电气照明系统设计论文.docx
《电气照明系统设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气照明系统设计论文.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电气照明系统设计论文
摘要
随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的不断出现，建筑电气所涉及的范围愈来愈广，所跨的学科也进一步加深加宽。
它已由单一的供配电、照明、防雷和接地，逐步发展成以近代物理学、电工学、机械电子学、光学、声学、自动控制、计算机技术等科学为基础的一门新兴学科。
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
Abstract
Withtheconstructiontechnologyrapiddevelopmentandthemodernizedconstructionunceasingappearance,thescopewhichtheconstructionelectricityinvolvesisincreasinglybroadandthisdisciplineisalsomuchdeeperandwider.Ithasbeenanewlyarisencoursefromprevioussinglepowerdistributionillumination,anti-radarandearthtonowsciencephysics,electricalengineering,mechanicalelectronics,optics,acoustics,automaticcontrol,computertechnologyandsoon.
Thethesismainlyaimingatthedesignobject（Electriclightingaboutteachingadministrationbuildingoffivefloors）elaboratesthepresentsituationoftheconstructionelectricitytechnologyandthenextdevelopmenttendencyandrelatestheoryknowledgeofElectriclightingtechnology,thecorrelationdesignstandardofElectriclightingdesignandIlluminationdesignrelatesdesigncalculationandequipmentchoice.Itisthemostimportanttoelaboratelampsandlanterns、thelampsandlanternsarrangementandalsothewirecircuitbreakerchoicebythecorrelationdesignstandardinthethesis.
Finally,thethesisconcludethedesigncontentsandelaboratethenewdevelopmentdirectionofconstructingtheelectricity–intelligentbuilding.Aroundthedevelopmentoftheintelligentbuilding,theusageofsomenewlyarisentechniquesarereferredintheconstructionelectricitydesign,mainlyintroducethenewdevelopmenttrendofthebuildingelectricityilluminationandthecontentsaboutlightingintelligentcontrol.
Keywords：
CivilBuildingIlluminationdesignIntelligencelighting
第一章绪论
建筑电气技术的发展，是随着建筑技术的发展、电气科技的发展而同步的。
尤其是随着信息技术的发展，如计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展，使建筑电气技术实现了飞跃性的发展。
改革开放以来，通过与国际上进行广泛的技术交流，国际上许多先进的新产品、新技术不断进入中国建筑市场，使建筑电气行业迈出了新的一步。
1．1建筑电气技术概述
