建筑工程设备 课件 考试必用905367260.pdf

1 第3章建筑照明系统 l 电气照明在人们的生活和工作中是不可缺少的， 良好的照明度对提高工作效率、保证安全生产和 保护人们的视力等方面都有重要的作用。 l 照明设计，特别是现代高层建筑的电气照明设 计，与装饰工程有着密切的关系，它不仅应用光 学和电学方面的知识，还涉及建筑学、生理学和 美学等方面，是一门综合性的技术。 31 建筑照明系统的分类 l 按照在建筑中所起主要作用的不同，可将建筑照 明系统分为视觉照明系统视觉照明系统和气氛照明系统气氛照明系统两大 类。 u（一）视觉照明系统视觉照明系统是指在自然采光不足之处 或夜间，提供必要的照度，满足人们的视觉要求 (属生理要求)，以保证所从事的生产生活正常进 行而采用的照明系统。 2 根据视觉照明具体的工作条件，又可分为工作照工作照 明、事故照明和障碍照明明、事故照明和障碍照明三种。 （1）工作照明）工作照明是保证人们的工作和生活正常 进行所采用的照明。工作照明是电气照明中的基 本类型。在建筑内，正常情况下需要照明的全部 空间所采用照明都是工作照明。警卫照明和检修 设备而使用的移动照明等均为工作照明。 （2）事故照明）事故照明是当工作照明因事故而中断 时，供暂时继续工作或人员疏散用的照明。 事故照明又包括备用照明备用照明和应急照明应急照明 * 备用照明备用照明是供人们暂时继续工作用的事故照 明，应在下列场所采用： 当工作照明故障，由于工作中断或误操作将引 起火灾、爆炸、人员中毒等严重危险的场所。如 锅炉房、烘气站；可能引起生产过程长期破坏的 场所，如电子计算机房；重要的生产车间，如水 泵房等。 3 * 应急照明应急照明 是供人员安全疏散用的事故照明。 应在下列场所采用： l 工作人数超过60人的生产车间 l 当工作照明熄灭后由于生产继续进行或人员 通行容易发生事故的地方 l 工作人数超过50人的生产车间或影剧院、大 礼堂等公共场所 l 供人员往外疏散的通行房间、楼梯、太平门 等处。 l 应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明等标应急灯应涂成红色或注上箭头，文字说明等标 记。记。 l 事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯或卤事故照明应采用能瞬时可靠点燃的白炽灯或卤 钨灯。钨灯。若事故照明平时作为工作照明的一部份 经常点燃，而且当发生事故时不需要切换事故 照明电源的情况下，也可采用其它电光源。 4 （3）障碍照明）障碍照明装设于高大建筑物的顶部，作 为飞行障碍标志的照明。 l 凡高于50m的建筑物均应装设障碍灯，高于 100m的烟囱除在顶部装设外，还应在其二分之 一高处安装障碍灯，灯下应设平台以便维护。 l一般高层建筑物只在顶端装设。水平面积较 大的高层建筑物或集群高层建筑物，尚应在外 侧转角的顶端装障碍灯，灯下也应设维修平 台。每盏灯不应小于100W。最高端的障碍灯不 得少于两盏。 u（二）气氛照明系统（二）气氛照明系统是指创造和渲染某种气 氛和人们所从事的活动相适应(即满足人们的 心理要求)而采用的照明系统。包括建筑彩灯建筑彩灯 和专用彩灯专用彩灯。 5 （1）建筑彩灯）建筑彩灯节假日夜晚用于装饰整幢建 筑物的照明系统。 节日彩灯节日彩灯用来显示建筑物的艺术造型，以增 添节日之夜的欢乐气氛。 泛光照明泛光照明是以高强度气体放电灯作为泛光 灯，装在邻近的房屋和装置上，从不同角度照 射主建筑。光线均匀，有层次，可达到理想的 艺术效果。 （2）专用彩灯）专用彩灯是满足各种专门需要的气氛 照明。如喷泉照明、舞池照明等 32 光的度量及特征 u 321 光的度量光的度量 人眼所感觉到的光是电磁波谱中很窄的一部 分，它的波长范围约在380760nm之间， 这段波长的电磁波称为可见光；波长在 10380nm之间的光称紫外光；波长在 78034000nm之间的光称为红外线，也称 红外光。 6 （1）光通量）光通量 l 是指光源在单位时间内向周围空间辐射出去 的、能引起光感的电磁能量。