建筑应用电工4

扬州职业大学电子工程系2014.3贾湛编辑制作主讲：贾湛第四章建筑电气照明技术4.1建筑电气照明基本知识4.3建筑电气照明设计基础4.4常用照明装置的安装4.5应急照明的设置4.2建筑电气照明装置本章内容本章学习目的及要求了解有关照明的基本概念；了解电光源的分类及参数理解电光源工作原理；了解各种灯具和照明器；掌握建筑电气照明设计的程序。了解常用照明装置的安装；了解应急照明的设置。4.1建筑电气照明基本知识4.1.1照明技术的基本概念光——物质的一种存在形式，是能引起视觉的电磁波。光谱——光线中不同强度的单色光按波长长短依次排列。常用的光度量明视觉与暗视觉——亮度在10cd/m2为明视觉，亮度在10-2cd/m2为暗视觉。实验表明：明视觉下对555纳米的黄绿光最敏感，暗视觉下对507纳米的光最敏感。辐射度量——以能量单位评价光辐射的纯物理量。光度量——以视觉效果来评价光辐射的量。两者有密切的关系，后者可由前者导出。照明工程常用的光度量：光通量（Φ）、发光强度（I）照度（E）、亮度（L）。光通量Φ——光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人眼产生光感觉的能量。单位：流［明］(lm)。光通量与光辐射的强弱及其波长都有关系。人眼对可见光中波长为555nm的黄绿色光最灵敏。注意它与辐射通量不同，是一个与感觉有关的，不完全客观的量。辐射通量——辐射源在单位时间内，向周围空间辐射出的能量。单位：瓦特（W）光效——即发光效率，光源消耗1W发出的流明数(lm／W)。光通量Φ发光强度I(简称光强)——光源在某一特定方向上单位立体角内(每球面度，球的面积为4πR2所张球面度为4π）辐射的光通量。单位：坎［德拉］(cd)=每球面度流明(lm／sr)。对于向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为：I=Φ/ω发光强度I1979年第十六届国际计量大会通过决议，将坎德拉重新定义为：在给定方向上能发射5.40×1014Hz的单色辐射源，在此方向上的辐强度为（1/683）W/sr，其发光强度定义为一个坎德拉[cd]。照度E照度E——照物体表面单位面积上所接受的光通量。单位：勒［克斯］（lx）即[lm/m2]被光均匀照射的平面照度为：E=Φ/S夏日太阳下露天地面的照度1000~10000lx晴朗的夏日在采光良好的室内的照度100~500lx满月在天顶时的地面照度大约是0.2lx夜间无月时的地面照度大约10-4lx数量级亮度L亮度L——发光体单位面积向视线方向发出的发光强度。单位：坎［德拉］每平方米(cd/m2)。由于物体在各个方向的亮度不一定相同，因此常在符号L的右下角注明角度，用以表示与物体表面法线成α角方向的亮度。物体的亮度越大，人们就会感到它越亮。cosILSSdSd余弦辐射体cosNII严格讲，只有绝对黑体才是真正的余弦辐射体，粗糙表面的辐射体或反射体及太阳等也可近似地看作余弦辐射体。即光强度余弦分布的光源称作余弦辐射体或朗伯辐射体。常数dsIdsILNcos如图满足对余弦辐射体有可见，余弦辐射体亮度在各个方向一样。绝对黑体即能够吸收外来一切电磁辐射的物体色温是电光源的技术参数之一。当光源的发光颜色与黑体(能吸收全部光能的物体）加热到某一个温度所发出的光的颜色相同时，称该温度为光源的颜色温度，简称色温。色温黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射度满足普朗克公式光色主要取决于光源的色温，并影响室内的气氛。色温(K，开尔文)低，感觉温暖；色温高，感觉凉爽。色温＜3300K为暖色，色温＜5300K为中间色，色温＞5300K为冷色。光源的色温应与照度相适应，即随着照度增加，色温也应相应提高。否则，在低色温、高照度下，会使人感到酷热；而在高色温，低照度下，会使人感到阴森的气氛。设计者应联系光、目的物和空间彼此关系，去判断其相互影响。光的强度能影响人对色彩的感觉，如红色的帘幕在强光下更鲜明，而弱光将使蓝色和绿色更突出。光色显色性和显色指数显色性——光源对被照物体颜色呈现的真实程度（同一物体在不同的光源照射下，显示出不同的颜色）。显色指数Ra——表示显色真实程度的参数。