建筑电气设计属于建筑装饰的范畴，而建筑装饰是建筑学的一个重要组成部分。
建筑学的任务是构想一个带有可用空间的立体并使其尽量的漂亮和实用。
早在十九世纪以前，建筑装饰是建筑学的代名词，大多数的建筑师认为，装饰是建筑艺术与单纯房屋设计的主要区别。
工业革命及其引发的变革扩展了建筑的内涵，现代建筑设计的概念取代了建筑装饰，这一情况一直延续到二十世纪七十年代。
现在，人们重新认识到建筑装饰在建筑的个性化、建筑传统的继承以及满足公众的社会心理需求等方面的意义。
随着我国改革开放和经济持续高速发展，为建筑装饰业带来了一次繁荣，大量的家庭居室和高楼大厦对新颖、美观、富于个性的装饰的需求，为其发展提供了极好的机遇。
随之建筑物电气技术也发生了巨大的变化。
为了满足使用功能与众多服务要求，必须在建筑物中设置空调设备、冷热源设备、通风设备、给水设备、排水设备、污水处理设备、变配电设备、应急供电设备、照明设备、电梯、电动扶梯、安全防范、信息通信等建筑设备，这些建筑设备的数量庞大，分布区域广，不仅需要提供安全可靠的电源，更需要对成千上万的参数进行实时监视与控制。
由此可见，随着人类社会文明的进步，建筑物中电气设备的应用内容越来越多，关联的学科领域不仅门类众多，而且逐步衍生了一门与应用对象（建筑物）紧密结合、具有学科交叉特征的技术——建筑电气技术。
早在八十年代，中国建筑学术界就意识到建筑电气已不再是一个依附于土建工程的简单配套工作，而是应有其特殊地位的独立工种，向当时的国家建设局申请成立建筑电气专业组织，并得到核准。
1992年，建设部颁布了《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16—92），同年国家技术质量监督局颁布了国家标准《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303—20）。
1992年起，国际电工委员会IEC发布了《建筑物电气装置》（IEC60364）的第1—7部分标准。
至此，建筑电气不仅在技术进步上完成了它的成长历程，而且已得到行业、教育界及政府的认可。
1．2建筑电气技术的内涵
建筑电气技术虽然是随着建筑业的发展而形成的，但是它具有现代电气工程的鲜明特征与内涵，在沿着电气工程应用道路上，综合了电工技术、电子技术、控制技术与信息技术。
在一些电气设备与应用中是如此，在近年来发展迅速的智能建筑中更是如此。
在现代建筑电气设备中，已经无法简单地将其划为电工类、电子类、控制类或信息类设备了。
以建筑物的供电为例，在变电站高低压开关柜中的智能断路器里设有微处理器，以测控供电回路状态，同时整个供电系统中的断路器和其它设备构成一个计算机网络，以形成数字化的能源控制系统对整个供电系统的运行状态进行实时监视、负荷调控以及综合管理。
因此建筑物的供电系统已不是单纯的强电设备，而是综合了电工、电子、控制与信息技术的应用系统。
建筑物中有70％的负荷是以电动机拖动的动力设备，其中风机、水泵、电梯与冷冻机组等设备往往需调节转速以取得最佳的工作状态以实现节能，因此配电与动力控制中采用的变频器约占电动机负荷的25％~35％。
由于大多数建筑设备是多台设备构成一个系统，如冷冻水系统（由多台水泵、冷冻机组、调节阀等组成），其中每台设备的运行状态影响着系统的工作，而每台设备的运行状态又受到系统中其他设备工作参数的干扰。
所以，这些设备采用的变频器不仅要能实现反馈控制，而且需要有通信接口提供变频器全部的运行数据，受到上级管理系统的监控与协调。
就此而言，亦是电工、电子、控制与信息技术的综合应用才能满足建筑物对电气设备的要求。
同时，为了满足人们通信与信息服务的需要，在建筑物中设置了电话、电视及计算机网络系统等数字化设备，这些设备与系统往往受到如雷电、电火花、电网瞬变、高次谐波等各种电磁脉冲的干扰，因此在建筑电气工程中更要精心处理防雷、接地、静电泄放、屏蔽、滤波及布线等技术措施。
虽然通信与信息系统均为数字化弱电设备，但在工程中的问题，需要以电气工程中最基础的电磁兼容技术来解决。
总之，建筑电气是以电工技术、电子技术、控制技术与信息技术为基础的综合应用技术。
1．3建筑电气的产业链形成
随着中国城市化进程的加快.全国的基本建设规模不断增大，北京市2008年的奥运会与上海市2010年的世博会，大大刺激了建筑业发展，智能建筑与智能住宅小区更成为建筑业的精品。
在工业建筑物、民用建筑物、军事建筑物与市政建筑物中的电气设备投资已从上一世纪80年代总投资的7％~16％，增长到总投资的10%~18％，并且还在不断上升。
与此同时，市场中的各类建筑电气设备：
供配电、照明、控制、火灾自动报警、通信、广播、电视、楼宇自动控制、安全防范、防雷等，不仅引进了大量国外先进技术与产品，也推出了一定数量具有自主知识产权的产品。
