建筑節(jié)能原理與技術(shù)9―照明課件

建筑節(jié)能原理與技術(shù)（9）

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程系標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容總體概述點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容8.1概述1）照明—指最先進的現(xiàn)代照明方式，他是由電能轉(zhuǎn)換為可見光能而發(fā)出光亮。2）電氣照明：電光源和照明器具。電光源：指發(fā)光的器件如燈泡、燈管等，是照明節(jié)電的主要器件。照明器具：包括引線、燈頭、插座、燈罩、補償器、控制器等。3）照明設(shè)備是生產(chǎn)、生活中使用最為廣泛的一種用電設(shè)備。我國照明耗電占全國總發(fā)電量的10%-12%。照明耗電約為三峽年發(fā)電（840億千瓦時）的2倍。4）綠色照明：

1991年美國環(huán)保局提出8建筑照明節(jié)能8.2照明的基本知識和照明器的特性1照明的基本知識（1）光與光源光：以電磁波（電磁輻射）形式傳播的一種能量。電光源：電能轉(zhuǎn)化為光的裝置，如燈泡、燈管。根據(jù)輻射波長分為：白色光源和單色光源。（2）可見光：波普中，波長在380-780nm的電磁波，作用于人眼能產(chǎn)生視覺，這部分電磁波為可見光，在可見光區(qū)域內(nèi)，波長不同，引起的顏色感覺不同。由小到大：紫、藍、青、綠、黃、橙、紅。2電照明技術(shù)的主要參數(shù)白熾燈60W620Lm緊湊型熒光燈11W2U580Lm直管熒光燈

30W1720Lm高壓鈉燈

100W8500Lm高壓汞燈

250W11025Lm金鹵燈

400W44000Lm（1）光通量單位時間內(nèi)光源向周圍空間輻射出可見光的能量，單位lm，流明。（2）照度

照度（lx）活動場所3040W白熾燈1米處（0.2~1）x105晴天中午太陽直射0.2無云滿月夜晚（8~12）x103陰天室外100流通場所300粗加工工廠,演講場所500實驗室,電腦房,超級市場,中等類型工廠750普通辦公室,電子工廠1000畫圖室,精密工廠30，000影劇院的投影光束照度流明面積(m2)單位面積上接到的光通量，單位lx，勒克斯，1Lx=1Lm/m2（3）亮度發(fā)光體在給定方向單位投影面積上的發(fā)光強度，單位nt，尼脫，sb，煕提；測定：以視力方位的發(fā)光表面所反射的光度和發(fā)光表面的能見部分的大小之比來測定。亮度sb場所0.5無云晴空的平均亮度0.740W熒光燈的表面亮度400白熾燈的燈絲亮度20萬太陽的亮度（4）電光源發(fā)光效率-光效（最重要的參數(shù)）電光源產(chǎn)生的光通量與消耗功率之比，光源將電能轉(zhuǎn)化為可見光的效率，單位lm/W，流明/瓦。綜合光效：光源的光通量與組成光源的照明電路（含光源、鎮(zhèn)流器）所消耗的功率之比。（5）發(fā)光強度-光強

光源在某一特定方向上單位立體角度內(nèi)（每球面度內(nèi)）輻射的光通量，單位cd，坎德拉。（6）頻閃效應(yīng)

指光通變化使人視覺產(chǎn)生的閃爍感。（7）色溫當(dāng)光源的發(fā)光顏色與把黑體（能全部吸收光能的物體）加熱到某一溫度，黑體所輻射的光色相同（對于氣體放電等為相似）時，該溫度為光源的色溫，單位K，開爾文，與光源的實際溫度無關(guān)，是燈光給你直觀感覺的度量。（8）光源壽命通常分：有效壽命和平均壽命有效壽命：燈開始亮，至燈的光通量衰減到額定光通量的某一百分比時的時間，單位為小時，通常規(guī)定為70%-80%之間。平均壽命：一組實驗樣燈，從點亮到50%的燈失效的時間，單位為小時。（9）顯色指數(shù)光源照在物體后，與參照光源相比（一般以日光或接近日光的人工光源為參照光源）對顏色相符程度的度量參數(shù)，是衡量光源顯色性優(yōu)劣或在視覺上失真程度的指數(shù)。單位Ra，越小，色差越大，顯色性越差。國際照明委員會-顯色性等級標(biāo)準(zhǔn)顯色性組別優(yōu)良中差顯色指數(shù)范圍80~10060~7940~5920~393照明器的特性

