建筑供配電與照明技術(shù) 課件 第七章 電氣照明

任課教師：劉義艷建筑供配電與照明技術(shù)任課教師：劉義艷第七章電氣照明電氣照明基本知識(shí)7.1照明光源與燈具7.2室內(nèi)照度計(jì)算7.3電氣照明設(shè)計(jì)7.4應(yīng)急照明設(shè)計(jì)7.57.1電氣照明基本知識(shí)1.光和光通量7.1.1照明系統(tǒng)的概念

光是人眼可以感覺到的、波長在一定范圍內(nèi)的電磁輻射,即電磁波?？梢姽猓?80～780nm(1nm=10-9m)紅外線：780～34000nm紫外線：10～380nm7.1.1照明系統(tǒng)的概念

光通量描述光的輻射能量的強(qiáng)弱。光通量定義為單位時(shí)間內(nèi)光輻射能量的大小，即光通量表示光源在單位時(shí)間內(nèi)向四周發(fā)射的引起人體視覺感應(yīng)的輻射能量。光通量一般用符號(hào)

，單位為lm（流明）。說明光源發(fā)光能力2.光強(qiáng)

光強(qiáng)是發(fā)光強(qiáng)度的簡(jiǎn)稱，表示光源向空間某一給定方向發(fā)射的光通量，定義為光源在給定方向的單位立體角內(nèi)所傳播的光通量；

光強(qiáng)一般用符號(hào)I表示，單位為cd（坎德拉），光強(qiáng)可表示為：，A為與

相對(duì)應(yīng)的球面積，r為球的半徑。其中，7.1.1照明系統(tǒng)的概念3.照度

照度是光照度的簡(jiǎn)稱，定義為投射到某個(gè)被照物體表面的光通量

與被照物體表面面積A之比，或者說照度是被照物體表面單位面積上輻射的光通量。

照度一般用符號(hào)E表示，單位為lx（勒克斯），照度可表示為：4.亮度

亮度是光亮度的簡(jiǎn)稱。亮度定義為發(fā)光體在視覺方向上的單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度，它描述發(fā)光體或反光物體表面光亮程度。

亮度一般用符號(hào)L表示，亮度的單位為cd/m2。7.1.1照明系統(tǒng)的概念5.光的反射系數(shù)

一般將被照物體反射的光通量

與入射的光通量

之比稱為光的反射系數(shù)，如圖7-2所示。反射系數(shù)是描述被照物體對(duì)光的吸收能力的無量綱參數(shù)。6.光效

光效是光源發(fā)光效能的簡(jiǎn)稱，光效定義為光源發(fā)出的光通量與光源消耗的電功率P之比，是一個(gè)有單位的參數(shù)，光效一般用符號(hào)

表示，其單位為lm/W，按光效的定義，光效可表示為:7.1.1照明系統(tǒng)的概念7.光源的色溫

所謂光源的色溫是以發(fā)光體表面顏色來估計(jì)其溫度的一個(gè)物理量。我國照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按照CIE的建議將光源的色表分為三類，并提出典型的應(yīng)用場(chǎng)所，見表7-1。7.1.1照明系統(tǒng)的概念8.光源的顯色性CIE將燈的顯色性能分為4類，其中第Ⅰ類又細(xì)分為Ａ、Ｂ兩組，并提出每類燈的適用場(chǎng)所，作為評(píng)估室內(nèi)照明質(zhì)量的指標(biāo)，見表7-2。7.1.2照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)良的室內(nèi)照明質(zhì)量由以下五個(gè)要素構(gòu)成：１）適當(dāng)?shù)恼斩人?；２）舒適的亮度分布；３）優(yōu)良的燈光顏色品質(zhì)；４）沒有眩光干擾；５）裝飾性和能耗等要求。1.照度水平2.照度的均勻度3.光源的光色4炫光要求5.能耗指標(biāo)7.2照明光源與燈具7.2.1常用電光源的類型及選擇1.電光源分類7.2.1常用電光源的類型及選擇照明燈具指具有配光特性的光源支架。

由燈具的概念，燈具應(yīng)該具有以下的特性：

一是作為光源支架，支撐和固定光源；

二是配光特性，利用燈具的反射和遮光特性，可以改變光源的光通量在照明空間的分布，即改變光強(qiáng)在空間各個(gè)方向上的分布，進(jìn)而改變照明效果，防止直接眩光；

三是作為長期使用的支架，燈具應(yīng)具有裝飾、美化環(huán)境的特性；

四是燈具應(yīng)具有保護(hù)光源、防止意外事故的特性。7.2.1常用電光源的類型及選擇1.照明燈具的分類（1）按照明燈具光通量分布的分類

分為直接型、半直接型、全漫射型、半間接型和間接型等五類（2）按外殼防護(hù)等級(jí)分類

其形式為“IPXX”，XX為特征數(shù)字，第一個(gè)特征數(shù)字表示防塵的防護(hù)等級(jí)，分為0～6級(jí)；第二個(gè)數(shù)字特征表示防水的防護(hù)等級(jí)，分為0～8級(jí)。（3）按防觸電保護(hù)分類