单位为光瓦或流 明 l 1光瓦=683流明（lm） （2）发光强度（简称光度）发光强度（简称光度） l 是指光源在某一特定方向上单位立体角（单位球 面度）内的光通量。 l 单位为坎德拉（cd） 1cd=1lm/1sr 7 （3）照度）照度 l 是指被照面积上所接受的光通量。即是光通量的 表面密度。 l 单位为勒克斯（lx）1lx=1lm/1m2 （4）亮度）亮度 l 被视物体在视线方向单位投影面上的发光强度称 为该被视物表面的亮度。单位是坎德拉每平方米 (cdm2) 8 322 光与视觉 l 光对人眼的视觉有3个最重要的功能：识别物体形 态(形态感觉)、颜色(色觉)和亮度(光觉)。 l 人眼能辨别颜色，是由于人眼的视网膜上有两种 感光细胞，称为圆柱细胞和圆锥细胞，它们都能 接受光的刺激产生明亮的感觉。但是，这两种细 胞的感光性能并不相同，圆锥细胞对光的感受性 较低，只在明亮条件下起作用，圆柱细胞对光的 感受性较高，但只在昏暗的条件下才起作用。 555nm锥状细胞最大灵敏度波长锥状细胞最大灵敏度波长 507nm柱状细胞最大灵敏度波长柱状细胞最大灵敏度波长 V()为明视觉的光为明视觉的光 谱光视效率曲线谱光视效率曲线 V()为暗视觉的为暗视觉的 光谱光视效率曲线光谱光视效率曲线 图图2- 3 CIE光度标准观察者光谱光效率光度标准观察者光谱光效率 注：注：CIE为法文缩写，国际照明委员会为法文缩写，国际照明委员会 9 l 这两种细胞对光感的光谱灵敏度也不同，圆锥 细胞最大灵敏度在频率为f=5.4x1014Hz处，而 圆柱细胞最大灵敏度在频率f5.9x1014Hz处。 这就形成了明暗两种视觉的“工作制”。黄昏， 暗视觉圆柱细胞工作时，冷色光显得明亮，而 在白天亮度较高，即明视觉圆锥细胞工作时， 暖色光显得明亮。 l 圆柱细胞虽然对光感受性很高，但它却不能分辨颜 色；而圆锥细胞感受光刺激时，才有颜色感觉，即 只有在照度较高比较明亮的条件下，才有好的色 感。在低照度的暗视觉中，色感则很差，此时，各 种颜色的物体都给人以灰色之感。 l 此外，由于人眼对光变化的感觉大致与亮度的对数 成正比。故在较高照度下，增减10多个勒克斯并无 明显的感觉，若非突变，则不会察觉。因此，一般一般 并不要求精确地将照度控制在某一数值上，只要求并不要求精确地将照度控制在某一数值上，只要求 控制控制到到一一个合理个合理的的范围范围 10 l电光源有钨丝白炽灯、卤钨灯、荧光高 压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等， 种类很多，但按发光原理可以分为热辐热辐 射电光源射电光源和气体放电光气体放电光源两大类。 33 常用电光源 331 电光源的种类 l 第一代电光源从发光原理来说属于热辐射光源， 即普通的白炽灯，它是通过钨丝白炽体高温辐射 来发光的。其中可见光部分仅占很小的比率，紫 外线很少，绝大部分是红外线，可见光部分约占 23左右，白炽灯的光视效能很低，仅为10 181mW，寿命比较短，约为1000小时。 11 l 第二代电光源是气体放电光源。气体放电光源 是利用蒸气的弧光放电或非金属电离激发而发 出可见光，如荧光灯、氙灯等。它们的共同特 点是光效高、寿命长。荧光灯的光视效能为 25671mW，平均寿命为20003000小时，高 压汞灯的光视效能为30501mW，寿命为 25005000小时，氙灯的光视效能为20371m W，寿命稍短，约为5001000小时。 l 第三代电光源仍属气体放电光源，但为高效的 气体放电，它的光视效能达1001mW，寿命较 长，达20003000小时。金属卤化物和高压钠 灯、低压钠灯均属第三代电光源。 12 332 电光源的主要参数及选择 l （1）额定电压和额定电流）额定电压和额定电流 指电光源在规定的工作电压下，流过电光源的 工作电流。在额定状态下工作时，电光源的光 视效能最高，相应的电压称额定电压。 l （2）额定功率）额定功率 这是指灯泡或灯管在额定状态下所消耗的功 率。 