照明器：指電光源和燈具合在一起的總稱。燈具的作用：固定光源，將光能合理分配，防止眩光和外力、潮濕及有害氣體的影響。照明器的基本特性：光強分布曲線、保護角、照明器效率。光強分布曲線：以角度為自變量的函數(shù)曲線。深照型：保護角大，直接照射面積小，高大廠房高速公路等照度要求較高。中照型：直接照射面積較大，一般室內(nèi)照明。廣照型：照射面大，照度要求低，樓道、廁所等。保護角-遮光角：用于衡量燈具為了防止眩光而遮住光源直射范圍的大小。照明器效率：照明器輻射的光通量與光源光通量之比，是燈具光源將電能轉(zhuǎn)換成光能的利用程度。8.3照明器的合理選用

選用照明器應(yīng)從照明器效率、發(fā)光效率、顯色性、壽命和投資等方面綜合考慮。1電光源的合理選用（1）電光源的種類與特性

按電光轉(zhuǎn)換機理：熱輻射光源、氣體放電光源。

（2）熱輻射光源

原理：依靠電流通過燈絲發(fā)熱到白熾程度而發(fā)光的電光源。

①白熾燈：使用最早的一種熱輻射型電光源，優(yōu)點：顯色性好、光譜連續(xù)、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、價格低廉、使用方便。缺點：能量轉(zhuǎn)換效率低即10％左右可轉(zhuǎn)化為光能，發(fā)光效率低、使用壽命短。替代品：涂白白熾燈：發(fā)光效率提高5%；氪氣白熾燈：發(fā)光效率提高10%，壽命延長一倍；紅外反射膜白熾燈：節(jié)電1/3以上。②鹵鎢燈-改進型白熾燈燈泡內(nèi)含有鹵化物，形成鹵鎢再循環(huán)，防止鎢沉淀，降低燈絲老化程度。鹵鎢燈把10－12％的電能轉(zhuǎn)變成光，功率可以做到1000W以上。小功率20—100W可以做成射燈。優(yōu)點：發(fā)光效率提高30%、壽命延長3倍、體積小、功率集中、光通穩(wěn)定、光色好。缺點：對電壓波動比較敏感。使用場所：演播室、舞臺、展示廳、商業(yè)櫥窗、汽車和飛機照明、影視拍攝現(xiàn)場。（3）氣體放電光源原理：電極在電場作用下，電流通過一種或幾種氣體或金屬蒸氣而發(fā)光的電光源。帶有鎮(zhèn)流器（諧波污染），啟輝器。熒光燈既可使用電感鎮(zhèn)流器也可用電子鎮(zhèn)流器，高氣壓放電燈主要使用電感鎮(zhèn)流器。優(yōu)點：比熱輻射光源發(fā)光效率高缺點：汞等重金屬污染。按充氣壓力：低壓氣體放電燈—熒光燈、低壓鈉燈；高壓氣體放電燈—高壓汞燈、高壓鈉燈。

①熒光燈：又稱日光燈優(yōu)點：發(fā)光效率高，為普通白熾燈的3倍，壽命是普通白熾燈的4倍。而且燈壁溫度低，發(fā)光比較均勻柔和，結(jié)構(gòu)簡單，光源性能好。比白熾燈節(jié)電75%~83%。缺點：含汞，普通電感鎮(zhèn)流器功率因數(shù)低，有頻閃效應(yīng)使用場所：僅次于白熾燈，住宅、辦公、教學(xué)、商城、賓館、車間、醫(yī)院、展示廳等，是替代低效白熾燈的主要燈種粗管燈—普通直管燈；細管燈—替代普通直管燈；T8比T12節(jié)電10%-20%，T5比T8節(jié)電20%-30%.②緊湊型熒光燈優(yōu)點：鎮(zhèn)流器和燈管一體化，顯色性好，改善頻閃效應(yīng)，兼有白熾燈和熒光燈的主要優(yōu)點，可直接安裝白熾燈燈頭上，比白熾燈節(jié)電77%~86%，最理想的替代品。使用場所：住宅，辦公等我國常把配上電子鎮(zhèn)流器的緊湊型熒光燈稱為電子節(jié)能燈。③高壓汞燈優(yōu)點：發(fā)光效率與普通熒光燈差不多，壽命比較長，功率大；缺點：顯色性差，發(fā)出藍綠色光，缺少紅色成分，除照在綠色物體上外，其他多呈灰暗色，不能瞬時啟動。使用場所：多用在高照度場所，高大廠房、體育館、倉庫貨棧、廣場、車站、公路街道、碼頭等公共場合。④金屬鹵化物燈在高壓汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展而來。優(yōu)點：發(fā)光效率比高壓汞燈高，顯色性比較好，壽命比較長，加入不同鹵化物可發(fā)出不同光色。比白熾燈節(jié)電80%-88%缺點：不能瞬時啟動，有位置朝向要求。使用場所：可替代高壓汞燈，還可用在要求顯色性好的展示廳、美術(shù)館、大型公園、賓館酒樓的室內(nèi)照明等。⑤高壓鈉燈

