2.2　樓宇照明系統

電氣照明是建筑物的重要組成部分。照明設計的優劣除了影響建筑物的功能外，還影響建筑藝術的效果。室內照明系統由照明裝置及其電氣部分組成。照明裝置主要是燈具，照明裝置的電氣部分包括照明開關、照明線路、照明配電盤等。照明的基本功能是創造一個良好的人工視覺環境。在一般情況下是以明視條件為主的功能性照明，但在那些突出建筑藝術的廳堂內，照明的裝飾作用需要加強，成為以裝飾為主的藝術性照明。

2.2.1　樓宇照明設計

樓宇照明設計的原則是在滿足照明質量要求的基礎上，正確選擇光源和燈具，并滿足節約電能、安裝和使用安全可靠、配合建筑的裝飾、經濟合理以及預留照明條件等，照明設計的一般步驟如下。

a.確定照明方式、照明種類、照度設計標準；

b.確定光源及燈具類型，并進行布置；

c.進行照度計算，并確定光源的安裝功率；

d.確定照明的配電系統；

e.線路計算，包括負荷、電壓損失計算，機械強度校驗，功率因數補償計算等；

f.確定導線型號、規格及敷設方式，并選擇配電控制設備及其安裝位置等；

g.繪制照明平面布置圖，同時匯總安裝容量，列出主要設備及材料清單等。

（1）照度

照度用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度來表示。照度的單位為勒克斯（lx，lm/m²）。例如，在40W白熾燈下1m處的照度約為30lx；加一搪瓷傘形罩后照度就增加到73lx；陰天中午室外照度約為8000～20000lx；晴天中午在陽光下的室外照度可高達80000～120000lx。而當照度為1lx時，人眼僅能辨別物體的輪廓；照度為5～10lx時，看一般書籍比較困難；閱覽室和辦公室的照度不應低于50lx。

（2）照明方式和種類

照明方式可分為以下三種。

①一般照明　在整個場所或場所的某部分照度基本上均勻的照明。對于工作位置密度很大而對光照方向又無特殊要求，或工藝上不適宜裝設局部照明裝置的場所，優先考慮單獨使用一般照明。

②局部照明　局限于工作部位的固定的或移動的照明。對于局部地點需要高照度，并對照射方向有要求時，宜采用局部照明。但在整個場所不應只設局部照明而無一般照明。

③混合照明　混合照明為一般照明與局部照明共同組成的照明，對于工作面需要較高照度并對照射方向有特殊要求的場所，宜采用混合照明。此時，一般照明照度按不低于混合照明總照度的5％～10％選取，且最低不低于20lx。

按照明的功能，照明可分成以下五類。

①工作照明　正常工作時使用的室內外照明，一般可單獨使用，也可與事故照明、值班照明同時使用，但控制線路必須分開。

②事故照明　正常照明因故障熄滅后，供事故情況下繼續工作或安全通行的照明。在由于工作中斷或誤操作容易引起爆炸、火災以及人身事故，會造成嚴重政治后果和經濟損失的場所，應設置事故照明。事故照明宜布置在可能引起事故的設備、材料周圍以及主要通道和出入口，并在燈的明顯部位涂以紅色，以示區別。事故照明通常采用白熾燈（或鹵鎢燈）。事故照明若兼作為工作照明的一部分則需經常點亮。

③值班照明　在非生產時間內供值班人員使用的照明。例如對于三班制生產的重要車間、有重要設備的車間及重要倉庫，通常宜設置值班照明。可利用常用照明中能單獨控制的一部分，或利用事故照明的一部分或全部作為值班照明。

④警衛照明　用于警衛地區周邊附近的照明。

⑤障礙照明　裝設在建筑物上作為障礙標志用的照明。在機場周圍較高的建筑上，或有船舶通行的航道兩側的建筑上，應按民航和交通部門的有關規定裝設障礙照明。

（3）典型樓宇的照明

①住宅樓宇　住宅樓宇的照明主要應滿足不同居住水平、不同居住條件的生活需要。在住宅或公寓照明中，常用的光源有白熾燈和熒光燈兩種。住宅樓宇照明的平均照度值，各房間的照度不能要求一致，如起居室、臥室為30～75lx，餐廳、廚房為50～100lx，走道、樓梯為15～30lx等。一般來說，高照度能創造活躍、愉快的氣氛，低照度能創造輕快、寧靜的氣氛。

