园林供电设计.doc
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1、第七章 园林供电设计第一节 供电的基本概念一、交流电源在现代社会中,广泛应用着交流电。电能的产生、输配以及应用几乎都采用交流电。即使在某些场合需要使用直接电,也是通过整流设备将交流电变成直流电而使用。 大小和方向随时间作周期性变化的电压和电流分别称为交流电压和交流电流,统称为交流电。以交流电的形式产生电能或供给电能的设备,称为交流电源,如发电厂的发电机、公园内的配电变压器、配电盘的电源刀闸、室内的电源插座等等,都可以看作是用户的交流电源。我国规定电力标准频率为50Hz。频率、幅值相同而相位互差120的三个正弦电动势按照一定的方式联接而成的电源,并接上负载形成的三相电路,就称为三相交流电路。 图
2、7-1-1 三相发电机原理图图7-1-2 三相四线制供电三相交流电压是由三相发电机产生的。图7-1-1为三相发电机的原理图,它主要由电枢和磁极构成。 电枢是固定的,亦称为定子,而磁极是转动的,称为转子。在定子槽中放置了三个同样的线圈AX、BY和CZ,将三相绕组的起始端A、B、C分别引出三根导线,称为相线(又称火线),而把发电机的三相绕组的末端X、Y、Z联在一起,称为中性点,用N表示。由中性点引出一根导线称为中线(又称地线),这种由发电机引出四条输电线的供电方式,称为三相四线制供电方式。如图7-1-2。三相四线制供电的特点是可以得到两种不同的电压,一是相电压U,一为线电压U1,在数值上,线电压为
3、相电压的 3倍,即:U1= 3 U在三相低压供电系统中,最常采用的便是“380220V三相四线制供电”,即由这种供电制可以得到三相380V的线电压(多用于三相动力负载),也可以得到单相220V的相电压(多用于单相照明负载及单相用电器),这两种电压供给不同负载的需要。二、输配电概述工农业所需用的电能通常都是由发电厂供给的,而大中型发电厂一般都是建筑在蕴藏能源比较集中的地区,距离用电地区往往是几十公里、几百公里乃至1000km以上 发电厂、电力网和用电设备组成的统一整体称为电力系统。而电力网是电力系统的一部分,它包括变电所、配电所以及各种电压等级的电力线路。其中变、配电所是为了实现电能的经济输送以
4、及满足用电设备对供电质量的要求,以对发电机的端电压进行多次变换而进行电能接受、变换电压和分配电能的场所,根据任务不同,将低电压变为高电压称为升压变电所,它一般建在发电厂厂区内。而将高电压变换到合适的电压等级,则为降压变电所,它一般建在靠近电能用户的中心地点。 图7-1-3 从发电厂到用户的输配电过程示意图单纯用来接受和分配电能而不改变电压的场所称为配电所,它一般建在建筑物内部。 从发电厂到用户的输配电过程见图7-1-3。根据我国规定,交流电力网的额定电压等级有:220V、380V、3k V、6kV、lOk V、35k V、llOkV、220k V等。 习惯上把lkV及以上的电压称为高压,lkV
5、以下的称为低压,但需特别提出的是所谓低压只是相对高压而言,决不说明它对人身没有危险。 在我国的电力系统中,220kV以上电压等级都用于大电力系统的主干线,输送距离在几百公里;110kV的输送距离在lOOkm左右;35kV电压输送距离30km左右;而6lOkV为lOkm左右,一般城镇工业与民用用电均由380220伏三相四线制供电。三、配电变压器 变压器是把交流电压变高或变低的电气设备,其种类多,用途广泛,在此只介绍配电变压器。我们选用一台变压器时,最主要的是注意它的电压以及容量等参数。变压器的外壳一般均附有铭牌,上面标有变压器在额定工作状态下的性能指标。在使用变压器时,必须遵照铭牌上的规定,表7