分為0類、I類、II類、III類共四類。7.2.1常用電光源的類型及選擇2.照明燈具選擇的基本原則（1）配光曲線

燈具的配光特性要求主要指應(yīng)根據(jù)照明空間的功能要求選擇具有合適的光通量分布的燈具。（2）燈具效率

燈具效率定義為燈具投射出的光通量

與燈具內(nèi)光源發(fā)出的光通量

之比，是描述燈具對(duì)入射光反射能力強(qiáng)弱的無量綱參量。（3）遮光角：指為防止高亮度的光源造成直接眩光。7.2.1常用電光源的類型及選擇3.燈具的懸掛高度與布置間距（1）光源與燈具的懸掛高度

懸掛高度影響照明安全性能、照明質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性能和維護(hù)性能。例如燈具的懸掛高度太高，導(dǎo)致照度降低，同時(shí)維護(hù)也不方便。燈具的懸掛高度也不能太低，懸掛太低，容易產(chǎn)生眩光，影響視覺效果，同時(shí)存在不安全因素。（2）光源與燈具布置

光源與燈具布置主要考慮照明方式。一般照明場(chǎng)所主要采用一般照明方式和分區(qū)一般照明方式，光源與燈具布置主要采用均勻布置方案，即不考慮空間內(nèi)設(shè)備的位置，使燈具在照明空間內(nèi)均勻分布，使照明空間獲得均勻的照度分布。在大多數(shù)情況下，選擇均勻布置方案可滿足照度質(zhì)量要求。7.3室內(nèi)照度計(jì)算7.3.1利用系數(shù)法1.利用系數(shù)

照明空間的室空間形狀、表面材料、燈具配光特性和燈具的效率等會(huì)對(duì)光源的光通量分布產(chǎn)生影響，引入利用系數(shù)來描述這種影響，利用系數(shù)

定義為投射到工作面的光通量

和所有光源發(fā)出的總光通量

之比，在照明空間的燈具數(shù)量為

，每個(gè)燈具內(nèi)光源的光通量為

時(shí)，利用系數(shù)可以表示為：7.3.1利用系數(shù)法2.室形指數(shù)

照明空間的形狀會(huì)對(duì)光源的光通量分布產(chǎn)生影響，照明空間的高矮、表面面積的大小等都會(huì)影響利用系數(shù)，在編制利用系數(shù)表格時(shí)，需要考慮照明空間的形狀影響，查表求利用系數(shù)時(shí)，需要根據(jù)照明空間的形狀選擇相應(yīng)利用系數(shù)。按我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和CIE的推薦，照明工程應(yīng)用中，采用室形指數(shù)RI描述照明空間形狀，室形指數(shù)RI的計(jì)算表達(dá)式為：

式中l(wèi)是房間寬度，l是房間長度，h是燈具的計(jì)算高度（燈具平面到工作面的垂直距離）7.3.1利用系數(shù)法3.有效空間反射比

照明空間的表面材料會(huì)對(duì)光源的光通量分布產(chǎn)生影響，在光源的光通量入射到照明空間的表面時(shí)，一部分被吸收，一部分反射回照明空間。顯然，利用系數(shù)與照明空間的表面對(duì)光通量的反射性有關(guān)。有效空間反射比的計(jì)算表達(dá)式為：7.3.1利用系數(shù)法4.維護(hù)系數(shù)

照明設(shè)備在使用一定周期后，由于環(huán)境、灰塵等因素的影響，會(huì)使照度下降，為保持要求的照度，需要對(duì)照明光源與燈具進(jìn)行擦拭維護(hù)。污染嚴(yán)重的環(huán)境，每年要求進(jìn)行的擦拭維護(hù)次數(shù)多。在照明計(jì)算中，引入維護(hù)系數(shù)K描述這種影響。7.3.1利用系數(shù)法5．利用系數(shù)法

照明空間工作面的平均照度

只與投射到其表面的光通量和表面面積

有關(guān)，投射到工作面的光通量可以通過利用系數(shù)的表達(dá)式求取，這是采用利用系數(shù)法進(jìn)行照明計(jì)算的基本出發(fā)點(diǎn)。在考慮維護(hù)系數(shù)K后的利用系數(shù)法的基本計(jì)算公式為：

式中是照明空間工作面的平均照度，K是維護(hù)系數(shù)，U是利用系數(shù)，N是燈具數(shù)量，A是照明空間平面的面積，

是光源的光通量。7.3.2單位功率法

單位功率法又稱為單位容量法，其計(jì)算出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)照明空間的光源種類、燈具形式、照度標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等條件，預(yù)先將各種光源和燈具在不同照度標(biāo)準(zhǔn)下的單位被照面積所需的電功率制成表格，照明計(jì)算時(shí)根據(jù)對(duì)應(yīng)情況查表直接求得單位面積電功率。

