照明系统设计之一光照设计.docx
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照明系统设计之一光照设计
照明系统设计之一:
光照设计
1.2初步设计阶段考虑照明系统1.确定照明种类、灯具型式、照度标准;2.确定应急照明电源型式;3.确定照明线路型号的选择及敷设方式。
4.绘制照明灯具(包括应急照明及疏散照明)平面布置图,可以不连线;
施工图设计阶段1.绘制照明平面图:
标注灯具型号、容量、安装方式、标高,连接线路并标注回路编号、导线根数;2.确定应急照明电源型式;3.说明照明线路的选择及敷设方式;4.绘制照明配电盘系统图。
●照明设计标准
《建筑照明设计标准》(GB50034-2010)。
·全面规定了建筑物(包括工业、民用)内的照度标准、质量标准和节能标准。
·制定了6类建筑108个最常用房间或场所的照明功率密度(LPD)最大限值指标,作为强制性条文发布,对节能起了重要作用。
●照明光源和镇流器的能效标准
(1)制订了直管荧光灯(双端)、单端荧光灯、自镇流荧光灯、金卤灯、高压钠灯的能效限定值和节能评价值。
其值用流明每瓦(lm/W)表示;
规定的能效限定值是最低指标,必须达到才能生产、销售;
节能评价值是较高指标,达到此值可认定为节能产品。
(2)制订双端荧光灯、单端荧光灯、金卤灯、高压钠灯的镇流器的能效限定值和节能评价值。
●照明质量
1.眩光限制
·用灯具的遮光角来限制一定角度内的直射眩光
·用“统一眩光值”(UGR)来评价不舒适眩光
2.色温和相关色温(Tcp)
(1)色温含义:
用绝对温度来表示光源发光的颜色
(2)色温分级:
暖色(≤3300K);间色(3300K~5300K);冷色(>5300K)
(3)色温应用:
与室内环境相宜,与照度协调,通常情况要求:
低照度(约100~200lx以下)用暖色温,如卧室、咖啡室等
中照度(约200~750lx)用中色温,如办公、会议、教室等
高照度(约750~1000lx以上)用冷色温,如体育场馆
(4)存在问题:
大多数(如办公、教室等)应选用中色温,而当前过多地、不恰当地选用冷色温。
3.显色性
(1)表示在某种光源下观察对象颜色的真实程度(与天然光比较),用一般显色指数(Ra)衡量,Ra=100为最佳。
(2)标准要求:
按场所不同,要求不小于:
90,80,60,40,20。
对于有人经常停留和工作的场所,规定Ra>80。
对没有特别显色要求的工业场所,灯高大于6m时,可以降低要求。
●照明器材的选择
正确、合理选用照明器材是关系到照明系统的使用安全可靠、技术先进、运行经济、高效节能和创造良好的照明环境的重要因素。
照明器材主要包括光源、灯具和镇流器、控制器等。
1.照明光源选择
(1)选用原则:
1)发光效率高;2)显色性好,即显色指数高;3)使用寿命长;4)启点可靠、方便、快捷;5)性能价格比高。
(2)具体选用意见:
高度较低的工业场所、办公室、教室、医院、商场等无特殊装饰要求的,应使用直管荧光灯,不要用紧凑型荧光灯。
坚持直管荧光灯选用的四项原则:
三基色、细管径、大功率、中色温
●三基色:
稀土三基色荧光粉灯管的显色指数从57~75左右提高到85;光效有较大幅度提高(约高15%~30%),寿命延长(提高约50%)。
●细管径:
传统的T12灯管直径38mm,到上世纪70年代末推出T8管,直径26mm,光效提高10%,寿命更长;到90年代又研制了更细管径的T5管,直径16mm。
管径小,节省了汞和荧光灯用量,有利于环保;同时也节省了制灯材料,缩小了尺寸,有利于节能;小管径有利于提高灯具效率。
鉴于此,新标准明确规定应选用管径26mm及以下灯管。
按GB50034-2010规定,选用管径≤26的灯管,即T8或T5灯.
