2.2　楼宇照明系统

电气照明是建筑物的重要组成部分。照明设计的优劣除了影响建筑物的功能外，还影响建筑艺术的效果。室内照明系统由照明装置及其电气部分组成。照明装置主要是灯具，照明装置的电气部分包括照明开关、照明线路、照明配电盘等。照明的基本功能是创造一个良好的人工视觉环境。在一般情况下是以明视条件为主的功能性照明，但在那些突出建筑艺术的厅堂内，照明的装饰作用需要加强，成为以装饰为主的艺术性照明。

2.2.1　楼宇照明设计

楼宇照明设计的原则是在满足照明质量要求的基础上，正确选择光源和灯具，并满足节约电能、安装和使用安全可靠、配合建筑的装饰、经济合理以及预留照明条件等，照明设计的一般步骤如下。

a.确定照明方式、照明种类、照度设计标准；

b.确定光源及灯具类型，并进行布置；

c.进行照度计算，并确定光源的安装功率；

d.确定照明的配电系统；

e.线路计算，包括负荷、电压损失计算，机械强度校验，功率因数补偿计算等；

f.确定导线型号、规格及敷设方式，并选择配电控制设备及其安装位置等；

g.绘制照明平面布置图，同时汇总安装容量，列出主要设备及材料清单等。

（1）照度

照度用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。照度的单位为勒克斯（lx，lm/m²）。例如，在40W白炽灯下1m处的照度约为30lx；加一搪瓷伞形罩后照度就增加到73lx；阴天中午室外照度约为8000～20000lx；晴天中午在阳光下的室外照度可高达80000～120000lx。而当照度为1lx时，人眼仅能辨别物体的轮廓；照度为5～10lx时，看一般书籍比较困难；阅览室和办公室的照度不应低于50lx。

（2）照明方式和种类

照明方式可分为以下三种。

①一般照明　在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明。对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，优先考虑单独使用一般照明。

②局部照明　局限于工作部位的固定的或移动的照明。对于局部地点需要高照度，并对照射方向有要求时，宜采用局部照明。但在整个场所不应只设局部照明而无一般照明。

③混合照明　混合照明为一般照明与局部照明共同组成的照明，对于工作面需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，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5％～10％选取，且最低不低于20lx。

按照明的功能，照明可分成以下五类。

①工作照明　正常工作时使用的室内外照明，一般可单独使用，也可与事故照明、值班照明同时使用，但控制线路必须分开。

②事故照明　正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或安全通行的照明。在由于工作中断或误操作容易引起爆炸、火灾以及人身事故，会造成严重政治后果和经济损失的场所，应设置事故照明。事故照明宜布置在可能引起事故的设备、材料周围以及主要通道和出入口，并在灯的明显部位涂以红色，以示区别。事故照明通常采用白炽灯（或卤钨灯）。事故照明若兼作为工作照明的一部分则需经常点亮。

③值班照明　在非生产时间内供值班人员使用的照明。例如对于三班制生产的重要车间、有重要设备的车间及重要仓库，通常宜设置值班照明。可利用常用照明中能单独控制的一部分，或利用事故照明的一部分或全部作为值班照明。

④警卫照明　用于警卫地区周边附近的照明。

⑤障碍照明　装设在建筑物上作为障碍标志用的照明。在机场周围较高的建筑上，或有船舶通行的航道两侧的建筑上，应按民航和交通部门的有关规定装设障碍照明。

（3）典型楼宇的照明

①住宅楼宇　住宅楼宇的照明主要应满足不同居住水平、不同居住条件的生活需要。在住宅或公寓照明中，常用的光源有白炽灯和荧光灯两种。住宅楼宇照明的平均照度值，各房间的照度不能要求一致，如起居室、卧室为30～75lx，餐厅、厨房为50～100lx，走道、楼梯为15～30lx等。一般来说，高照度能创造活跃、愉快的气氛，低照度能创造轻快、宁静的气氛。