对同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度愈高，Ra则愈大，显色性愈好。光源显色指数Ra光源显色指数Ra白炽灯97高压汞灯22～51日光色荧光灯80～94高压钠灯20～30白色荧光灯75～85金属卤化物灯60～65暖白色荧光灯80～9060～65卤钨灯95～99镝灯85以上频闪效应——由光照射频率引起的观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象。电光源在采用交流电源供电时，发出的光通量也随之做周期性的变化。这就会使人眼产生闪烁的感觉。在采用气体放电灯作为照明光源时，若被照物体处于转动状态，且转动频率刚好是电源频率的整倍数时，则转动的物体看上去就如没有转动一样。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。眩光——由于亮度分布或亮度范围不适宜，或者存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部的能力的视觉现象。频闪效应和眩光现象反射率反射率ρ——被物体反射的光通量中Φ′与射向物体的光通量Φ之比，即反射面性质反射率(%)反射面性质反射率(%)抹灰并大白粉刷的顶棚和墙面70～80混凝土地面10～25砖墙或混凝土面(石灰、大白)喷白50～60钢板地面10～30墙、顶棚为水泥砂浆抹面30沥青地面11～12混凝土屋面板30无色透明玻璃8～10红砖墙304.1.2照明方式及种类（1）照明方式①一般照明在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明。对于工作位置密集而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜使用一般照明。②局部照明局限于工作部位的固定的或移动的照明。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局部照明。③混合照明一般照明与局部照明共同组成的照明。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。①工作照明正常工作时使用的室内外、值班照明同时②事故照明当工作照明由于电气事故而断电后，为了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。③值班照明在非生产时间内为了保护建筑物及生产的安全，供值班人员使用的照明。④障碍照明装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。⑤装饰照明装饰照明是为美化和装饰某一特定空间而设置的照明。⑥艺术照明艺术照明是通过运用不同的灯具、不同的投光角度和不同的光色制造出一种特定空间气氛的照明。（2）照明的种类①整体照明为照亮整个场地，照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或受工艺技术条件限制不适合装设局部照明的，宜采用整体照明。②局部照明局限于工作部位的固定或移动的照明。局部照明只能照射有限面积，对于局部地点需要高照度时③混合照明由整体照明与局部照明共同组成的照明。是在整体照明的基础之上再加局部照明，有利于节约能源。混合照明在现代室内照明设计上应用非常普遍，如商场、展览馆、医院等。（1）照度标准——工作面应有的合适的最低照在民用建筑照明设计中，应根据建筑性质、建筑规模、等级标准、功能要求和使用条件等选定照度值。（2）照明的质量——对照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等因素全面正确的处理。影响照明质量的几个主要因素：①照度均匀与稳定性②适当的亮度分布③限制眩光和减弱阴影④光源的显色性(3)照明的经济性。4.1.3电气照明的基本要求4.2建筑电气照明装置4.2.1电光源的分类及参数1）按电光源的发光原理电光源主要分为两大类。（1热辐射光源——当物体受热且热能足够大，使原子或分子发生激烈的相互碰撞而激发产生光的光源。电热辐射光源——利用电流加热的热辐射光源。属于热辐射光源的灯有白炽灯、卤钨灯。