建筑供配電與照明技術 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任課教師：劉義艷第七章電氣照明電氣照明基本知識7.1照明光源與燈具7.2室內照度計算7.3電氣照明設計7.4應急照明設計7.57.1電氣照明基本知識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、波長在一定范圍內的電磁輻射,即電磁波。可見光：380～780nm(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弱。光通量定義為單位時間內光輻射能量的大小，即光通量表示光源在單位時間內向四周發(fā)射的引起人體視覺感應的輻射能量。光通量一般用符號

，單位為lm（流明）。說明光源發(fā)光能力2.光強

光強是發(fā)光強度的簡稱，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所傳播的光通量；

光強一般用符號I表示，單位為cd（坎德拉），光強可表示為：，A為與

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

照度是光照度的簡稱，定義為投射到某個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

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，如圖7-2所示。反射系數是描述被照物體對光的吸收能力的無量綱參數。6.光效

光效是光源發(fā)光效能的簡稱，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，是一個有單位的參數，光效一般用符號

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其溫度的一個物理量。我國照明設計標準按照CIE的建議將光源的色表分為三類，并提出典型的應用場所，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類又細分為Ａ、Ｂ兩組，并提出每類燈的適用場所，作為評估室內照明質量的指標，見表7-2。7.1.2照明質量標準優(yōu)良的室內照明質量由以下五個要素構成：１）適當的照度水平；２）舒適的亮度分布；３）優(yōu)良的燈光顏色品質；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，即改變光強在空間各個方向上的分布，進而改變照明效果，防止直接眩光；

三是作為長期使用的支架，燈具應具有裝飾、美化環(huán)境的特性；

四是燈具應具有保護光源、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）按外殼防護等級分類

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

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根據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

與燈具內光源發(fā)出的光通量

之比，是描述燈具對入射光反射能力強弱的無量綱參量。（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、照明質量、經濟性能和維護性能。例如燈具的懸掛高度太高，導致照度降低，同時維護也不方便。燈具的懸掛高度也不能太低，懸掛太低，容易產生眩光，影響視覺效果，同時存在不安全因素。（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，即不考慮空間內設備的位置，使燈具在照明空間內均勻分布，使照明空間獲得均勻的照度分布。在大多數情況下，選擇均勻布置方案可滿足照度質量要求。7.3室內照度計算7.3.1利用系數法1.利用系數

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對光源的光通量分布產生影響，引入利用系數來描述這種影響，利用系數

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量為

，每個燈具內光源的光通量為

時，利用系數可以表示為：7.3.1利用系數法2.室形指數

照明空間的形狀會對光源的光通量分布產生影響，照明空間的高矮、表面面積的大小等都會影響利用系數，在編制利用系數表格時，需要考慮照明空間的形狀影響，查表求利用系數時，需要根據照明空間的形狀選擇相應利用系數。按我國有關標準和CIE的推薦，照明工程應用中，采用室形指數RI描述照明空間形狀，室形指數RI的計算表達式為：

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

照明空間的表面材料會對光源的光通量分布產生影響，在光源的光通量入射到照明空間的表面時，一部分被吸收，一部分反射回照明空間。顯然，利用系數與照明空間的表面對光通量的反射性有關。有效空間反射比的計算表達式為：7.3.1利用系數法4.維護系數

照明設備在使用一定周期后，由于環(huán)境、灰塵等因素的影響，會使照度下降，為保持要求的照度，需要對照明光源與燈具進行擦拭維護。污染嚴重的環(huán)境，每年要求進行的擦拭維護次數多。在照明計算中，引入維護系數K描述這種影響。7.3.1利用系數法5．利用系數法

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，投射到工作面的光通量可以通過利用系數的表達式求取，這是采用利用系數法進行照明計算的基本出發(fā)點。在考慮維護系數K后的利用系數法的基本計算公式為：

式中是照明空間工作面的平均照度，K是維護系數，U是利用系數，N是燈具數量，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，其計算出發(fā)點是根據照明空間的光源種類、燈具形式、照度標準的經驗數據等條件，預先將各種光源和燈具在不同照度標準下的單位被照面積所需的電功率制成表格，照明計算時根據對應情況查表直接求得單位面積電功率。

單位功率法的基本計算公式為：7.4電氣照明設計7.4.1概述照明設計是一個實現照明空間照明要求的過程，通?？砂匆韵虏襟E進行：⑴明確設計要求。照明設計首先要了解用戶的設計意圖與要求，收集有關資料。⑵確定照明質量標準。⑶確定照明方式。⑷光源與燈具選擇。⑸方案比較。對較大的照明工程設計，通常還要對設計方案的技術和經濟性能指標進行論證，并對多個方案進行比較，從中選擇最佳方案，滿足經濟性的要求。⑹照明供配電設計。根據照度要求，確定光源所需的電功率，并進行照明負荷計算，按照明種類的供電可靠性要求，根據供配電系統(tǒng)的設計原則與要求，完成照明供配電設計。7.4.2照明負荷計算通常把負荷密度法和利用系數法結合起來確定建筑物的負荷。

負荷密度法一般用來估算三級配電箱的負荷，公式為

需要系數法通常用來獲得計算電流和一級和二級配電箱的負荷，計算公式為：（1）對于三相用電設備7.4.2照明負荷計算（2）單相用電設備的計算電流為7.5應急照明設計

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

應急、包括備用照明、安全照明、疏散照明，三種照明對供電的要求略有不同。應急照明的設置場所根據應急照明的種類和功能確定；應急照明的供電電源，應根據應急照明類別，使用場所和要求、建筑的電源條件選擇，可以采用來自電力網的有效獨立于正常照明電源的線路，包括燈內自帶蓄電池或及集中設置的蓄電池電源、應急發(fā)電機組三種電源的一種或任意兩種的組合。應急照明電源應采用自動切換方式。7.5.1應急照明的基本要求7.5.1應急照明的基本要求7.5.2應急照明設計下列場所應設置備用照明GB51348-2019第10.4.1條：（1）正常照明失效可能造成重大財產損失和嚴重社會影響的場所；（民用建筑中如重要的通信中心、廣播電視臺、國際會議中心、重要旅館、候機樓、交通樞紐等。）（2）正常照明失效妨礙災害救援工作進行的場所；（如消防控制室、消防泵房、配電室、發(fā)電機房等。）（3）人員經常停留且無自然采光的場所；（如建筑內區(qū)的會議室、控制室等。）（4）正常照明失效將導致無法工作和活動的場所；（如地鐵站、地下醫(yī)院、地下商場、地下餐飲娛樂場所等。）（5）正常照明失效可能誘發(fā)非法行為的場所。（如公共交通場所、大中型商場的營業(yè)廳、收款臺及銀行柜臺等。）7.5.2應急照明設計2.下列場所應設置安全照明GB51348-2019第10.4.5條：（1）人員處于非靜止狀態(tài)且周圍存在潛在危險設施的場所；（如體育項目比賽場所。）（2）正常照明失效可能延誤搶救工作的場所；（如醫(yī)院的手術室、搶救室等。）（3）人員密集且對環(huán)境陌生時，正常照明失效易引起恐慌騷亂的場所（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)系的封閉場所（如金庫、冷庫、文物庫等）。本章小結

本章首先簡單介紹電氣照明的基本知識，包括照明的度量和照明質量標準的確定，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量標準接著重點介紹室內照度的計算方法，已校驗所選取和布置的照明裝