建筑电气设备的民族企业稳定成长。
1．4建筑电气技术的发展趋势
随着技术的进步，人们对工作与生活的环境要求不断地提高，建筑物的功能与相应的标准也逐步提升。
建筑电气技术作为现代建设技术的核心，面临着新的挑战。
近年来，在城市建设与管理中提出了许多重大课题，对于建筑电气技术的发展有着重大的意义.城市的规模越来越大，建筑群的功能特征日趋明显，出现了中央商务区CBD（CenterBusinessDistrict）、休闲商务区RBD、工业园区、行政中心区、经济开发区、住宅小区等区域，现代城市管理必须采用信息化手段对这些区域的建筑群与建筑设备进行综合管理，这是对建筑电气技术提出的深刻课题。
同时，美国“911”事件之后，建筑物的防灾、减灾及安全问题凸现，建筑物中的消防、安防、防灾等电子设备及应急供电设备已是不可缺少的装备。
智能化成为建筑电气的一个重要趋势。
在可持续发展的国策指导下，“绿色建筑”已不仅是时尚的口号，而是在建设、运行过程中充分注重节能与环保的新标准。
在“绿色建筑”中，电气设备材料选择需考虑问题多了，如采用低损耗的铁磁材料制造电机与变压器，采用低烟、无卤的绝缘材料，采用高效的光源等。
电气工程的设计趋于复杂化，不仅要满足建筑物对信息流与能源流的分配与控制，而且要采用智能化与信息化的技术实现各种节能控制与优化管理，进而为整个区域的建筑群综合事务管理提供技术基础。
现代建筑电气技术综合应用了电工、电子、控制与信息技术，不仅在理论上成为电气工程领域的重要分支，而且已构成一条较为成熟的产业链，建筑电气的设备制造、工程设计及实施均形成了广阔的市场。
智能化、绿色化与数字化将是现代建筑电气技术发展的趋势。
第二章电气设计概述
强点系统设计：
建筑强电包括变配电、输电线路、电力、照明、防雷接地、电气信号以及自动控制等。
电力系统是由发电厂、配电所、输电线路、以及电设备组成的整体。
各部分的功能是不同的。
由发、供电设备组成的电力系统比孤立的发供电设备对用户供电有明显的优越性。
电气设备都应在额定电压下使用，电压过高或过低，对电气设备都不利，所以设备的使用电压只允许偏离其额定电压值的5%。
考虑到变压器内阻抗有压降以及线路上有电压损失，所以规定变压器副边的额定电压应比由它送电的电网额定电压高出5%~10%。
变配电所的电气接线，按其作用的不同分为主接线和副接线。
一次接线图是表示电能传送和分配的接线图，凡是接在一次接线中的设备称为一次设备。
根据对供电可靠性要求的不同，以及断电将带来的损失和影响的大小，电力负荷分为三级:
一级负荷、二级负荷、三级负荷对供电电源的要求是明显不同的。
照明方面，民用建筑中电气照明的光源和灯具，应根据使用场所和环境要求等进行选择和布置。
照明方式应于整个建筑的结构协调和配合，综合运用各种照明方式。
民用建筑的电气照明设计，一般应根据有关要求和设计程序进行，最终设计应绘制出电气照明的正式施工图纸，列出有关材料表，提供必要的概算等。
建筑电气还应考虑建筑物的防雷接地，电子设备的接地分为屏蔽接地，等电位接地，逻辑接地，功率接地和安全接地等。
根据雷电破坏作用的不同，雷电可分为直击雷，感应雷和雷电波入侵三种，对于不同的雷电，根据防雷要求的不同必须采用不同的防雷措施。
防雷装置有接闪器，引下线和接地装置三部分组成，接闪器有避雷针，避雷线，避雷带，避雷网等。
防雷装置的防雷保护有一定的范围，高层建筑物的防雷除了防直击雷还必须防侧击雷，其防雷措施不仅要在顶部装置避雷网，而且要沿建筑物的四周设置避雷带和均压环，使整个建筑物造成一个整体避雷网，以提高对建筑物的防雷效果。
第三章照明系统设计
3．1照明设计标准
电气照明设计除了执行《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92外，尚应符合现行的《民用建筑照明设计标准》的规定。
3．1．1照明方式和照明种类
一、照明方式可分为一般照明、分区一般照明和局部照明，其适用原则应符合下列规定：
1．不固定或不适合装设局部照明的场所，应设置一般照明；
2．要求较高照度的场所，宜设置分区一般照明；
3．一般照明或分区一般照明不能满足要求的场所，应增设局部照明；
4．所有的工作房间不应只设局部照明。
二、照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。
应急照明可包括疏散照明、安全照明和备用照明。
三、应急照明的照度和设置应符合下列规定：
1．疏散照明的地面水平照度不宜低于0.5lx；
2．工作场所内安全照明的照度不宜低于该场所一般照明照度的5％;
