建筑电气工程技术论文照明系统的设计与开发.doc
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1、题目: 照明系统的设计及开发系别: 能源机电系 专业: 建筑电气工程技术 学号: 指导教师: 年 月第 29 页目录内容摘要2一、电气照明概述3二、照明系统设计3(一)照明方式和种类3(二)照度标准4(三)照明电光源5(四)照明质量8(五)照明控制系统9三、住宅照明设计10(一)照度计算10(二)灯具的选择及计算12致谢16参考文献:17内容摘要随着科学技术的不断发展及进步,人们已不再满足简单的照亮环境空间,而是希望通过科学的照明设计充分表达环境的文化、艺术特征,营造一个安全、舒适、高质量、高品位的环境。本文主要针对设计对象(某高校一栋教学办公大楼照明工程的设计)论述建筑电气技术的现状及今后的
2、发展趋势;电气照明技术的相关理论知识;电气照明设计的相关设计规范;照明设计相关的设计计算及设备的选择。其中重点阐述了依据相关设计规范进行的灯具选择,灯具布置,导线断路器的选择。最后总结了设计内容,并阐述了建筑电气设计新的发展方向智能建筑。围绕智能建筑的发展,介绍一些新兴技术在建筑电气设计中的运用,其中重点介绍了建筑电气照明新的发展趋势及相关照明智能控制的内容。关键词:建筑电气设计;照明设计;智能照明照明系统的设计及开发一、电气照明概述照明是人类文明的象征,在社会高度发达的今天,照明已几乎渗透到人类活动的所有领域。照明工作者需要使用最经济的手段、最科学的方法,为人类创造明亮舒适的环境,提高工作效
3、率,改善生活质量。随着科学技术的不断发展及进步,人们已不再满足简单的照亮环境空间,而是希望通过科学的照明设计充分表达环境的文化、艺术特征,营造一个安全、舒适、高质量、高品位的环境。这就需要从事科学照明设计工作的专业人才。电气照明设计必须遵循下列原则:(1)遵循有关标准,保证照明质量。 包括GB50034-92工业企业照明设计标准、GBJ133-90民用建筑照明设计标准及有关行业标准,满足人们的生活,保证视觉所需的照明质量(2)合理布置灯具,使用安全方便 灯具应合理布置,限制眩光,照明力度均匀,使视觉舒适,同时确保照明装置的合理装设,保证灯具使用安全,维护方便(3)照明装置应高效节能经济使用照明
4、装置应首选高效节能产品,但也要考虑经济使用,尽可能减少工程投资(4)及环境与谐,给建筑增辉 照明装置应及周围环境协调。在满足照度标准、照明质量及安全经济前提下,尽可能讲究艺术,给人以美感。电气照明设计主要包括照明的光照设计与照明的电气设计两大部分:(1)照明的光照设计包括照明方式与种类的选择、照度标准的确定、照明光源与灯具的选择及布置计算等。(2)照明的电气设计包括照明供电线路结线方案的确定、导线类型及截面的选掸、线路控制与保护装置的选择等。二、照明系统设计 (一)照明方式与种类1、照明方式的分类(1)照明方式可分为:一般照明、分区一般照明、局部照明与混合照明。 一般照明:指不考虑特殊局部的需
5、要,为照亮整个场地而设置的照明。 分区一般照明;指根据需要,提高特定区域照度的一般照明。 局部照明:指为满足某些部位(如工作面)的特殊需要而设置的照明。 混合照明:指一般照明及局部照明组成的照明。(2)照明方式的选择 当生产条件受到限制,工作地点附近不可能固定灯具而虚以采用混合照明,或者当工作位置密度不大采用混合照明不合理时,或者不需要考虑特殊局部的需要而使整个工作场所能获得均匀照度时,宜装设单一的较均匀的一般照明。 在同一照明场所内,当工作场所内某一部分需要高于一般照明的照度时,可采用分区一般照明。 对于照度要求较高,而工作场所内工作位置密度不大,并且要求光线照射方向能随意改变时,采用单一的