光是金黃色，是目前電光源中發(fā)光效率很高的一種。優(yōu)點：發(fā)光效率比高壓汞燈高1倍，光通量大，透霧性強，光色柔和，壽命比高壓汞燈長。比白熾燈節(jié)電75%-87%。缺點：顯色性差，但已有新型替代品。使用場所：用于在對光色要求低的場所。道路、鐵道、碼頭、車站、廣場、大橋等，某些廠房、體育館等地方宜被采用。在許多場合，可替代高壓汞燈來節(jié)約用電。⑥低壓鈉燈玻璃外殼內(nèi)涂以紅外線反射膜。優(yōu)點：光衰較小和發(fā)光效率很高的電光源，發(fā)出單色黃光，透霧性好，光線柔和，眩光小。缺點：顯色性差，點燃時不易移動和頻繁開閉。替代高壓汞燈。使用場所：對光色要求差的場合，如道路照明。⑦LED燈-發(fā)光二極管（目前最有前途）特點：

電壓低：一般DC3-24V能耗?。簡误wLED的功率一般在0.05～5W壽命長：可超過100,000小時可靠、耐用：沒有鎢絲、玻殼等易損部件應(yīng)用多變：體積小、便于造型環(huán)保：無污染、全固態(tài)、其廢物不含汞控制靈活：通過控制電路很容易調(diào)控亮度，實現(xiàn)多樣的動態(tài)變化效果缺點：顯色指數(shù)低、單體功率低、光照距離短、易出現(xiàn)黃圈問題（光斑）、散熱、需配交-直變壓器、價格貴⑧高頻無極燈（低頻無極燈形狀差不多）-新型光源它是采用熒光燈氣體放電和高頻電磁感應(yīng)兩個原理結(jié)合的一種新型光源，主要由高頻發(fā)生器、功率耦合器和玻璃泡殼三部分組成。無極燈產(chǎn)品優(yōu)點：1）無極燈泡內(nèi)無燈絲、無電極，壽命達60000小時以上。2）發(fā)光效率高，比高壓鈉燈、高壓汞燈節(jié)能50%以上。3）顯色指數(shù)達80以上，顯色性好。4）寬電壓工作，電壓在165V-255V可正常工作。5）工作頻率為2.65MHz，安全沒有頻閃效應(yīng)。6）光衰小，20000小時后光通維持率可達80%。7）瞬時啟動再啟動時間均小于0.5秒。8）啟動溫度低，適應(yīng)溫度范圍大，零下40度，均可正常啟動和工作。9）功率因數(shù)可高達0.95以上。10）安全可靠性，綠色環(huán)保、真正實現(xiàn)免維護、免更換。缺點：造價高，有電磁干擾。使用場所：需要長時間照明和燈具更換困難的場所，道路，隧道，廠房等。⑨光導(dǎo)纖維由于光源可離被照明場所較遠,因此其可具有無紫外、紅外、電磁、電火花等，適合博物館、火災(zāi)爆炸、人體內(nèi)窺等特別場所。但造價較高。⑩氙燈—小太陽之稱優(yōu)點：光譜連續(xù)，光色好，與太陽非常接近，功率大，光效較高。缺點：價格貴。使用場所：車站、廣場、機場、港口、體育館和施工工地等大型場所。（4）電光源的技術(shù)特性參數(shù)主要參數(shù)：發(fā)光效率、光源壽期、光源顏色、有關(guān)的電氣性能。①發(fā)光效率-光效：在能完成相同的照明功能下，優(yōu)先選用光效高的替代光效低的電光源。②光源壽命-有效壽命和平均壽命。是評價電光源可靠性和質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)。③光源顏色-光色：用色溫和顯色指數(shù)度量。色溫：燈光顏色給人直觀感覺的度量，與光源的實際溫度無關(guān)。顯色性：顯色性好--可避免顏色失真，如美術(shù)館，衣料等。顯色性不好—宜用于彩色調(diào)節(jié)場合，飾品店，娛樂場所等，汞燈以綠色為主，白熾燈以紅色為主，照在綠色、紅色使更加鮮艷。色溫與感覺的關(guān)系色溫（K）>50003300~5000<3300感覺冷中間暖和適應(yīng)場所熱加工車間、高照度場所等辦公室、教師、閱覽室、診室、加工車間、儀表裝配等客房、臥室、病房、酒吧、餐廳等各光源大類的技術(shù)指標(biāo)比較（5）光源起動性能光源起動性能指燈的啟動和再啟動特性，用所需時間度量。熱輻射燈啟動性能最好，瞬時起動發(fā)光，也不受再啟動時間限制。氣體發(fā)電光源除熒光燈能快速啟動外，不能瞬時啟動，起動最少4分鐘以上，再起動最少3分鐘以上。不能受起動約束的場所，住宅、商廈等，只能用普通白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈。2燈具的合理選用考慮：視覺要求、環(huán)境特點、燈具照明技術(shù)特性等（1）正常環(huán)境選用開啟型燈具。特殊情況考慮防潮，防暴等。（2）應(yīng)能消除或減弱眩光。（3）盡量選用有鍍鋁反射境的燈具，以提高光通量的利用率。（4）采用新型高效燈具，如拋物線反射面等。8.4優(yōu)化照明設(shè)計

