工作间无吊顶(图6-13)长12m，宽6m，层高3.6m。顶棚、墙面、地面反射比分别为0.7、0.5、0.2。拟选用40W单管荧光灯，距顶0.6m吊链安装，地面满足照度标准为1001x时，计算需装灯数量。,1）填写原始数据： 2) 计算室空间比 RCR=5hr(I+b)/Ib=5x 3(12+6)/12x6=3.75 3）确定灯具单位容量值： 4）单位面积容量 P=PoAEav=（0.0556x12x6x100）=400.32W 5）灯具安装数量 N=P/P单（400.32/40）盏10盏。,6.4 建筑物内照明设计 6.4.1照明设计的目的 基本原则：实用、经济、安全、美观。 6.4.2照明设计的内容 照明供电设计、灯具设计 照明供电设计: 电源、供电方式 照明配电网络形式 选择电气设备 导线和敷设方式,灯具设计: 选择照明方式 选择电光源 确定照度标准 选择照明器并进行布置 进行照度计算 确定电光源的安装功率 成果：设计施工图 6.4.3 照明设计步骤 1）了解建设单位的使用要求,2）收集有关技术资料和技术标准设计: 3）确定照度标准。 4）选择电光源、照明方式、安装方式 5）进行照度计算 6）方案比较 7）进行配电线路设计 8）绘制照明平面图和系统图 9）绘制材料总表 10）编写设计说明书,6.4.4 照明设计要求 1平面布灯要点 照度的均匀度、眩光 、安全 2.灯具的高度设计 3每个回路设计灯具的套数(25个；16A) 4插座容量及同时使用系数 5相线干线和回路支线截面要求 6线路的保护:短路、过载保护 6.4.4 照明供电 1供电线路设计方法,1）正确选择供电方案 2) 负荷计算宜采用需要系数法 3) 三相照明线路各相负荷宜尽量保持平衡 4) 为改善气体放电灯的频闪效应 2照明设备的安全：高度、电压 3应急照明的电源、供电时间 6.4.5 节能标准 1) 选用效率高的光源、利用系数高、配光合理的灯具 2) 确定合理的照度标准值,3) 对照明线路、开关及控制 6.4.6 住宅照明设计的要点 需要系数 、灯具安装方式、插座、计量 6.4.6 办公室照明设计的要点 用途、照度、插座 6.4.6 应急照明设计 1、备用照明的照度不低于该场所一般照明照度值的10%； 2、安全照明的照度值不低于该场所一般照明照度值的5%； 3、疏散照明的照度值不低于0.5lx。,6.5 照明电气线路的控制 组成：电源、控制保护器（小型断路器和 开关）、线路和负荷（灯具和插座）。 6.5.1 照明配电箱,6.5.2 开关 种类:跷板、拉线、调速和节能开关 明装、暗装,6.5.3 插座 6.6 建筑照明系统案例分析,习题 1什么是光通量？ 2什么是显色性和显色指数？ 3照度标准等级是如何确定的？ 4请举例说说你身边的照明器哪些属于绿色照明？ 5电光源分哪三类？以及如何区分？ 6日光灯有哪两种接线方式？ 7为什么要进行照度计算？照度计算方法主要有哪几种？,8某工作间无吊顶长15m，宽6.6m，层高3.2m。顶棚、墙面、地面反射比分别为0.7、0.5、0.2。拟选用40W双管荧光灯，距顶0.6m吊链安装，满足照度标准为3001x时，计算需装灯数量？ 9请给自己家的房子设计配电系统图、照明平面图？,