3．备用照明（不包括消防控制室、消防水泵房、配电室和自备发电机房等场所的照度不宜低于一般照明照度的10%；
4．影院、剧场、体育馆和多功能礼堂等场所的安全出口和疏散出口应装设指示灯。
四、值班照明可利用正常照明中能单独控制的一部分或全部。
五、高层建筑物和构筑物应装设航空障碍标志（信号）照明，并应执行民航和交通部门的规定。
六、有警戒任务的场所，应根据警戒范围的需要装设警卫照明。
3．1．2光源和灯具
一、民用建筑照明中无特殊要求的场所，宜采用光效高的光源和效率高的灯具。
二、开关频繁，要求瞬时启动和连续调光等场所，宜采用白炽灯和卤钨灯光源。
三、高大空间场所的照明，应选用高光强气体放电灯。
四、大型仓库应采用标有符号的防燃灯具，其光源应选用高光强气体放电灯。
五、应急照明必须选用能瞬时启动的光源，当应急照明作为正常照明的一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明可选用其它光源。
六、在潮湿场所，应采用防潮防水的密闭型灯具。
在可能受水滴浸蚀的场所，宜选用带防水灯头的开启式灯具。
3．2照明质量
3．2．1照度均匀度
一、办公室、阅览室等工作房间一般照明照度的均匀度，按最低照度与平均照度之比确定，其数值不宜小于0.7。
二、采用分区一般照明时，房间内的通道和其它非工作区域，一般照明的照度值不宜低于工作面照度值的1/5。
三、局部照明与一般照明共用时，工作面上一般照明的照度值宜为总照度值的1/3～1/5，且不宜低于50lx。
四、在体育运动场地内的主要摄像方向上，垂直照度最小值与最大值之比不宜小于0.4，平均垂直照度与平均水平照度之比不宜小于0.25；场地水平照度最小值与最大值之比不宜小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。
3．2．2光源颜色
一、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3-1选取。
表3－1光源的颜色分类
光源颜色分类
相关色温（K）
颜色特征
适用场所示例
Ⅰ
〈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
Ⅱ
3300~5300
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
Ⅲ
〉5300
冷
设计室、计算机房
二、照明光源的显色分组及其适用场所可根据表3-2选取。
在照明设计中应协调显色性要求与光源光效的关系。
表3－2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
Ⅰ
Ra≥80
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
Ⅱ
60≤Ra＜80
荧光灯
金属卤化物灯
办公室、休息室、普通餐厅、厨房、普通报告厅、教室、阅览室、自选商店、候车室、室外比赛场地
Ⅲ
40≤Ra＜60
荧光高压汞灯
行李房、库房、室外门廊
Ⅳ
Ra＜40
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Ⅰ组
三、照明光源的颜色特征与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。
四、工作房间表面反射比与照度比（见表3－3）。
表3－3工作房间表面反射比与照度比
表面名称
反射比
照度比
顶棚
0.7~0.8
0.25~0.9
墙面、隔断
0.5~0.7
0.4~0.8
地面
0.2~0.4
0.7~1.0
3．2．3眩光限制
一、在设计一般照明时，应根据视觉工作环境特点和眩光程度，合理确定对直接眩光限制的质量等级。
直接眩光限制的质量等级见表3－4。
二、室内一般照明直接眩光的限制，应从光源亮度、光源和灯具的表观面积、背景亮度以及灯具位置等因素综合进行考虑。
表3－4直接眩光限制的质量等级
眩光限制质量等级
眩光程度
视觉要求和场所示例
Ⅰ
高质量
无眩光感
视觉要求特殊的高质量照明房间，如手术室、计算机房、绘图室
Ⅱ
中等质量
有轻微眩光感
视觉要求一般的作业且工作人员有一定程度的流动性或要求注意力集中，如会议室、营业厅、餐厅、观众厅、休息厅、候车厅、厨房、普通教室、普通阅览室、普通办公室
Ⅲ
较低质量
有眩光感
视觉要求和注意力集中程度较低的作业，工作人员在有限的区域内频繁走动或不是由同一批人连续使用的照明场所如室内通道、仓库
3．3照明方式和种类
3．3．1照明方式
照明器按其布局方式或使用功能而构成的基本形式，称为照明方式。