前提：保證人們正常視覺工作相適應(yīng)的可見度、形成愉快舒適的視覺環(huán)境。要求：在經(jīng)濟合理和可能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)滿足照度標(biāo)準(zhǔn)，即不浪費電能又能達到照度的需求和保持必要的照明質(zhì)量。1照度與節(jié)能選擇適合視覺工作的照度，要求達到必需的可見度，可見度與照度成正比，可見度高，照度高，消耗電能高。我國根據(jù)年輕人的視角和照度的關(guān)系繪制了視功能曲線并據(jù)此制定了工業(yè)企業(yè)照明標(biāo)準(zhǔn)。視角--視線與顯示器等的垂直方向所成的角度，觀察物體時，從物體兩端(上、下或左、右)引出的光線在人眼光心處所成的夾角。物體的尺寸越小，離觀察者越遠，則視角越小。從視角和照度的關(guān)系：①物體越小，看清需照度越高；②大視角范圍內(nèi)，視角減小，看清物體需增加的照度幅度小，電能增加幅度小—視覺工作分等級應(yīng)粗些。③小視角范圍內(nèi)，視角減小，看清物體需增加的照度幅度大，電能增加幅度大—視覺工作分等級應(yīng)細些。2節(jié)電與照明質(zhì)量照明節(jié)電不只要考慮照度的條件，還要避免高照度產(chǎn)生眩目等后果，要形成適宜的視覺環(huán)境，考慮因素：1）照度分布及亮度分布；2）無直接眩光和間接眩光；3）適宜的陰影，可形成立體感；4）合適的顯色性；5）愉快的感覺，良好的心理效果；6）燈具美觀大方，具有良好的效果；7）合理安裝高度和適當(dāng)?shù)恼斩葮?biāo)準(zhǔn)。式中：F--光通量，lm流明S--室內(nèi)面積，m2E--所需要的照度，lx勒克斯N--燈數(shù)μ--照明利用系數(shù)，小于1，工作面上得到的光通量與燈發(fā)出的光通量之比。K--照明補償系統(tǒng)，小于1，經(jīng)過一段時間后，工作面上得到的照度與燈的初始照度之比。3發(fā)光效率對于照明所需要的照度水平，消耗電能越少才能節(jié)電，即消耗最少的電能發(fā)出較高的光通量。節(jié)約電能的照明計算公式：4照明器具的特性廠礦企業(yè)的照明一般都采用反射罩或者投射器（射燈類等）照明率：由器具效率、地面反射率、天棚反射率、墻面反射率和房間指數(shù)來決定。器具效率：器具向外發(fā)出的光通量與燈發(fā)出的光通量之比。房間指數(shù)K：有房屋的長度L，寬度W和高度H決定。K=LW/H（L+W），各單位均為米。具體設(shè)計時注意：1）盡可能取自然光；2）根據(jù)各場合對照度要求的不同，合理配置不同照度的照明器；3）工礦企業(yè)的工作場所、輔助建筑設(shè)施的照度水平按標(biāo)準(zhǔn)計算；4）滿足照明器對電壓的要求，一般電壓偏移±5%，視覺要求高的室內(nèi)照明不高于2.5%，事故照明、警衛(wèi)照明等允許低10%；5）采用單相三線制或三相四線制供電，減少供電線路的損失。8.5照明的節(jié)電技術(shù)