6、一般照明显然不合理,这种情况宜采用混合照明,即增设局部照明。2、照明种类照明种类按其功能可分为:正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、障碍照明、装饰照明与艺术照明等。(1)正常照明为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明。它起着满足人们基本视觉要求的功能,是照明设计中的主要照明。它一般可单独使用,也可及应急照明与值班照明同时使用,但控制线路必须分开。(2)应急照明在正常照明因事故熄灭后,供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照明称应急照明。它包括备用照明、安全照明与疏散照明三种。应急照明的设置原则,从安全角度考虑,应在较多的建筑内设置应急照明,而从经济的观点出发,只能在一些最需要的建
7、筑内设置。(3)值班照明在非工作时间供值班人员观察用的照明称为值班照明。可利用正常照明中能单独控制的一部分或应急照明的一部分或全部作为值班照明。(4)警卫照明用于警卫室内重点目标的照明称为警卫照明。可按警戒任务的需要,在警卫范围内装设,宜尽量及正常照明合用。(5)装饰照明为美化与装饰某一特定空间而设置的照明。装饰照明可以是正常照明或局部照明的一部分。以纯装饰为目的的照明,不兼作一般照明与局部照明。(6)艺术照明通过运用不同的灯具、不同的投光角度与不同的光色,制造出一种特定空间气氛的照明。(7)障碍照明:是为了保障飞机起飞与降落安全以及船舶航行安全而在机场周围高耸建筑物如烟囱、水塔上面以及航道两
8、侧建筑物规定部位装设的信号照明。 (二)照度标准 1、民用建筑照明照度一般规定民用建筑照明照度标准值应按以下系列分级:0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500与2000lx。照度标准值是指工作或生活场所参考平面上的平均照度值。在照明设计时,应根据光源的光通衰减,灯具积尘与房间表面污染引起照度值降低的程度,除以维护系数(详见表1中的维护系数)。表1 维护系数表环境污染特征工作房间或场所维护系数清洁住宅卧室、办公室、餐厅、阅览室、绘图室等一般商店营业厅、候车室、船室、影剧院观众厅等污染严重厨房2、民用建筑照度标准
9、民用建筑照明照度标准见表2。表2 办公建筑照明的照度标准值类别参考平面及其高度照度标准值(lx)低中高办公室、报告厅、会议室、接待室、陈列室、营业厅100150200有视觉显示屏的作业工作台水平面150200300设计室、绘图室、打字室实际工作面200300500装订、复印、晒图、档案室75100150值班室5075100门厅地面305075走廊、厕所地面152030楼梯间地面203050电梯前室地面305075注:有视觉显示屏的作业,屏幕上的垂直照度不应大于150lx。(三)照明电光源1、照明电光源 照明用灯种类繁多,外观各异。照明用灯由灯具与电光源两部分组成。电光源是照明灯的核心部分。根据
10、光的产生原理,电光源主要分为两大类。一类是以热辐射作为光辐射原理的电光源,包括白炽灯与卤钨灯,它们都是以钨丝为辐射体,通电后使之达到白炽温度,产生热辐射。这种光源称为热辐射光源,目前仍是重要的照明光源,生产数量极大。另一类是各种气体放电光源,它们主要以原子辐射形式产生光辐射。根据这些光源中气体的压力,又可分为低压气体放电光源与高压气体放电光源。图1 电光源的分类(1)白炽灯 凡是根据热辐射原理工作的光源都称为白炽灯。白炽灯是电流通过物体(乌丝)后加热,即热辐射而发光的灯泡,它是电光源中最早的一代灯泡,也是使用最广泛的灯泡。白炽灯的心脏是灯丝,灯泡通过抽真空,将灯丝通电,使它热到白炽程度,即会辐