l （3）发）发射射光通量和光视效能光通量和光视效能 电电光光源源的发的发射射光通量光通量(即即光通量光通量输出输出)是指其是指其在在额额 定状态下定状态下工作时发工作时发出出的光通量的光通量；光视效能光视效能是电是电光光 源每消耗源每消耗1W电功电功率率所所发发出出的光通量。发的光通量。发射射光通光通 量和光视效能量和光视效能都是随着使都是随着使用时用时间间的的延长而逐渐降延长而逐渐降 低低的，的，它们是表征电它们是表征电光光源经济源经济效效果果的的参参量。量。 13 l （4）寿命）寿命 电光源的寿命有全寿命、有效寿命和平均寿命 之分。全寿命全寿命是指光源不能再启燃发光的使用 时间；有效寿命有效寿命是指电光源的发光强度(或光通 量)下降到初始值的70时的使用时间；平均平均 寿命寿命是每批抽样试品有效寿命的平均值。一般一般 所指的寿命是指平均寿命所指的寿命是指平均寿命。 l （5）显显色色性性 人眼观察光源所发出光的颜色，称为光源的色色 表表。光源照射到物体上所显现的颜色的性能，称为 光源的显显色色性性。色色表表和和显显色色性构性构成成了了光光源源的光的光 色，光色，光源源的色的色表表和和显显色色性之间没有必然性之间没有必然的的联联系。系。 显显色色指指数数 Ra =10080显显色色性优良；性优良； Ra =7950显显色色性性一般一般； Ra 50显显色色性差性差。 14 l （6）色温 当光源发光的颜色与黑体(能吸收全部光能的 物体)加热到某一温度所发出光的颜色相同(对 于气体放电光源为相似)时，该温度称为光源 的颜色温度，简称色温。色温能够恰当地表示 黑体热辐射光源的颜色，对于非黑体的热辐射 光源和气体放电光源则只是粗略地表示它的颜 色，因此常称为相关色温。 l 色色温温 5300K，冷冷（带蓝带蓝的白色的白色，冷冷的气氛。的气氛。 15 l （7）频闪效应 频闪效应是指电光源采用交流电源供电时，其 发出的光通量随交流电压做周期性变化，使人 眼产生闪烁感觉，气体放电灯频闪效应比较明 显。频闪效应会使人对转动的物体的运动状态 发生错觉，当转动的物体的转动频率与频闪效 应频率相同时，感觉转动的物体是不动的，可 能会造成事故。 常见电常见电光光源种类源种类 1.白炽灯白炽灯 l 结构结构简简单单，成，成本低本低。 l 可可频繁操频繁操作，作，对寿命无影对寿命无影响响，使使用用方便方便。 l 显显色色性性好好（99100 l 无无闪烁闪烁 l 寿命寿命短短（1000h l 光效光效低低（1020lm/w ） l 受受电压影电压影响响 16 2.卤钨灯卤钨灯 l 寿命提高（寿命提高（15002000h l 光效提高（光效提高（2030lm/w) l 体积小体积小 l 显色性好显色性好 l 色温较高色温较高 l 不适于易燃易爆及多尘的场所不适于易燃易爆及多尘的场所 l 水平安装水平安装 l 耐震差耐震差 3.荧荧光灯光灯 荧光灯主要由灯管、镇流器和启动器配套组成： 工作原理：荧光灯主要由灯管、镇流器和启动器配套组成： 工作原理： 当开关合上时，启动器辉光放电，其当开关合上时，启动器辉光放电，其U形双金属片受热弯曲形双金属片受热弯曲 变形，使其动静触点接通，当接通后停止辉光放电而冷却复变形，使其动静触点接通，当接通后停止辉光放电而冷却复 位切断灯丝预热电路，镇流器电流线圈产生很高自感电压，位切断灯丝预热电路，镇流器电流线圈产生很高自感电压， 使灯管内汞蒸汽电光粉发出可见光，此时镇流器起使灯管内汞蒸汽电光粉发出可见光，此时镇流器起限制限制灯光灯光 电流电流的的作作用。用。 17 3.荧光灯荧光灯 l 寿命长（寿命长（3000h) l 光效高（光效高（2585lm/w) l 光谱成分好光谱成分好 l 表面亮度低表面亮度低 l 不能频繁开闭（不能频繁开闭（2h/次次 l 点燃迟点燃迟 l 有闪烁和频闪效应有闪烁和频闪效应 l 电压影响寿命（电压影响寿命（10 l 受温湿度影响（受温湿度影响（85 适于舞台，体育馆，大厅摄影棚照明。适于舞台，体育馆，大厅摄影棚照明。 (3)钪钠灯钪钠灯KNG 色温色温3800K ， Ra：6570 6.