單位功率法的基本計(jì)算公式為：7.4電氣照明設(shè)計(jì)7.4.1概述照明設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)照明空間照明要求的過程，通常可按以下步驟進(jìn)行：⑴明確設(shè)計(jì)要求。照明設(shè)計(jì)首先要了解用戶的設(shè)計(jì)意圖與要求，收集有關(guān)資料。⑵確定照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。⑶確定照明方式。⑷光源與燈具選擇。⑸方案比較。對(duì)較大的照明工程設(shè)計(jì)，通常還要對(duì)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)進(jìn)行論證，并對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較，從中選擇最佳方案，滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。⑹照明供配電設(shè)計(jì)。根據(jù)照度要求，確定光源所需的電功率，并進(jìn)行照明負(fù)荷計(jì)算，按照明種類的供電可靠性要求，根據(jù)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與要求，完成照明供配電設(shè)計(jì)。7.4.2照明負(fù)荷計(jì)算通常把負(fù)荷密度法和利用系數(shù)法結(jié)合起來確定建筑物的負(fù)荷。

負(fù)荷密度法一般用來估算三級(jí)配電箱的負(fù)荷，公式為

需要系數(shù)法通常用來獲得計(jì)算電流和一級(jí)和二級(jí)配電箱的負(fù)荷，計(jì)算公式為：（1）對(duì)于三相用電設(shè)備7.4.2照明負(fù)荷計(jì)算（2）單相用電設(shè)備的計(jì)算電流為7.5應(yīng)急照明設(shè)計(jì)

應(yīng)急電源包括備用照明、安全照明、疏散照明，三種照明對(duì)供電的要求略有不同。應(yīng)急照明的設(shè)置場(chǎng)所根據(jù)應(yīng)急照明的種類和功能確定；應(yīng)急照明的供電電源，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急照明類別，使用場(chǎng)所和要求、建筑的電源條件選擇，可以采用來自電力網(wǎng)的有效獨(dú)立于正常照明電源的線路，包括燈內(nèi)自帶蓄電池或及集中設(shè)置的蓄電池電源、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組三種電源的一種或任意兩種的組合。應(yīng)急照明電源應(yīng)采用自動(dòng)切換方式。7.5應(yīng)急照明設(shè)計(jì)

應(yīng)急、包括備用照明、安全照明、疏散照明，三種照明對(duì)供電的要求略有不同。應(yīng)急照明的設(shè)置場(chǎng)所根據(jù)應(yīng)急照明的種類和功能確定；應(yīng)急照明的供電電源，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急照明類別，使用場(chǎng)所和要求、建筑的電源條件選擇，可以采用來自電力網(wǎng)的有效獨(dú)立于正常照明電源的線路，包括燈內(nèi)自帶蓄電池或及集中設(shè)置的蓄電池電源、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組三種電源的一種或任意兩種的組合。應(yīng)急照明電源應(yīng)采用自動(dòng)切換方式。7.5.1應(yīng)急照明的基本要求7.5.1應(yīng)急照明的基本要求7.5.2應(yīng)急照明設(shè)計(jì)下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置備用照明GB51348-2019第10.4.1條：（1）正常照明失效可能造成重大財(cái)產(chǎn)損失和嚴(yán)重社會(huì)影響的場(chǎng)所；（民用建筑中如重要的通信中心、廣播電視臺(tái)、國際會(huì)議中心、重要旅館、候機(jī)樓、交通樞紐等。）（2）正常照明失效妨礙災(zāi)害救援工作進(jìn)行的場(chǎng)所；（如消防控制室、消防泵房、配電室、發(fā)電機(jī)房等。）（3）人員經(jīng)常停留且無自然采光的場(chǎng)所；（如建筑內(nèi)區(qū)的會(huì)議室、控制室等。）（4）正常照明失效將導(dǎo)致無法工作和活動(dòng)的場(chǎng)所；（如地鐵站、地下醫(yī)院、地下商場(chǎng)、地下餐飲娛樂場(chǎng)所等。）（5）正常照明失效可能誘發(fā)非法行為的場(chǎng)所。（如公共交通場(chǎng)所、大中型商場(chǎng)的營業(yè)廳、收款臺(tái)及銀行柜臺(tái)等。）7.5.2應(yīng)急照明設(shè)計(jì)2.下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置安全照明GB51348-2019第10.4.5條：（1）人員處于非靜止?fàn)顟B(tài)且周圍存在潛在危險(xiǎn)設(shè)施的場(chǎng)所；（如體育項(xiàng)目比賽場(chǎng)所。）（2）正常照明失效可能延誤搶救工作的場(chǎng)所；（如醫(yī)院的手術(shù)室、搶救室等。）（3）人員密集且對(duì)環(huán)境陌生時(shí)，正常照明失效易引起恐慌騷亂的場(chǎng)所（如地下交通空間、體育館的觀眾席、大型地下商業(yè)等）。（4）與外界難以聯(lián)系的封閉場(chǎng)所（如金庫、冷庫、文物庫等）。本章小結(jié)

本章首先簡(jiǎn)單介紹電氣照明的基本知識(shí)，包括照明的度量和照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的確定，然后講述照明光源和燈具的選取，著重介紹如何合理地選取電光源和燈具來滿足照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接著重點(diǎn)介紹室內(nèi)照度的計(jì)算方法，已校驗(yàn)所選取和布置的照明裝