放电光源——电流通过气体(或蒸气)导致光发射的光源。特点：发光效率高、使用寿命长等。①气体放电灯。是利用气体中的放电发光，例如氙灯、氖灯等。②金属蒸气灯。是利用金属蒸气(如汞蒸气、钠蒸气等)中的放电，而主要由金属蒸气产生光，例如汞灯、钠灯等。①辉光放电灯。放电电流小（10-6~10-1A）。放电要有阳极和阴极。放电时，阴极温度不高，但要有足够的电子发射，又叫冷阴极灯②弧光放电灯。放电电流大（10-1A以上）。阴极工作在较高的温度下，又叫热阴极灯，如荧光灯、汞灯、钠灯等。（2）放电光源钨丝辐射——是一种黑体辐射，能承受2000K以上高温，在可见光区域选择辐射率较高，其能量分布是连续光谱，与辐射温度有密切的关系。气体放电——在电场的作用下，载流子在气体或蒸汽中产生并运动，从而使电流通过气体的过程。这个过程中气体以原子辐射形式产生光辐射。原子被电离成电子与离子，离子比电子重几千倍，很少移动，离子流是、总电流的0.1%~1%。低气压放电——放电管内的气体一般是汞蒸气和钠蒸气，总气压约为百分之一大气压。低气压时，组成气体的原子间距离较大，它们的辐射看成是孤立原子产生的原子辐射，即线光谱。高气压放电（HID）——放电管内气体压力升高到几个大气压时，产生的放电就是高气压放电。它包括强的线光谱成分和弱的连续光谱成分。电光源的参数(1)额定电压和额定电流——光源在预定要求下的电压和电流。（额定值下工作具有最好的效果）(2)额定功率——光源在额定电压下工作所消耗的功率。(3)发光效率η——光源所发出的光通量Φ与消耗的功率P之比。(4)寿命——光源从初次通电工作的时候起到其完全丧失或部分丧失使用价值的时候止的全部点燃时间。寿命又分两种：①全寿命②(5)光色包括色表和显色性两个方面。色表——光源本身发光的颜色，即从外观上看到的光颜色。显色性——被照物体所体现出的颜色。第一代电光源：白炽灯（卤钨灯）第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯）第三代电光源：高强度气体放电灯（HID）第四代电光源：电致发光光源（LED）电光源发展史电光源固体发光光源气体放电发光光源热辐射光源电致发光光源辉光放电灯弧光放电灯白炽灯卤钨灯场致发光灯（EL）半导体发光二极管（LED）氖灯霓虹灯低气压灯高气压灯荧光灯低压钠灯高压汞灯高压钠灯金属卤化物灯氙灯4.2.2常用电光源白炽灯白炽灯的发光原理：当钨丝通过电流时，产生大量的热，使灯丝温度升高到白炽的程度(2400～3000K)而发光。钨丝辐射波长范围很大：少部分可见光，少部分紫外线，大部分红外线，随着温度的升高可见光比红外线增加速度更快，提高工作温度就会提高辐射光效。螺口用于大功率，插口用于小功率。(1)电路：白炽灯可看成是纯电阻。(2)光通量：随电网电压的变化而急剧地变化。(3)发光效率：比较低，一般仅有10lm／W左右。(4)寿命：一般白炽灯的平均寿命为1000h(5)光色：Ra=99-100(6)灯泡温度：白炽灯所消耗的电能首先变为热能，其中有很小一部分又转变为可见光，所以白炽灯玻璃壳的温(7)亮度：白炽灯丝亮度很高，这样的亮度能够造成眩光。为了减少灯泡的表面亮度，有些灯泡其玻璃壳用磨砂玻璃或乳白玻璃制造。其它优点：可调光，无频闪，能瞬间点燃，廉价，点灭对寿命影响小。白炽灯的工作特性白炽灯因光效低寿命短而逐渐淘汰淘汰时间表2010年，澳大利亚禁止使用白炽灯；2012年，加拿大禁止使用白炽灯；日本禁止使用白炽灯；中国公共区域禁止使用白炽灯；2013年，韩国禁止使用白炽灯；2014年，美国禁止使用白炽灯；2009年9月1日起，在欧盟市场上禁止销售100瓦以上的此类灯泡；2010年9月1日起，禁止销售75瓦以上的此类灯泡；2011年9月1日起，禁止销售60瓦以上的此类灯泡；2012年9月1日起，禁止销售所有40瓦和25瓦以上的此类灯泡。卤钨灯白炽灯丝的高温造成钨的蒸发，蒸发的钨沉淀在玻壳上，产生灯泡玻壳发黑的现象。1959年时，发明了卤钨灯，利用卤钨循环的原理消除了这一发黑的现象。这种光射灯大量应用于商店商场的柜台。橱窗里作效果照射和照明。发光效率高，体积小，重量轻、寿命长等特点（2）卤钨灯的特性①功率大（20~5000W），体积小，500W的灯泡体积仅是白炽灯的1%。②灯管的机械强度很大，工作温度高。③光效比普通白炽灯有显