高高压压钠钠灯灯 l光效光效最高最高(150lm/w) l寿命长寿命长（5000h,国外国外1200020000h) l受环境条件受环境条件影影响小响小 l透雾透雾性性好好，色，色温温2300K l显显色色性差性差(Ra：2025) l起动起动稳定稳定时时间间48min l再起动再起动稳定稳定时时间间1020min l电压电压波动波动影影响大响大(HID中中最大最大5% 20 例：新产品例：新产品 NGX改进显色型改进显色型Ra：65 NGG高显色型高显色型Ra：80 适于道路、机场、车站、码头等照明。适于道路、机场、车站、码头等照明。 室内多以混光形式出现，常与汞灯混室内多以混光形式出现，常与汞灯混 光；与镝灯混光，可获得高光效，照度光；与镝灯混光，可获得高光效，照度 与光色改善的好处。与光色改善的好处。 7.低压低压钠钠灯灯 l 光效光效最高最高（200lm/w) l 寿命长寿命长(20006000h) l 视觉视觉敏感敏感高高，透雾透雾性性好好 l 起动起动稳定稳定时时间间10min l 再起动再起动稳定稳定时时间间1min l 水水平平点燃点燃 l 光色、光色、显显色色性差性差 l 受环境受环境影影响小响小 用用于于隧隧道道、道路道路、厂区厂区等等多雾多雾地地区区照明。照明。 21 照明电光源性能比较和选用照明电光源性能比较和选用 （一）性能比较（一）性能比较 l光效高光效高 高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯 l显色性好显色性好 白炽灯、卤钨灯和荧光灯白炽灯、卤钨灯和荧光灯 l寿命长寿命长 高压汞灯、高压钠灯高压汞灯、高压钠灯 l能瞬时能瞬时起动起动，再起动再起动 白炽灯、卤钨灯白炽灯、卤钨灯 l受受电压影电压影响响 大：高大：高压压钠钠灯灯 小：荧小：荧光灯光灯 22 l35 照明的质量照明的质量 照明质量包括许多方面。质量不是 一个简单的数值，也不是一个客观的照 明条件，而是人们对照明的主观评价。 l（1）照度的）照度的均均匀匀性性 通常总是希望被照场所内的照度均匀或 比较均匀。照度的均匀度是按在给定的工 作面的最低照度与其平均照度的比值来衡 量的，即： 式中Uni照度均匀度； Emin最低照度，1x； Eav平均照度，1x。 av ni E E U min = 23 一般照明的照度均匀度要求在一般照明的照度均匀度要求在0.7以上以上，但不 得大于最大允许值。若大于最大允许值，将会造成 布灯的困难。 均匀度的倒数称为最小照度系数，记为均匀度的倒数称为最小照度系数，记为Z。在合 理布灯的情况下，一般均匀照明的照度均匀度应在 0.7以上，则其最小照度系数应在1.43以下。影响均 匀度的最主要因素是灯具布置的距高比，即灯具 之间的距离L和灯具的计算高度h(工作面至灯具的垂 直距离)的比值，在实际布灯中，只要其距高比小于 有关照明手册中查出该类灯具的最大允许距高比的 值，但不低于0.7时，就能满足照度均匀度的要求， 这个比值范围，是既考虑经济的年电能消耗和照明 设备投资，又考虑有一定的照度均匀性条件而制定 出来的。 l（2）视）视野野内内的亮度的亮度分分布布 照明环境不但应使人能清楚地观看事物， 而且要给人们以舒适感，所以在整个视野内 (如房间的各个表面)要有合适的亮度分布。 当视野内存在不同亮度的表面时，眼睛 要被迫适应它，如果这种亮度差别即亮度的 对比度很大，就会使眼睛很快疲劳,这种现象 称为眩光。故要求视野内亮度较均匀，不要 有过大的差别。 24 人眼能察觉出不均匀的相邻表面亮度比 为1：1.4，但要达到这样的高标准很困难， 所以在一些资料中推荐的教室、办公室、车 间内各表面的亮度比，均低于此值。在电照 设计时，为了满足各表面亮度比的要求，必 须使工作面上的照度比顶棚、墙面上的照度 高许多倍，才有可能使顶棚、墙面和工作 面亮度相协调。 在实际工作场所中，亮度比过大主要 是由光源的高亮度造成的，这可以采用 具有保护角的合适灯具和降低灯具表面 亮度等办法来解决。 