11、射出可见光。家庭照明常用的白炽灯泡主要是普通灯泡及装饰灯泡两种。普通灯泡又有真空灯泡与充气灯泡之分。(灯泡内涂银白色涂料,可节能60%)白炽灯的优点: a、灯丝集中,接近点光源b、线路简单,不需要辅助器件c、环境条件宽,使用方便d、寿命及开关次数无关,e、通电发光迅速,即开即亮f、费用低,价格低廉g、调光容易,也不会干扰电视与收音。白炽灯的缺点: a、发光效率低b、发热温度高,热蒸发快c、寿命较短(1000小时)d、红外线成份高e、易受震动影响f、色温低,带黄色(2500K60W)g、耗能大,不利于节能。(2)荧光灯 荧光灯是室内照明应用最广的光源,被称为第二代光源,及白炽灯相比,具有光效高、
12、寿命长、光色与显色性都比较好等特点,因此在大部分场合取代了白炽灯。荧光灯主要有灯管与电极组成。荧光灯工作时,首先要使钨丝电极通电加热,温度约达到8001000,目的是使电极具备热电子发射的条件。电极上还涂有钡、钙等金属的氧化物,它们具有较低的逸出功,以便在较低的温度下就能产生热电子发射,因此这些氧化物又称为电子发射物质。通过启动附件,使两电极之间产生高的电压脉冲,并在此高压电场作用下,使电极发射电子。发射的电子在管中撞击汞蒸气中的汞原子,使之激发,在去激发时汞原子产生光辐射。荧光灯的寿命一般是指有效寿命,即荧光灯使用到光通量只有其额定光通量(即点燃100小时时的光通量)的70%时为止。国产普通
13、荧光灯的寿命约为30005000h。2、照明光源、灯具的选用(1)各种光电源指标各种光电源指标见表3表3 光电源指标光源种类额定功率范围(W)光效(LM/W)显色指数(Ra)色温(K)平均寿命(H)热辐射光源普通照明用白炽灯10-150095-992400-29001000-2000卤钨灯60-500014-3095-992800-33001500-2000气体放电光源普通直管型荧光灯4-20060-7060-72全系列6000-8000三基色荧光灯28-3293-10480-98全系列12000-15000紧凑型荧光灯5-5544-8780-85全系列5000-18000荧光高压汞灯50-1
14、00032-5535-403300-43005000-10000金属卤化物灯35-350052-13065-903000/4500/56005000-10000高压钠灯35-100064-14023/60/851950/2200/250012000-24000照标第条规定了照明设计时选择光源可依据的条件,即: 高度底于(4.5M)房间,如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间,宜选用细管径 (26MM)直管型三基色T8与T5荧光灯,不选用粗管径 (26MM)荧光灯(因其光效低、显色不足)及普通T8荧光灯(因其显色不足)。 商店营业厅宜选用紧凑型荧光灯及小功率(35W、70W)金属卤化物灯
15、高度较高(4.5M)的工业厂房,应采用金属卤化物灯或高压钠灯,亦可采用大功率细管荧光灯。高压钠灯主要是看显色指数能否达到照标要求。 为节约能源,室外照明可用金属卤化物灯或高压钠灯,室内公共、工业建筑的公共场所可用环型荧光灯或紧凑型荧光灯,在特殊情况下需采用白炽灯时,只能用100W以下白炽灯。此“特殊情况”是指照标第条规定的5种工作场所。(2)灯具选择条件灯具具有控制光源、保护光源、安全、美化环境等作用。设计时主要从其光学性能、光源种类、安装方式、照明场所的使用条件、经济性等方面综合考虑确定。灯具选择条件见表4表4 灯具选择室形指数灯具的最大允许距高比选择的灯具配光5-1.7(宽而矮的房间)宽配