在保證合理有效的照明和亮度條件下，盡量設(shè)法降低照明用電負荷。1合理確定不同工作地點的照度。按照國家頒布的TJ34-79《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》來選定照度，并適當(dāng)留有裕量，以補償光源老化后光通降低或表面積塵后光通減弱的影響。2加強照明供電電壓的管理照明供電電壓波動對燈具參數(shù)影響很大，電壓過高影響燈具壽命，過低影響光通量過低，照度降低，有的燈具啟動不起來，或熄滅。嚴格控制照明器端電壓的電壓偏移范圍，工礦企業(yè)的動力用電應(yīng)與照明用電分開，分線供電，計量、考核。3選用電子鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是氣體放電燈用于啟動和啟動后限流的控制器具。常用的鎮(zhèn)流器是普通電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器比普通電感鎮(zhèn)流器：優(yōu)點：有功消耗少，功率因數(shù)高，點燃速度快，無噪聲干擾，功率因數(shù)可由50%提搞到90%以上，自身消耗相當(dāng)于電感鎮(zhèn)流器的25%-33%，同時工頻50赫茲提高到25-40千赫茲高頻供電，頻閃效應(yīng)微乎其微，有利于視力保護和生產(chǎn)安全，節(jié)電率高達75%。缺點：市場產(chǎn)品優(yōu)劣不齊，注意有效壽命、高次諧波污染，特別是三次諧波污染。諧波抑制：有源電力濾波器、無源濾波器、混合型電力濾波器等。4使用節(jié)電控制裝置按工作場所，工作性質(zhì)，工作時間等需要對燈具進行節(jié)電控制。公共照明，可以安裝節(jié)能控制裝置。5加強照明器具的維護管理使用時間延長，效率逐漸衰減，照明燈具臟污使反射的光通量降低，保持照明燈具的清潔，保證光通量從而保證照度，避免加大照明燈具容量或數(shù)量。8.6天然采光與節(jié)能天然光是一種清潔、廉價的光源，在建筑光環(huán)境節(jié)能中應(yīng)該注重天然光的使用。1從建筑被動采光向積極利用天然光方向發(fā)展用天然光代替人工光源照明，可大大減少空調(diào)負荷，減少能耗。充分利用天然光，為人們提供舒適、健康的天然光環(huán)境，需要新的采光技術(shù)解決以下問題：1）解決大進深建筑內(nèi)部的采光問題：建筑物進深不斷加大，僅靠側(cè)窗采光以不能滿足建筑內(nèi)部的采光要求；442）提高采光質(zhì)量：解決室內(nèi)天然光照度和照度的不均勻性；3）解決天然光的穩(wěn)定問題：通過采用日光跟蹤系統(tǒng)，最大限度地捕捉太陽光，在一定時間內(nèi)保持室內(nèi)較高的照度。2天然采光新技術(shù)新技術(shù)通過利用光的反射、衍射或折射等特性，將天然光引入，傳到需要的地方。1）導(dǎo)光管導(dǎo)光管技術(shù)是一種健康、節(jié)能、環(huán)保型照明產(chǎn)品。該產(chǎn)品無需用電，它的工作原理是將室外的自然光線通過采光罩進入系統(tǒng)中，經(jīng)特殊制作的光導(dǎo)管道傳輸和強化后由系統(tǒng)的底部的漫射裝置把自然光均勻漫射到室內(nèi)每一個角落。45建筑用光導(dǎo)管系統(tǒng)主要分三部分：

一是采光部分；二是導(dǎo)光部分：一般由三段導(dǎo)光管（直徑一般大于100mm)0組合而成，光導(dǎo)管內(nèi)壁為高反射材料，反射率一般95%以上，光導(dǎo)管可以旋轉(zhuǎn)彎曲重疊來改變導(dǎo)光角度和長度；三是散光部分，為了使室內(nèi)光線分布均勻，系統(tǒng)底部裝有散光部件，可避免眩光現(xiàn)象的發(fā)生。464748導(dǎo)光管使用及效果德國柏林波茨坦廣場上的導(dǎo)光管及室內(nèi)部分2）光導(dǎo)纖維又稱導(dǎo)光纖維﹑光學(xué)纖維，是一種把光能閉合在纖維中而產(chǎn)生導(dǎo)光作用的纖維。它能將光的明暗﹑光點的明滅變化等信號從一端傳送到另一端。光導(dǎo)纖維是由兩種或兩種以上折射率不同的透明材料通過特殊復(fù)合技術(shù)制成的復(fù)合纖維。光纖采光系統(tǒng)也分成聚光部