建筑供配电与照明技术 课件 第七章 电气照明

任课教师：刘义艳建筑供配电与照明技术任课教师：刘义艳第七章电气照明电气照明基本知识7.1照明光源与灯具7.2室内照度计算7.3电气照明设计7.4应急照明设计7.57.1电气照明基本知识1.光和光通量7.1.1照明系统的概念

光是人眼可以感觉到的、波长在一定范围内的电磁辐射,即电磁波。可见光：380～780nm(1nm=10-9m)红外线：780～34000nm紫外线：10～380nm7.1.1照明系统的概念

光通量描述光的辐射能量的强弱。光通量定义为单位时间内光辐射能量的大小，即光通量表示光源在单位时间内向四周发射的引起人体视觉感应的辐射能量。光通量一般用符号

，单位为lm（流明）。说明光源发光能力2.光强

光强是发光强度的简称，表示光源向空间某一给定方向发射的光通量，定义为光源在给定方向的单位立体角内所传播的光通量；

光强一般用符号I表示，单位为cd（坎德拉），光强可表示为：，A为与

相对应的球面积，r为球的半径。其中，7.1.1照明系统的概念3.照度

照度是光照度的简称，定义为投射到某个被照物体表面的光通量

与被照物体表面面积A之比，或者说照度是被照物体表面单位面积上辐射的光通量。

照度一般用符号E表示，单位为lx（勒克斯），照度可表示为：4.亮度

亮度是光亮度的简称。亮度定义为发光体在视觉方向上的单位投影面上的发光强度，它描述发光体或反光物体表面光亮程度。

亮度一般用符号L表示，亮度的单位为cd/m2。7.1.1照明系统的概念5.光的反射系数

一般将被照物体反射的光通量

与入射的光通量

之比称为光的反射系数，如图7-2所示。反射系数是描述被照物体对光的吸收能力的无量纲参数。6.光效

光效是光源发光效能的简称，光效定义为光源发出的光通量与光源消耗的电功率P之比，是一个有单位的参数，光效一般用符号

表示，其单位为lm/W，按光效的定义，光效可表示为:7.1.1照明系统的概念7.光源的色温

所谓光源的色温是以发光体表面颜色来估计其温度的一个物理量。我国照明设计标准按照CIE的建议将光源的色表分为三类，并提出典型的应用场所，见表7-1。7.1.1照明系统的概念8.光源的显色性CIE将灯的显色性能分为4类，其中第Ⅰ类又细分为Ａ、Ｂ两组，并提出每类灯的适用场所，作为评估室内照明质量的指标，见表7-2。7.1.2照明质量标准优良的室内照明质量由以下五个要素构成：１）适当的照度水平；２）舒适的亮度分布；３）优良的灯光颜色品质；４）没有眩光干扰；５）装饰性和能耗等要求。1.照度水平2.照度的均匀度3.光源的光色4炫光要求5.能耗指标7.2照明光源与灯具7.2.1常用电光源的类型及选择1.电光源分类7.2.1常用电光源的类型及选择照明灯具指具有配光特性的光源支架。

由灯具的概念，灯具应该具有以下的特性：

一是作为光源支架，支撑和固定光源；

二是配光特性，利用灯具的反射和遮光特性，可以改变光源的光通量在照明空间的分布，即改变光强在空间各个方向上的分布，进而改变照明效果，防止直接眩光；

三是作为长期使用的支架，灯具应具有装饰、美化环境的特性；

四是灯具应具有保护光源、防止意外事故的特性。7.2.1常用电光源的类型及选择1.照明灯具的分类（1）按照明灯具光通量分布的分类

分为直接型、半直接型、全漫射型、半间接型和间接型等五类（2）按外壳防护等级分类

其形式为“IPXX”，XX为特征数字，第一个特征数字表示防尘的防护等级，分为0～6级；第二个数字特征表示防水的防护等级，分为0～8级。（3）按防触电保护分类

分为0类、I类、II类、III类共四类。7.2.1常用电光源的类型及选择2.照明灯具选择的基本原则（1）配光曲线

灯具的配光特性要求主要指应根据照明空间的功能要求选择具有合适的光通量分布的灯具。（2）灯具效率

灯具效率定义为灯具投射出的光通量

与灯具内光源发出的光通量

之比，是描述灯具对入射光反射能力强弱的无量纲参量。（3）遮光角：指为防止高亮度的光源造成直接眩光。7.2.1常用电光源的类型及选择3.灯具的悬挂高度与布置间距（1）光源与灯具的悬挂高度

悬挂高度影响照明安全性能、照明质量、经济性能和维护性能。例如灯具的悬挂高度太高，导致照度降低，同时维护也不方便。灯具的悬挂高度也不能太低，悬挂太低，容易产生眩光，影响视觉效果，同时存在不安全因素。（2）光源与灯具布置

光源与灯具布置主要考虑照明方式。一般照明场所主要采用一般照明方式和分区一般照明方式，光源与灯具布置主要采用均匀布置方案，即不考虑空间内设备的位置，使灯具在照明空间内均匀分布，使照明空间获得均匀的照度分布。在大多数情况下，选择均匀布置方案可满足照度质量要求。7.3室内照度计算7.3.1利用系数法1.利用系数

照明空间的室空间形状、表面材料、灯具配光特性和灯具的效率等会对光源的光通量分布产生影响，引入利用系数来描述这种影响，利用系数

定义为投射到工作面的光通量

和所有光源发出的总光通量

之比，在照明空间的灯具数量为

，每个灯具内光源的光通量为

时，利用系数可以表示为：7.3.1利用系数法2.室形指数

照明空间的形状会对光源的光通量分布产生影响，照明空间的高矮、表面面积的大小等都会影响利用系数，在编制利用系数表格时，需要考虑照明空间的形状影响，查表求利用系数时，需要根据照明空间的形状选择相应利用系数。按我国有关标准和CIE的推荐，照明工程应用中，采用室形指数RI描述照明空间形状，室形指数RI的计算表达式为：