工作面的亮度差别控制在1：3左右 较为合适，这是指工作面反光系数大致 相等的条件而言，对一般照明，可采取 控制灯具的距高比来解决。 25 l（3）照度的稳定性）照度的稳定性 为了保证照度在使用过程中不低于标 准值，应预先考虑光源老化，灯具污染、 房间污染等不利因素，在设计时可适当增 加光源的功率。 这就是照度的补偿问题。照度的补偿 用照度补偿系数Kb来表征。国外资料大多国外资料大多 采用减光系数采用减光系数KJ，减光系数与补偿系数互，减光系数与补偿系数互 为倒数关系。为倒数关系。如对于清洁环境，减光系数 为075(白炽灯)，其倒数为13，这就是 清洁环境的照度补偿系数。 一般的电压波动所引起的光通量减 小，在照度计算时不予考虑补偿，因为 从视觉功能上仍能满足视觉工作的要 求。但但每每秒秒20次以次以下下的的低频低频波动波动，对对眼眼 睛就极为睛就极为有有害害，应，应该避免该避免。这种波动是 由于用电高峰和网络内有启动频繁的大 功率电机设备，造成电压不稳定所致。 解决的办法是动力和照明电源分开，以 及照明变压器增设调压器等。 26 l（4）频闪效应的消除）频闪效应的消除 对于交流供电的气体放电光源，其 光通量也发生周期性的变化，最大光通 量和最小光通量差别很大，使人眼产生 明显的闪烁感觉，即频闪效应频闪效应。当观察 转动物体时，若物体转动频率是灯光闪 烁频率的整数倍时，则转动的物体看上 去好象没有转动一样，因而造成错觉， 容易发生事故。 36 室内照明设计 l361 室内室内照明照明设计设计的的意义意义 l（1）对于办公建筑，不仅要考虑办公桌 上水平照度的效率，还必须做成供整个 室内环境舒适的照明； l（2）对于学校教室照明，则是为教学提 供必要的视觉条件，以取得好的教学效 果。 27 l362 照度标准照度标准 照度标准是根据识别物体的大小、物体与 背景的亮度对比、国民经济的发展情况等因 素来规定必须的物体亮度。由于亮度的现场 测量和计算都较复杂，故标准规定的是工作 面上的照度值。在没有专门规定工作位置的 情况下，通常以假想的水平工作面照度作为 设计标准。对于站立的工作人员水平面距地 0.9m，对坐着的人是0.75m(或0.8m)。 照度标准有：工业建筑照度标准工业建筑照度标准和民用建筑民用建筑 照度标准照度标准 363 各各类类建筑的照明建筑的照明 l（1）住宅住宅建筑建筑 住宅建筑的照明主要应满足人们不同 居住水平、不同居住条件的生活需要。在 住宅或公寓照明中，常用的光源有白炽灯 和荧光灯两种。住宅建筑照明的平均照度 值，各房间的照度不能要求一致，如起居 室、卧室30751x，餐厅501001x，厨 房501001x，走道、楼梯15301x等。 一般地说，高照度能创造活跃、愉快的气 氛，低照度能创造轻快、宁静的气氛。 28 l（2）办公建筑）办公建筑 办公室是人们长时间进行公务活动的场 所，不能只考虑工作面的照明，要造成整个 房间的视觉环境舒适工作照明。确定办公建 筑的照度应该从视力、心理、节能等方面综 合考虑。 通常在读书之类的视觉工作中至少需要 5001x，为了进一步减少眼睛的疲劳就需要 100020001x。 办公室一般照明的照度值，可在75 l501x范围内选取，对于有计算机显示屏的工 作场所，或设计室、绘图室、打字室等可以 取2005001x l（3）学校学校建筑建筑 学校的教室、实验室、绘图室等合 适的照度值一般是1003001x。教室黑 板上的垂直照度平均值不宜低于2001x； 电化教学中演播区内主光垂直照度宜在 200030001x；书库架上(距地面 025m处)的垂直照度为2050lx。 29 l（4）工业厂房）工业厂房 37 照明计算 l371 照明照明计算计算的的目目的和的和方方法法 （一）照明计算的目的 其目的是使空间获得符合视觉要求的 亮度分配，使工作面上达到适宜的亮度 标准。故照明计算的实质是进行亮度的 计算。因亮度计算相当困难，故以直接 计算与亮度成正比的照度值，从而间接 反映亮度值使计算简化，因而所谓照明 计算，实际是做照度计算。 30 372 单位功率法