②辦公型樓宇　辦公室是長時間進行公務活動的場所，不應只考慮工作面的照明，還應使整個房間的視覺環境比較舒適，不致引起心理及眼睛的疲勞。確定辦公型樓宇的照度應該從視力、心理、節能等方面綜合考慮。按心理學的觀點，照度值通常在讀書之類的視覺工作中至少需要500lx，為了進一步減小眼睛的疲勞就需要1000～2000lx。辦公型樓宇一般照明的照度值，可在75～200lx范圍內選取；對設計室、繪圖室可以取300～500lx，在有計算機顯示屏的工作場所，不宜取過高的照度，否則顯示屏的反差減弱。為使工作面有較好的照度均勻度和控制反射眩光，宜采用與辦公桌成垂直的接近蝙蝠翼形配光的熒光燈帶。典型蝙蝠翼形配光曲線如圖2-10所示，其特點是在30°～60°范圍內光強值較高，即這部分出射的光通較多，能夠達到減少光幕反射，限制眩光，提高照度均勻度的目的。

③學校建筑　學校的教室、實驗室、繪圖室等合適的照度值一般是100～300lx。教室黑板上的垂直照度平均值不宜低于200lx；電化教學中演播區內主光垂直照度值取2000～3000lx；書庫架上（距地面0.25m處）的垂直照度為20～50lx。教室內的一般照明宜采用熒光燈，為避免光幕反射，安裝燈具時其長軸應與學生看黑板的視線方向一致。燈具可以吊下也可以吸頂安裝，有吊頂時也可用嵌入式燈具。燈具距桌面的最低懸掛高度不應低于1.7m，以選擇蝙蝠翼形配光的熒光燈最為合適。

（4）照明配電線路

照明燈具的工作電壓通常為220V，其配電線路采用380V/220V三相四線制供電。線路一般采用放射式，由總配電盤經中央樓梯或兩側走廊處，采取干線立管的方式向各層分配電盤供電，如圖2-11所示。各分配電盤引出的各支線對各房間的照明燈具供電。各層的分配電盤安裝的位置應在同一垂直線上，便于干線立管的敷設。事故照明用電應同其他照明用電加以區分，單獨敷設配電線路。另外，應留有適量的照明插座，吊頂內預留線槽，以便供增補局部照明及接用辦公電器。

2.2.2　樓宇照明光源

常用照明電光源可分為兩大類。一類是熱輻射光源，如白熾燈、鹵鎢燈等；另一類是氣體放電光源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、氖燈等。燈具由光源和控照器（燈罩）組成，也稱照明器。

（1）常用照明光源

①白熾燈　是第一代電光源，屬于熱輻射光源，通過鎢絲白熾體高溫輻射來發光，構造簡單、使用方便，但鎢絲熱輻射的頻率范圍很廣，其中絕大部分是紅外線，紫外線很少，可見光部分僅占2％～3％的比例，使得白熾燈的光視效能很低，僅為10～18lx/W，且壽命較短，約為1000h。提高鎢絲溫度可以提高白熾燈的光視效能，理論上光視效能可達85lx/W，但提高溫度會使鎢的升華變快，使得鎢絲很快變細以致燒斷。

②鹵鎢燈　鹵鎢燈泡殼是用石英玻璃制成的，在泡殼內，充入適量的鹵族元素（常用的如碘、溴等）和惰性氣體，當燈絲在高溫下工作，升華出來鎢蒸氣在燈泡殼內壁附近溫度較低處與鹵素化合成鹵化鎢，并向管心擴散，在高溫下重新分解成鹵素和鎢，在鎢絲周圍形成一層鎢蒸氣，一部分鎢又重新凝結在鎢絲上，有效地抑制了鎢的升華。鎢的鹵化物的揮發溫度超過200℃，在這個溫度下長期工作，普通玻璃會析晶，變得不透明，因而燈泡殼采用石英玻璃。石英玻璃還有熱脹系數小、熔點高、高溫下透明度較好等優點。鹵鎢燈工作溫度高，燈絲耐振性差，不宜在振動場所使用。為了保證鹵鎢循環，燈具安裝時需保持水平，一般目測，與水平面交角不超過4°，如傾斜，將會破壞鹵鎢循環，使燈泡很快發黑，燈絲加快燒斷，燈具壽命降低。

③熒光燈　俗稱日光燈，是靠汞蒸氣弧光放電時發出可見光和紫外線，激勵管內壁的熒光粉發光，光色接近白色，光效高、壽命長。熒光燈的光視效能為25～67lx/W，平均壽命為2000～3000h。為了保證燈管發光的穩定性，必須與鎮流器（或稱穩壓器）一起使用。熒光燈的電源電壓的變化范圍為±5％，否則將影響燈的光效和壽命。

④熒光高壓汞燈　即高壓水銀熒光燈，其發光原理與低壓熒光燈基本相同，只是它的工作氣壓要高得多。熒光高壓汞燈的光效比白熾燈高3倍左右，壽命也長，啟動時不需加熱燈絲，故不需要啟輝器。