②办公型楼宇　办公室是长时间进行公务活动的场所，不应只考虑工作面的照明，还应使整个房间的视觉环境比较舒适，不致引起心理及眼睛的疲劳。确定办公型楼宇的照度应该从视力、心理、节能等方面综合考虑。按心理学的观点，照度值通常在读书之类的视觉工作中至少需要500lx，为了进一步减小眼睛的疲劳就需要1000～2000lx。办公型楼宇一般照明的照度值，可在75～200lx范围内选取；对设计室、绘图室可以取300～500lx，在有计算机显示屏的工作场所，不宜取过高的照度，否则显示屏的反差减弱。为使工作面有较好的照度均匀度和控制反射眩光，宜采用与办公桌成垂直的接近蝙蝠翼形配光的荧光灯带。典型蝙蝠翼形配光曲线如图2-10所示，其特点是在30°～60°范围内光强值较高，即这部分出射的光通较多，能够达到减少光幕反射，限制眩光，提高照度均匀度的目的。

③学校建筑　学校的教室、实验室、绘图室等合适的照度值一般是100～300lx。教室黑板上的垂直照度平均值不宜低于200lx；电化教学中演播区内主光垂直照度值取2000～3000lx；书库架上（距地面0.25m处）的垂直照度为20～50lx。教室内的一般照明宜采用荧光灯，为避免光幕反射，安装灯具时其长轴应与学生看黑板的视线方向一致。灯具可以吊下也可以吸顶安装，有吊顶时也可用嵌入式灯具。灯具距桌面的最低悬挂高度不应低于1.7m，以选择蝙蝠翼形配光的荧光灯最为合适。

（4）照明配电线路

照明灯具的工作电压通常为220V，其配电线路采用380V/220V三相四线制供电。线路一般采用放射式，由总配电盘经中央楼梯或两侧走廊处，采取干线立管的方式向各层分配电盘供电，如图2-11所示。各分配电盘引出的各支线对各房间的照明灯具供电。各层的分配电盘安装的位置应在同一垂直线上，便于干线立管的敷设。事故照明用电应同其他照明用电加以区分，单独敷设配电线路。另外，应留有适量的照明插座，吊顶内预留线槽，以便供增补局部照明及接用办公电器。

2.2.2　楼宇照明光源

常用照明电光源可分为两大类。一类是热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯等；另一类是气体放电光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、氖灯等。灯具由光源和控照器（灯罩）组成，也称照明器。

（1）常用照明光源

①白炽灯　是第一代电光源，属于热辐射光源，通过钨丝白炽体高温辐射来发光，构造简单、使用方便，但钨丝热辐射的频率范围很广，其中绝大部分是红外线，紫外线很少，可见光部分仅占2％～3％的比例，使得白炽灯的光视效能很低，仅为10～18lx/W，且寿命较短，约为1000h。提高钨丝温度可以提高白炽灯的光视效能，理论上光视效能可达85lx/W，但提高温度会使钨的升华变快，使得钨丝很快变细以致烧断。

②卤钨灯　卤钨灯泡壳是用石英玻璃制成的，在泡壳内，充入适量的卤族元素（常用的如碘、溴等）和惰性气体，当灯丝在高温下工作，升华出来钨蒸气在灯泡壳内壁附近温度较低处与卤素化合成卤化钨，并向管心扩散，在高温下重新分解成卤素和钨，在钨丝周围形成一层钨蒸气，一部分钨又重新凝结在钨丝上，有效地抑制了钨的升华。钨的卤化物的挥发温度超过200℃，在这个温度下长期工作，普通玻璃会析晶，变得不透明，因而灯泡壳采用石英玻璃。石英玻璃还有热胀系数小、熔点高、高温下透明度较好等优点。卤钨灯工作温度高，灯丝耐振性差，不宜在振动场所使用。为了保证卤钨循环，灯具安装时需保持水平，一般目测，与水平面交角不超过4°，如倾斜，将会破坏卤钨循环，使灯泡很快发黑，灯丝加快烧断，灯具寿命降低。

③荧光灯　俗称日光灯，是靠汞蒸气弧光放电时发出可见光和紫外线，激励管内壁的荧光粉发光，光色接近白色，光效高、寿命长。荧光灯的光视效能为25～67lx/W，平均寿命为2000～3000h。为了保证灯管发光的稳定性，必须与镇流器（或称稳压器）一起使用。荧光灯的电源电压的变化范围为±5％，否则将影响灯的光效和寿命。

④荧光高压汞灯　即高压水银荧光灯，其发光原理与低压荧光灯基本相同，只是它的工作气压要高得多。荧光高压汞灯的光效比白炽灯高3倍左右，寿命也长，启动时不需加热灯丝，故不需要启辉器。