6、-1-1为变压器实例。表7-1-1 变压器铭牌型号如:额定容量变压器在额定使用条件下的输出能力,以视在功率千伏安(kVA)计。三相变压器的额定容量是按标准规定为若干等级。额定电压变压器各绕组在空载时额定分接头下的电压值,以V(伏)或kV(千伏)表示。一般常用的变压器,其高压侧电压为6300、10000V等,而低压侧电压为230、400V等。额定电流表示变压器各绕组在额定负载下的电流值。以安培表示。在三相变压器中,一般指线电流。第二节 园林照明园林绿地(公园、小游园等)和工农业生产一样,需要用电。没有电,园林事业也是无法经营管理的。工农业以动力用电为主,建筑、街道等即多于照明用电为主。而园林绿地
7、用电,既要有动力电(如电动游艺设施、喷水池、喷灌以及电动机具等),又要有照明用电,但一般来说,园林用电中还是照明多于动力。 园林照明除了创造一个明亮的园林环境,满足夜间游园活动、节日庆祝活动以及保卫工作需要等功能要求之外,最重要的一点是园林照明与园景密切相关,是创造新园林景色的手段之一。近年来园内各地的溶洞游览、大型冰灯、各式灯会、各种灯光音乐喷泉;园外搞的“会跳舞的喷泉”、“声与光展览”等等均是突出地体现了园林用电的特点,并且也是充分和巧妙地利用园林照明等来创造出各种美丽的景色和意境。一、照明技术的基本知识有关光、光谱、光通量、发光强度、照度、亮度等光的物理性能,巴在有关课程中讲述,在此仅对
8、以下一些概念作一简单介绍。 色温 色温是电光源技术参数之一。光源的发光颜色与温度有关。当光源的发光颜色与黑体(指能吸收全部光能的物体)加热到某一温度所发出的颜色相同时的温度,就称为该光源的颜色温度,简称色温。用绝对温标K来表示。例如白炽灯的色温为24002900K;管型氙灯为55006000K。 显色性与显色指数 当某种光源的光照射到物体上时,所显现的色彩不完全一样,有一定的失真度。这种同一颜色的物体在具有不同光谱功率的光源照射下,显出不同的颜色的特性,就是光源的显色性,它通常用显色指数(Ra)来表示光源的显色性。显色指数越高,颜色失真越少,光源的显色性就越好。国际上规定参照光源的显色指数为1
9、00。常见光源的显色指数如表7-2-1所示。表7-2-1 常见光源的显色系数二、园林照明的方式和照明质量照明方式进行园林照明设计必须对照明方式有所了解,方能正确规划照明系统。其方式可分成下列3种。1.一般照明是不考虑局部的特殊需要,为整个被照场所而设置的照明。这种照明方式的一次投资少,照度均匀。2局部照明 对于景区(点)某一局部的照明。当局部地点需要高照度并对照度方向有要求时,宜采用局部照明,但在整个景(区)点不应只设局部照明而无一般照明。 3混合照明 由一般照明和局部照明共同组成的照明。在需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场合,宜采用混合照明。此时,一般照明照度按不低于混合照明总照度的51
10、0选取,且最低不低于20lx(勒克司)。 (二)照明质量 良好的视觉效果不仅是单纯地依靠充足的光通量,还需要有一定的光照质量要求。 1合理的照度 照度是决定物体明亮程度的间接指标。在一定范围内,照度增加,视觉能力也相应提高。表7-2-2示出了各类建筑物、道路、庭园等设施一般照明的推荐照度。表7-2-2 各类设施一般照明的推荐照度 2照明均匀度 游人置身园林环境中,如果有彼此亮度不相同的表面,当视觉从一个面转到另一个面时,眼睛被迫经过一个适应过程。当适应过程经常反复时,就会导致视觉的疲劳。在考虑园林照明中,除力图满足景色的需要外,还要注意周围环境中的亮度分布应力求均匀。3眩光限制眩光是影响照明质
11、量的主要特征。所谓眩光是指由于亮度分布不适当或亮度的变化幅度太大,或由于在时间上相继出现的亮度相差过大所造成的观看物体时感觉不适或视力减低的视觉条件。为防止眩光产生,常采用的方法是:注意照明灯具的最低悬挂高度;力求使照明光源来自优越方向;使用发光表面面积大、亮度低的灯具。三、电光源及其应用园林中常用照明光源在园林中常用的照明光源之主要特性、比较及适用场合列于表7-2-3中。表7-2-3 常用园林照明电光源主要特性比较及适用场合光源选择园林照明中,一般宜采用白炽灯、荧光灯或其他气体放电光源。但因频闪效应而影响视觉的场合,不宜采用气体放电光源。振动较大的场合,宜采用荧光高压贡灯或高压钠灯。在有高挂