自鎮流熒光高壓汞燈是用鎢絲作為鎮流器，利用高壓汞蒸氣放電、白熾體和熒光材料三種發光物質同時發光的復合光源。

⑤高壓鈉燈　是利用高壓鈉蒸氣放電，其輻射光的波長集中在人眼較靈敏的區域內，故光效高，為熒光高壓汞燈的2倍，約為110lx/W，且壽命長，但電源電壓的變化范圍為±5％。

⑥金屬鹵化物燈　即為金屬鹵素燈，其在高壓汞燈內添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環作用，不斷向電弧提供相應的金屬蒸氣，金屬原子在電弧中受激發而輻射該金屬的特征光譜線。金屬鹵化物燈是一種新型光源，不僅光色好，而且光效高。接入電路時需配用鎮流器。電源電壓的變化范圍為±5％，使用時要特別注意懸掛高度和安裝方向。

⑦管形氙燈　又稱長弧氙燈，在高壓氮氣放電時能產生很強的白光，接近連續光譜，特別適合用作大面積場所的照明。管形氙燈點燃瞬間能達到80％光輸出，光電多數一致性好，工作穩定，受環境溫度影響小，電源電壓波動時容易自熄。由于這種燈在發光時有強紫外線輻射，因此安裝高度不宜低于20m。

（2）照明光源的光電參數特性

作照明用的光源，其主要性能指標是光效、壽命、色溫、顯色指數、啟動、再啟動等。這些性能指標之間，有時是互相矛盾的。在實際選用時，一般應先考慮光效高、壽命長，其次才考慮顯色指數、啟動性能等。氣體放電光源一般比熱輻射光源光效高、壽命長，能制成各種不同光色；白熾燈由于其結構簡單、使用方便、顯色性好，在一般場所仍被普遍采用。常用照明電光源的主要特性比較見表2-2。

2.2.3　樓宇照明控制

正確的控制方式是實現舒適照明的有效手段，也是節能的有效措施。目前設計中常用的控制方式有蹺板開關控制方式、斷路器控制方式、定時控制方式、光電感應開關控制方式、智能控制器控制方式等。

（1）蹺板開關控制方式

該方式以蹺板開關控制一套或幾套燈具，是采用得最多的控制方式，它可以配合設計要求隨意布置，同一房間不同的出入口均需設置開關。單控開關用于在一處啟閉照明；雙控及多程開關用于樓梯及過道等場所，在上層下層或兩端多處啟閉照明。雙控及多程開關原理如圖2-12所示。該控制方式線路煩瑣、維護量大、線路損耗多，很難實現舒適照明。

（2）斷路器控制方式

該方式以斷路器控制一組燈具，控制簡單，投資小，但由于控制的燈具較多，造成大量燈具同時開關，在節能方面效果很差，且很難滿足特定環境下的照明要求，在智能樓宇中應盡量避免使用。

（3）定時控制方式

該方式以定時器控制燈具，可利用BAS的接口，通過控制中心來實現，但該方式遇到天氣變化或臨時更改作息時間時較難適應，一定要通過改變設定值才能實現，很不方便。此外，還有一類延時開關，特別適用于一些短暫使用照明或人們容易忘記關燈的場所，使照明點燃后經過預定的延時時間后自動熄滅。

（4）光電感應開關控制

光電感應開關通過比較工作面照度測定值與設定值來控制照明開關，可以最大限度地利用自然光，達到更節能的目的，也可提供一個不易受季節與外部氣候影響的相對穩定的視覺環境，特別適合一些采光條件好的場所，當檢測的照度低于設定值的極限值時開燈，高于極限值時關燈。

（5）智能控制方式

在智能樓宇中，照明控制系統將對整個樓宇的照明系統進行集中控制和管理，主要完成以下功能。

①照明設備組的時間程序控制　將樓宇內的照明設備分為若干組別，通過時間區域程序設置菜單，來設定這些照明設備的啟停程序。如營業廳在早晨和晚上定時開啟/關閉；裝飾照明晚上定時開啟/關閉。每天照明系統按計算機預先編制好的時間程序，自動地控制各樓層的辦公室照明、走廊照明、廣告霓虹燈等，并可自動生成文件存檔，或打印數據報表。

②照明設備的聯動功能　當樓宇內有事件發生時，需要照明各組做出相應的聯動配合。當有火警時，聯動正常照明系統關閉，事故照明打開；當有保安報警時，聯動相應區域的照明燈開啟。

照明區域控制系統功能框圖如圖2-13所示。照明區域控制系統的核心是DDC分站，一個DDC分站所控制的范圍可能是一個樓層的照明或是整座樓宇的裝飾照明。區域可按地域劃分，也可按功能劃分。各照明區域控制系統通過通信系統連成一個整體，成為BAS的一個子系統。