式中l是房间宽度，l是房间长度，h是灯具的计算高度（灯具平面到工作面的垂直距离）7.3.1利用系数法3.有效空间反射比

照明空间的表面材料会对光源的光通量分布产生影响，在光源的光通量入射到照明空间的表面时，一部分被吸收，一部分反射回照明空间。显然，利用系数与照明空间的表面对光通量的反射性有关。有效空间反射比的计算表达式为：7.3.1利用系数法4.维护系数

照明设备在使用一定周期后，由于环境、灰尘等因素的影响，会使照度下降，为保持要求的照度，需要对照明光源与灯具进行擦拭维护。污染严重的环境，每年要求进行的擦拭维护次数多。在照明计算中，引入维护系数K描述这种影响。7.3.1利用系数法5．利用系数法

照明空间工作面的平均照度

只与投射到其表面的光通量和表面面积

有关，投射到工作面的光通量可以通过利用系数的表达式求取，这是采用利用系数法进行照明计算的基本出发点。在考虑维护系数K后的利用系数法的基本计算公式为：

式中是照明空间工作面的平均照度，K是维护系数，U是利用系数，N是灯具数量，A是照明空间平面的面积，

是光源的光通量。7.3.2单位功率法

单位功率法又称为单位容量法，其计算出发点是根据照明空间的光源种类、灯具形式、照度标准的经验数据等条件，预先将各种光源和灯具在不同照度标准下的单位被照面积所需的电功率制成表格，照明计算时根据对应情况查表直接求得单位面积电功率。

单位功率法的基本计算公式为：7.4电气照明设计7.4.1概述照明设计是一个实现照明空间照明要求的过程，通常可按以下步骤进行：⑴明确设计要求。照明设计首先要了解用户的设计意图与要求，收集有关资料。⑵确定照明质量标准。⑶确定照明方式。⑷光源与灯具选择。⑸方案比较。对较大的照明工程设计，通常还要对设计方案的技术和经济性能指标进行论证，并对多个方案进行比较，从中选择最佳方案，满足经济性的要求。⑹照明供配电设计。根据照度要求，确定光源所需的电功率，并进行照明负荷计算，按照明种类的供电可靠性要求，根据供配电系统的设计原则与要求，完成照明供配电设计。7.4.2照明负荷计算通常把负荷密度法和利用系数法结合起来确定建筑物的负荷。

负荷密度法一般用来估算三级配电箱的负荷，公式为

需要系数法通常用来获得计算电流和一级和二级配电箱的负荷，计算公式为：（1）对于三相用电设备7.4.2照明负荷计算（2）单相用电设备的计算电流为7.5应急照明设计

应急电源包括备用照明、安全照明、疏散照明，三种照明对供电的要求略有不同。应急照明的设置场所根据应急照明的种类和功能确定；应急照明的供电电源，应根据应急照明类别，使用场所和要求、建筑的电源条件选择，可以采用来自电力网的有效独立于正常照明电源的线路，包括灯内自带蓄电池或及集中设置的蓄电池电源、应急发电机组三种电源的一种或任意两种的组合。应急照明电源应采用自动切换方式。7.5应急照明设计

应急、包括备用照明、安全照明、疏散照明，三种照明对供电的要求略有不同。应急照明的设置场所根据应急照明的种类和功能确定；应急照明的供电电源，应根据应急照明类别，使用场所和要求、建筑的电源条件选择，可以采用来自电力网的有效独立于正常照明电源的线路，包括灯内自带蓄电池或及集中设置的蓄电池电源、应急发电机组三种电源的一种或任意两种的组合。应急照明电源应采用自动切换方式。7.5.1应急照明的基本要求7.5.1应急照明的基本要求7.5.2应急照明设计下列场所应设置备用照明GB51348-2019第10.4.1条：（1）正常照明失效可能造成重大财产损失和严重社会影响的场所；（民用建筑中如重要的通信中心、广播电视台、国际会议中心、重要旅馆、候机楼、交通枢纽等。）（2）正常照明失效妨碍灾害救援工作进行的场所；（如消防控制室、消防泵房、配电室、发电机房等。）（3）人员经常停留且无自然采光的场所；（如建筑内区的会议室、控制室等。）（4）正常照明失效将导致无法工作和活动的场所；（如地铁站、地下医院、地下商场、地下餐饮娱乐场所等。）（5）正常照明失效可能诱发非法行为的场所。（如公共交通场所、大中型商场的营业厅、收款台及银行柜台等。）7.5.2应急照明设计2.下列场所应设置安全照明GB51348-2019第10.4.5条：（1）人员处于非静止状态且周围存在潜在危险设施的场所；（如体育项目比赛场所。）（2）正常照明失效可能延误抢救工作的场所；（如医院的手术室、抢救室等。）（3）人员密集且对环境陌生时，正常照明失效易引起恐慌骚乱的场所（如地下交通空间、体育馆的观众席、大型地下商业等）。（4）与外界难以联系的封闭场所（如金库、冷库、文物库等）。本章小结

本章首先简单介绍电气照明的基本知识，包括照明的度量和照明质量标准的确定，然后讲述照明光源和灯具的选取，着重介绍如何合理地选取电光源和灯具来满足照明质量标准接着重点介绍室内照度的计算方法，已校验所选取和布置的照明装