自镇流荧光高压汞灯是用钨丝作为镇流器，利用高压汞蒸气放电、白炽体和荧光材料三种发光物质同时发光的复合光源。

⑤高压钠灯　是利用高压钠蒸气放电，其辐射光的波长集中在人眼较灵敏的区域内，故光效高，为荧光高压汞灯的2倍，约为110lx/W，且寿命长，但电源电压的变化范围为±5％。

⑥金属卤化物灯　即为金属卤素灯，其在高压汞灯内添加某些金属卤化物，靠金属卤化物的循环作用，不断向电弧提供相应的金属蒸气，金属原子在电弧中受激发而辐射该金属的特征光谱线。金属卤化物灯是一种新型光源，不仅光色好，而且光效高。接入电路时需配用镇流器。电源电压的变化范围为±5％，使用时要特别注意悬挂高度和安装方向。

⑦管形氙灯　又称长弧氙灯，在高压氮气放电时能产生很强的白光，接近连续光谱，特别适合用作大面积场所的照明。管形氙灯点燃瞬间能达到80％光输出，光电多数一致性好，工作稳定，受环境温度影响小，电源电压波动时容易自熄。由于这种灯在发光时有强紫外线辐射，因此安装高度不宜低于20m。

（2）照明光源的光电参数特性

作照明用的光源，其主要性能指标是光效、寿命、色温、显色指数、启动、再启动等。这些性能指标之间，有时是互相矛盾的。在实际选用时，一般应先考虑光效高、寿命长，其次才考虑显色指数、启动性能等。气体放电光源一般比热辐射光源光效高、寿命长，能制成各种不同光色；白炽灯由于其结构简单、使用方便、显色性好，在一般场所仍被普遍采用。常用照明电光源的主要特性比较见表2-2。

2.2.3　楼宇照明控制

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有跷板开关控制方式、断路器控制方式、定时控制方式、光电感应开关控制方式、智能控制器控制方式等。

（1）跷板开关控制方式

该方式以跷板开关控制一套或几套灯具，是采用得最多的控制方式，它可以配合设计要求随意布置，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。双控及多程开关原理如图2-12所示。该控制方式线路烦琐、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

该方式以断路器控制一组灯具，控制简单，投资小，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，且很难满足特定环境下的照明要求，在智能楼宇中应尽量避免使用。

（3）定时控制方式

该方式以定时器控制灯具，可利用BAS的接口，通过控制中心来实现，但该方式遇到天气变化或临时更改作息时间时较难适应，一定要通过改变设定值才能实现，很不方便。此外，还有一类延时开关，特别适用于一些短暂使用照明或人们容易忘记关灯的场所，使照明点燃后经过预定的延时时间后自动熄灭。

（4）光电感应开关控制

光电感应开关通过比较工作面照度测定值与设定值来控制照明开关，可以最大限度地利用自然光，达到更节能的目的，也可提供一个不易受季节与外部气候影响的相对稳定的视觉环境，特别适合一些采光条件好的场所，当检测的照度低于设定值的极限值时开灯，高于极限值时关灯。

（5）智能控制方式

在智能楼宇中，照明控制系统将对整个楼宇的照明系统进行集中控制和管理，主要完成以下功能。

①照明设备组的时间程序控制　将楼宇内的照明设备分为若干组别，通过时间区域程序设置菜单，来设定这些照明设备的启停程序。如营业厅在早晨和晚上定时开启/关闭；装饰照明晚上定时开启/关闭。每天照明系统按计算机预先编制好的时间程序，自动地控制各楼层的办公室照明、走廊照明、广告霓虹灯等，并可自动生成文件存档，或打印数据报表。

②照明设备的联动功能　当楼宇内有事件发生时，需要照明各组做出相应的联动配合。当有火警时，联动正常照明系统关闭，事故照明打开；当有保安报警时，联动相应区域的照明灯开启。

照明区域控制系统功能框图如图2-13所示。照明区域控制系统的核心是DDC分站，一个DDC分站所控制的范围可能是一个楼层的照明或是整座楼宇的装饰照明。区域可按地域划分，也可按功能划分。各照明区域控制系统通过通信系统连成一个整体，成为BAS的一个子系统。