●大功率:
用36W比18W的初建费和年运行费都更低,因小功率灯管光效比较低。
因此对于办公室、教室、生产车间等,在满足照度均匀度条件下,应采用长度1200mm灯管(T8-36W,T5-28W),不应采用长度600mm灯管(T8-18W,T5-14W)。
●中色温:
一般照明照度多在300~750lx范围,用4000K左右中等色温更相宜,其光效也更高。
而高色温(>6000K)的灯管光效要低一些。
其他场合的光源选择:
1.灯具安装高度较高的场所适宜用金卤灯,也可用中显色高压钠灯;对于显色性要求高的场所,可以用陶瓷金卤灯(Ra>80);对于没有显色性要求的工业场所,可以用光效更高、寿命更长的高压钠灯(Ra>20)。
2.安装高度高,且不易维护的场所(如高厅堂、烟囱障碍灯、航标灯、桥的悬索灯等),宜选用高频无极荧光灯。
其主要特点是使用寿命长(达5~6万小时)。
同时,光效高(60~70lm/W),显色性好(Ra达80),起点快捷、可靠。
其他:
不应选用荧光高压汞灯:
金卤灯是在汞灯基础上发展的,其光效比汞灯约提高60%(400W为例),显色指数高,寿命更长,所以,新设计中不应再选用荧光高压汞灯,更不应选用光效更低的自镇流荧光高压汞灯。
限制热辐射光源(普通照明用白炽灯、卤钨灯)的应用:
其优点是显色性好,起点快速,便于调光;但由于光效低,寿命不长,所以要限制使用。
除要求调光(荧光灯也可调光)、开关频繁和暂短工作以及特殊装饰要求等场外,不应采用。
●灯具选择
(1)重视灯具防触电的新要求:
灯具防触电分类取消0类,只有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类灯具的新规定。
对于Ⅰ类灯具其外露导电部分应接PE线,这对设计、施工将是一个很大的变化。
(2)重视提高灯具效率和利用系数:
采取灯具效率高和维持率高的灯具,无特殊要求,应采用直接型灯具。
(3)配光合理:
与房间体型特征(室型指数RI)相适应,以有效提高光的利用系数。
一般说,房间的室形指数(RI)大,即大而低矮的房间,应选用宽配光灯具;而RI小,即小而高的房间,应选用窄配光灯具。
●镇流器选择
镇流器是一个耗能器件,同时对照明质量和电能质量有很大影响,因此,应给予关注。
1)荧光灯(紧凑型)镇流器:
按新国标不应选用传统电感镇流器,应按不同条件选用电子或节能电感型,两者各有其优点,但从发展看,电子镇流器以更好的能效、无频闪、无噪声、功率因数高等优势而获得更广的应用。
选用电子镇流器,宜用谐波含量低的L级产品,并且应对谐波含量,特别是三次谐波含量提出具体限值。
2)金卤灯和高压钠灯镇流器:
这两种灯同样开发了节能电感型和电子镇流器,其性能比较,和前述直管荧光灯镇流器比较差不多,不过有些金卤灯电子镇流器并不是高频电流,有的仅几百赫兹频率,仍存在频闪。
这两类灯一般功率较大,电子镇流器制造难度大,还要有一个稳定提高过程,需要在试用中总结经验,目前还以应用节能电感镇流器为主。
●照明控制
为了方便使用,为了节能,应重视照明控制设计。
应该按以下要求设计照明自动控制和手动开关:
(1)有利于利用天然光:
如办公室、教室、生产车间等接近窗和远离窗分组开关;走廊、楼梯间、厕所等按天然光有无或强弱分组就地开关或远控。
(2)有利于无人时自动关灯:
如旅馆客房、住宅楼梯间等,有条件时,延伸到个人办公室。
(3)便于管理,集中或自动定时开关灯:
如侯机、侯车、商场、体育场馆、剧场、展厅等公共建筑,办公楼、旅馆的公用场所。
(4)大房间应便于部分人或区段工作时能分组开关灯。
(5)有利于按工作需要合理分组开关灯:
如报告厅、多功能厅、电化教室等应满足靠近讲台暗光或关灯的要求。
●严格限制照明功率密度(LPD)值,提高照明能效
意义:
新标准规定了七类建筑的最常用、量大面广的房间或场所的LPD最大限值,并作为强制性条文(不包括住宅的LPD值)发布,对建筑照明领域内提高能效、节约能源有很重大的意义。
LPD值的计算:
LPD限值是规定一个房间或场所的照明功率密度最大允许值,设计中实际计算的LPD值不应超过标准规定值。
计算式如下:
W/m2
式中,P——单个光源的输入功率(含配套镇流器或变压器功耗),W;
PL——单个光源的额定功率,W;
PB——光源配套镇流器(或变压器)的功耗,W;
S——房间或场所的面积,m2。
设计中降低LPD值的措施
(1)首要的是提高光源的光效;
(2)降低镇流器功耗;
(3)提高利用系数UF,就是要选用效率高的灯具,以及和房间室形相适应的灯具配光,并注意合理提高房间顶棚、墙壁的反射比。
(4)合理确定照度标准值,设计中,计算照度尽量控制在标准值,不要超过110%。
●照明设计程序和应用(一般照明):
1.应逐个房间或场所按使用条件确定照度标准;
2.初选光源、灯具、镇流器的类型、规格;
3.计算平均照度,使之符合规定的照度标准值,并使计算照度偏差不超过±10%
4.计算LPD值,和规定的LPD值(现行值)对比,不超过规定即符合要求。
如果超过规定,应调整方案,至达到规定为止。
1.注意问题
不可将设计程序倒过来:
即将规定的LPD限值当作单位面积安装功率,倒推算出光源数量。
这样设计的结果是,虽符合LPD限值标准,但却不知道照度是多少?