12、条件又需要大面积照明的场所,宜采用金属卤化物灯,高压钠灯或长弧氙灯。当需要人工照明和天然采光相结合时,应使照明光源与天然光相协调。常选用色温在40004500K的荧光灯或其它气体放电光源。 同一种物体用不同颜色的光照在上面,在人们视觉上产生的效果是不同的。红、橙、黄、棕色给人以温暖的感觉,人们称之为“暖色光”,而蓝、青、绿、紫色则给人以寒冷的感觉,就称它为“冷色光”。光源发出光的颜色直接与人们的情趣喜、怒、哀、乐有关,这就是光源的颜色特性。这种用光的颜色特性“色调”,在园林中就显得更为重要,应尽力运用光的“色调”来创造一个优美的环境,或是各种有情趣的主题环境。如白炽灯用在绿地、花坛、花径照明,
13、能加重暖色,使之看上去更鲜艳。喷泉中,用各色白炽灯组成水下灯,和喷泉的水柱一起,在夜色下可构成各种光怪陆离、虚幻飘渺的效果,分外吸引游人。而高压钠灯等所发出的光线穿透能力强,在园林中常用于滨河路、河湖沿岸等及云雾多的风景区的照明。 部分光源的色调见表7-2-4。表7-2-4 常见光源色调在视野内具有色调对比时,可以在被观察物和背景之间适当造成色调对比,以提高识别能力,但此色调对比不宜过分强烈,以免引起视觉疲劳。我们在选择光源色调时还可考虑以下被照面的照明效果: (1)暖色能使人感觉距离近些,而冷色则使人感到距离加大,故暖色是前进色,冷色则是后退色。狭窄的空间宜选冷色里的明色,以造成宽敞、明亮的
14、感觉。 (2)暖色里的明色有柔软感,冷色里的明色有光滑感;暖色的物体看起来密度大些、重些和坚固些,而冷色则看起来轻一些。在同一色调中,暗色好似重些,明色好似轻些。在狭窄的空间宜选冷色里的明色,以造成宽敞、明亮的感觉。(3)一般红色、橙色有兴奋作用,而紫色则有抑制作用。 在使用节日彩灯时应力求环境效果和节能的统一。 灯具的选用 灯具的作用是固定光源,把光源发出的光通量分配到需要的方面、防止光源引起的眩光以及保护光源不受外力及外界潮湿气体的影响等。在园林中灯具的选择除考虑到便于安装维护外,更要考虑灯具的外形和周围园林环境相协调,使灯具能为园林景观增色。 (1)灯具分类 灯具若按结构分类可分为开启型
15、、闭合型、密封型及防爆型。而灯具按光通量在空间上、下半球的分布情况,又可分为直射型灯具、半直射型灯具、漫射型灯具、半反射型灯具、反射型灯具等。而直射型灯具又可分为广照型、均匀配光型、配照型、深照型和特深照型五种。详可见各种照明手册。 (2)灯具选用 灯具应根据使用环境条件、场地用途、光强分布、限制眩光等方面进行选择。在满足下述条件下,应选用效率高、维护检修方便的灯具。 在正常环境中,宜选用开启式灯具; 在潮湿或特别潮湿的场所可选用密闭型防水灯或带防水防尘密封式灯具。可按光强分布特性选择灯具。光强分布特性常用配光曲线表示。如灯具安装高度在6m及以下时,可采用深照型灯具;安装高度在615m时,可采
16、用直射型灯具;当灯具上方有需要观察的对象时,可采用漫射型灯具,对于大面积的绿地,可采用投光灯等高光强灯具。各类灯具形式多样,具体可参照有关照明灯具手册。四、公园、绿地的照明原则公园、绿地的室外照明,由于环境复杂,用途各异,变化多端,因而很难予以硬性规定,仅提出以下一般原则供参考。 1,不要泛泛设置照明措施,而应结合园林景观的特点,以能最充分体现其在灯光下的景观效果为原则来布置照明措施。 2关于灯光的方向和颜色的选择,应以能增加树木、灌木和花卉的美观为主要前提。如针叶树只在强光下才反映良好,一般只宜于采取暗影处理法。又如,阔叶树种白桦、垂柳、枫等等对泛光照明有良好的反映效果;白炽灯包括反射型,卤
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