它分为一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明四种。
㈠一般照明
为使整个照明场地获得均匀明亮的水平照度，使用照明器在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。
㈡分区一般照明
根据需要提高特定区域照度的一般照明称为分区一般照明。
根据工作面布置的实际情况，将照明器集中或分区集中均匀地布置在工作区上方，使室内不同被照面上产生不同的照度，可以有效地节约能源。
㈢局部照明
以满足照明范围内某些部位的特殊需要而设置的照明称为局部照明。
它仅限于照亮一个有限的工作区，通常采用从最适宜的方向装设台灯、射灯或反射型灯泡。
其优点是灵活、方便、节电，能有效地突出重点。
㈣混合照明
由一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明。
其实质是在一般照明的基础上，在另外需要提供特殊照明的局部，采用局部照明。
3．3．2照明种类
照明种类分为：
正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、障碍照明、装饰照明和艺术照明等。
㈠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，也可与应急照明和值班照明同时使用，但控制线路必须分开。
㈡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、安全照明和疏散照明三种。
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筑内设置。
㈢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。
㈣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，宜尽量与正常照明合用。
㈤装饰照明
为美化和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，不兼作一般照明和局部照明。
㈥艺术照明
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。
3．4照明设计的步骤
一、针对各种功能照明场所的视觉工作要求以及室内环境情况确定设计照度，使得在该室内进行的各项工作和活动能够舒适自如地进行，并且能够持久而无不舒适感。
同时，应注意各房间亮度的平衡。
对于较小房间可采用均匀照度，而对于较大房间如果只在中间设一个顶灯，就会使人感到房间变小，如果在墙上增加适量壁灯，就可以消除这种感觉。
二、根据室内装饰的色彩对配光和光色的要求选择电光源和灯具。
如果室内装饰色调以红、黄等暖色调为主，则应选择色温较低的光源（如白炽灯），配合一定形式的花灯，产生迷离的散射光线，增加温暖华丽的气氛。
在确定光色和照射强度时，还应能够正确显示织物材料表面、壁画、挂画、室内色彩和地毯图案等，这里除了要注意电光源的显色性，必要时设置一些射灯，对一些点景物件进行提醒照明。
三、选择照明方式和布置灯具的方案，使室内照明场所形成理想的光照环境。
光的照射要利于表现室内结构的轮廓、空间、层次以及室内家具的主体形象。
首先确定一种作为普通照明的方案，取得一定的照度，能够满足一定的活动要求；然后针对局部不同的功能要求，选择各种照度和光色以及灯具形式的局部照明。
四、按照最后确定的总体布灯方案，验算室内的照度值，必要时也可在安装完毕后，进行实地测量。
五、确定照明控制方案和配电系统。
设置各种电气插座，并留有一定的富裕度。
有关规定指出在室内的任何地方距墙壁插座的距离不超过1.5m，这是根据家用电器的附带电源线一般为1.5m左右长而定的。
六、计算各支线和支干线的电流。
选定导线型号和截面，穿线保护管的材质和管径。
必要时进行电压损失校核。
七、选择开关、保护电器和计量装置的规格和型号。
八、绘制照明施工图。
如果在施工中有所变更，应及时落实在图上，以便最后装修完毕绘制电气竣工图。
便于以后使用功能再次改变时参考。
3．5照明电光源
照明用灯种类繁多，外观各异。
照明用灯由灯具和电光源两部分组成。
电光源是照明灯的核心部分。
3．5．1电光源的分类
根据光的产生原理，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，包括白炽灯和卤钨灯，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
升级会员 