16、光1.7-0.8(中等宽与高的房间)中配光0.8-0.5(窄而高的房间)窄配光 照标第4.1.3条规定在满足眩光限制与配光要求条件下,应选用效率高的灯具,规定了荧光灯具与高强气体放电灯具的最低效率值,以利于节能。满足眩光限制是指满足遮光角要求(照标第4.1.3条规定了直接型灯具的遮光角)与根据该场所的室形指数来选择配光种类。 照标第条规定了潮湿、有腐蚀性气体或蒸汽、高温、有尘埃、洁净、爆炸或火灾危险等九种特殊场所选用灯具的要求。(四)照明质量1、照度均匀度(1)办公室、阅览室等工作房间一般照明照度的均匀度,按最低照度及平均照度之比确定,其数值不宜小于0.7。(2)采用分区一般照明时,房间内的通
17、道与其它非工作区域,一般照明的照度值不宜低于工作面照度值的1/5。(3)局部照明及一般照明共用时,工作面上一般照明的照度值宜为总照度值的1/31/5,且不宜低于50lx。(4)在体育运动场地内的主要摄像方向上,垂直照度最小值及最大值之比不宜小于0.4,平均垂直照度及平均水平照度之比不宜小于0.25;场地水平照度最小值及最大值之比不宜小0.5;体育场所观众席的垂直照度不宜小于场地垂直照度的0.25。2、光源颜色(1)照明光源的颜色质量取决于光源本身的表现颜色及其显色性能。室内一般照明光源的颜色,根据其相关色温分为三类,其使用场所可依表5选取。表5 光源的颜色分类光源颜色分类相关色温(K)颜色特征
18、适 用 场 所 示 例3300暖居室、餐厅、宴会厅、多功能厅、四季厅(室内花园)、酒吧、咖啡厅、重点陈列室33005300中间教室、办公室、会议室、阅览室、一般营业厅、普通餐厅、一般休息厅、洗衣房5300冷设计室、计算机房(2)照明光源的显色分组及其适用场所可根据表6选取。在照明设计中应协调显色性要求及光源光效的关系。表6 照明用灯的显色组别显色分组一般显色指数(Ra)类属光源示例适用场所示例Ra80白炽灯、卤钨灯稀土节能荧光灯三基色荧光灯高显色高压钠灯美术展厅、化妆室、客室、餐厅、宴会厅、多功能厅、酒吧、咖啡厅、高级商店营业厅、手术室60Ra80荧光灯金属卤化物灯办公室、休息室、普通餐厅、厨
19、房、普通报告厅、教室、阅览室、自选商店、候车室、室外比赛场地40Ra60荧光高压汞灯行李房、库房、室外门廊Ra40高压钠灯辨色要求不高的库房、室外道路照明 注:金属卤化物灯中的镝灯可划在组(3)照明光源的颜色特征及室内表面的配色宜互相协调,以形成相应于房间功能要求的色彩环境。(4)工作房间表面反射比及照度比工作房间表面反射比及照度比见表7。表7 工作房间表面反射比及照度比表面名称反射比照度比顶棚墙面、隔断地面(五)照明控制系统正确的控制方式是实现舒适照明的有效手段,也是节能的有效措施。目前设计中常用的控制方式包括:跷板控制方式,断路器控制方式,定时控制方式,光电感应开关控制方式,智能控制器控制
20、方式等,下面对各种控制方式加以介绍。1、跷板开关控制方式跷板开关控制方式指的是以跷板开关控制一套活几套灯具的控制方式,这是采用得最多的控制方式,它可以配合设计者得要求随意布置,同一房间不同的出入口均需设置开关,单控开关用于在一处启闭照明。双控及多程开关用于楼梯及过道等场所,在上层下层或两端多处启闭照明。该控制方式线路繁琐,维护量大,线路损耗多,很难实现舒适照明。2、断路器控制方式该方式是以断路器(空气开关,交流接触器等)控制一组灯具得控制方式。此方式控制简单,投资小,线路简单,但由于控制的灯具较多,造成大量灯具同时开关,在节能方面效果很差,又很难满足特定环境下的照明要求,因此在智能化建筑中应谨
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