有两种极端的状态:
一种是选用的光源等器材效率低,照度达不到标准,甚至相差甚远;另一种是选用了很高效的光源等器材,计算照度可能超过标准值很多,甚至可以超过50%~60%,这样就大大浪费了能源。
2.计算方法:
——用利用系数法计算灯具数量。
利用系数与灯具的光强分布(配光特性)、灯具的效率、灯具的悬挂高度、房间的大小及形状和室内各反射面的反射比等因素有关。
在设计计算时,只要知道了房间的空间特征和各表面反射比,即可从灯具的利用系数表中查得利用系数,从而计算出灯具的数量。
(1)室空间系数RCR
设房间的长度为l,宽度为w,顶棚空间高度为
,地板空间高度为
,室空间高度为
,若空间系数用RCR表示,则:
……
(1)
(2)有效空间反射比
……
(2)
式中
—顶棚空间开口面积(即实际顶棚面积或有效顶棚面积),
;
—顶棚空间的内表面面积(实际顶棚面积与顶棚空间部分墙面面积之和),
;
—顶棚空间内表面的平均反射比。
若第i块表面的面积为
,
是该表面的实际反射比,则:
……..(3)
(3)有效地板反射比
……(4)
式中
—地板空间开口面积(即实际地板面积或有效地板面积),
;
—地板空间的内表面面积(实际地板面积与地板空间部分墙面面积之和),
;
—地板空间内表面的平均反射比。
其值仍按式(3)计算。
(4)墙面平均反射比
………..(5)
式中
—室空间部分包括门窗在内的总面积,
;
—玻璃窗的面积,
;
—玻璃窗的反射比,常近似地取为0.1。
(注:
一般不计玻璃窗的影响)
(5)灯具的个数N
……....(6)
式中
—工作面上的平均照度,lx;(注:
查规范)
—每个灯具中光源的总光通量,lm;(注:
查所选灯具的说明)
U—利用系数;(根据实际的室空间系数RCR、有效顶棚反射比ρCC、墙面平均反射比
用内插法得出。
另外还要修正有效地板反射比
≠20%的影响)
A—工作面面积,
;
K—维护系数。
(注:
根据房间的污染特征,查规范、工具书)
●各类数据:
1.照明标准值:
各功能分区照度值按现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034—2010执行。
表1照度标准值(部分)
场所
参考平面及其高度
照度标准值(lx)
办公室
0.75m
300
会议室
0.75m
300
消防控制室
地面
300
变配电室
0.75m
200
泵房
地面
100
餐厅(旅馆)
0.75m
200
储藏室
地面
100
电梯前厅(高档)
地面
150
厕所
地面
150
走廊
地面
100
2.维护系数(查谢秀颖[电气照明技术P85,表4-1])
表2.维护系数
环境污染特征
工作房间或场所示例
维护系数
灯具擦洗次数(次/年)
清洁
办公室、阅览室、仪器仪表装配车间
0.8
2
一般
商店营业厅、影剧院观众厅
0.7
2
污染严重
铸工、锻工车间、厨房
0.6
3
室外
道路和广场
0.7
2
3.工作房间的表面反射比(查谢秀颖[电气照明技术P115,表5-3])
表3工作房间表面反射比
工作间表面
反射比
顶棚
0.6~0.8
墙面
0.3~0.7
地面
0.2~0.4
4.办公建筑照明功率密度值(注:
查规范)
表.4办公建筑照明功率密度值(部分)
房间或场所
照明功率密度(W/m2)
对应照度值(lx)
现行值
目标值
普通办公室
9
300
高档办公室、设计室
15
500
会议室
9
300
营业厅
11
300
文件整理、复印、发行室
9
300
档案室
7
200
●计算实例:
某办公室长7.8m,宽6.6m,高3.6m,照度标准值为300lx,安装高度为2.4m,工作面的高度为0.75m,灯具选用36W的T5高效双管荧光灯。
计算灯具的个数过程如下:
(1)求空间系数
(2)求有效空间反射比
a.求有效顶棚反射比
取
b.求有效地板反射比
取
c.求有效墙面反射比
(3)确定利用系数
a.
b.用直线内插法求利用系数
(4)确定维护系数
根据房间的污染特征:
(5)灯具的个数:
(注意:
3350lx为一个光源,即一个灯管的光通量)
(6)用功率密度法校验:
所以在满足国家照度标准的同时,也满足国家要求的节能标准。
所以在本办公室内可安装6盏36W的双管荧光灯.
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- 照明 系统 设计 之一 光照