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1、建筑节能原理和相关技术 建筑照明节节能 8 1 概述 1 照明 指最先进的现代照明方式 他是由电能转换为 可见光 能而发出光亮 2 电电气照明 电光源和照明器具 电电光源 指发光的器件如灯泡 灯管等 是照明节电的主要器件 照明器具 包括引线 灯头 插座 灯罩 补偿器 控制器等 3 照明设备设备 是生产产 生活中使用最为为广泛的一种用电设备电设备 我 国照明耗电占全国总发电 量的10 12 照明耗电约为 三峡 年发电 840亿千瓦时 的2倍 4 绿绿色照明 1991年美国环保局提出 8 2 照明的基本知识识和照明器的特性 1 照明的基本知识识 1 光与光源 光 以电磁波 电磁辐射 形式传播的一种
2、能量 电电光源 电能转化为光的装置 如灯泡 灯管 根据辐射波长分为 白色光源和单色光源 2 可见见光 波普中 波长在380 780nm的电磁波 作用于人 眼能产生视觉 这部分电磁波为可见光 在可见光区域内 波 长不同 引起的颜色感觉不同 由小到大 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红 2 电电照明技术术的主要参数 白炽灯60W 620Lm 紧凑型荧光灯11W2U 580Lm 直管荧光灯 30W1720Lm 高压钠灯 100W 8500Lm 高压汞灯 250W11025Lm 金卤灯 400W 44000Lm 1 光通量 单位时间内光源向周围空间辐射出可见光的能量 单位lm 流明 2 照度 照度 lx 活动
3、场所 3040W白炽灯1米处 0 2 1 x105晴天中午太阳直射 0 2无云满月夜晚 8 12 x103阴天室外 100流通场所 300粗加工工厂 演讲场所 500实验室 电脑房 超级市场 中等 类型工厂 750普通办公室 电子工厂 1000画图室 精密工厂 30 000影剧院的投影光束 照度 流明 面积 m2 单位面积上接到的光通量 单位 lx 勒克斯 1Lx 1Lm m2 3 亮度 n发光体在给定方向单位投影面积上的发光强度 单位nt 尼脱 sb 煕提 n测定 以视力方位的发光表面所反射的光度和发光表面的能见 部分的大小之比来测定 亮度sb场所 0 5无云晴空的平均亮度 0 740W荧光
4、灯的表面亮度 400白炽灯的灯丝亮度 20万太阳的亮度 4 电电光源发发光效率 光效 最重要的参数 n电光源产生的光通量与消耗功率之比 光源将电能转化为可 见见光的效率 单位lm W 流明 瓦 n综合光效 光源的光通量与组成光源的照明电路 含光源 镇流器 所消耗的功率之比 5 发发光强度 光强 光源在某一特定方向上单单位立体角度内 每球面度内 辐 射的光通量 单位cd 坎德拉 6 频闪频闪 效应应 指光通变化使人视觉产 生的闪烁感 7 色温 n当光源的发光颜色与把黑体 能全部吸收光能的物体 加热到 某一温度 黑体所辐射的光色相同 对于气体放电等为相似 时 该温度为光源的色温 单位K 开尔文 与
5、光源的实际实际 温度无关 是灯光给你直观观感觉觉的度量 8 光源寿命 n通常分 有效寿命和平均寿命 n有效寿命 灯开始亮 至灯的光通量衰减到额定光通量的某一 百分比时的时间 单位为小时 通常规定为70 80 之间 n平均寿命 一组实验样 灯 从点亮到50 的灯失效的时间 单位为小时 9 显显色指数 n光源照在物体后 与参照光源相比 一般以日光或接近日光的 人工光源为参照光源 对颜色相符程度的度量参数 是衡量 光源显色性优劣或在视觉上失真程度的指数 单位Ra 越小 色差越大 显色性越差 n国际照明委员会 显色性等级标准 显色性组别优良中差 显色指数范围80 10060 7940 5920 39
6、3 照明器的特性 n照明器 指电光源和灯具合在一起的总称 n灯具的作用 固定光源 将光能合理分配 防止眩光和外力 潮湿及有害气体的影响 n照明器的基本特性 光强分布曲线 保护角 照明器效率 n光强分布曲线线 以角度为自变量的函数曲线 n深照型 保护角大 直接照射面积小 高大厂房高速公路等 照度要求较高 n中照型 直接照射面积较大 一般室内照明 n广照型 照射面大 照度要求低 楼道 厕所等 n保护护角 遮光角 用于衡量灯具为了防止眩光而遮住光源直射 范围的大小 n照明器效率 照明器辐射的光通量与光源光通量之比 是灯 具光源将电能转换成光能的利用程度 8 3 照明器的合理选选用 选用照明器应从照明
7、器效率 发光效率 显色性 寿命和 投资等方面综合考虑 1 电电光源的合理选选用 1 电电光源的种类类与特性 按电光转换机理 热辐射光源 气体放电光源 2 热辐热辐 射光源 原理 依靠电流通过灯丝发热到白炽程度而发光的电光源 白炽灯 使用最早的一种热辐射型电光源 n优点 显色性好 光谱连续 结构简单 易于制 造 价格低廉 使用方便 n缺点 能量转换效率低即10 左右可转化为光能 发光效率低 使用寿命短 n替代品 涂白白炽灯 发光效率提高5 氪气白 炽灯 发光效率提高10 寿命延长一倍 红外 反射膜白炽灯 节电1 3以上 卤钨卤钨 灯 改进进型白炽炽灯 n灯泡内含有卤化物 形成卤钨再循环 防 止钨
8、沉淀 降低灯丝老化程度 卤钨灯把 10 12 的电能转变成光 功率可以做到 1000W以上 小功率20 100W可以做成射 灯 n优优点 发光效率提高30 寿命延长3倍 体积小 功率集中 光通稳定 光色好 n缺点 对电压 波动比较敏感 n使用场场所 演播室 舞台 展示厅 商业橱 窗 汽车和飞机照明 影视拍摄现场 3 气体放电电光源 n原理 电极在电场作用下 电流通过一种或几种气体或金属 蒸气而发光的电光源 带有镇流器 谐波污染 启辉器 荧光灯既可使用电感镇流器也可用电子镇流器 高气压放电 灯主要使用电感镇流器 n优优点 比热辐射光源发光效率高 n缺点 汞等重金属污染 n按充气压压力 低压气体放
9、电灯 荧光灯 低压钠灯 高压气 体放电灯 高压汞灯 高压钠灯 荧荧光灯 又称日光灯 n优优点 发光效率高 为普通白炽灯的3倍 寿命是普通白炽灯 的4倍 而且灯壁温度低 发光比较均匀柔和 结构简单 光 源性能好 比白炽灯节电75 83 n缺点 含汞 普通电感镇流器功率因数低 有频闪效应 n使用场场所 仅次于白炽灯 住宅 办公 教学 商城 宾馆 车间 医院 展示厅等 是替代低效白炽灯的主要灯种 n粗管灯 普通直管灯 细管灯 替代普通直管灯 nT8比T12节电10 20 T5比T8节电20 30 紧紧凑型荧荧光灯 n优优点 镇流器和灯管一体化 显色 性好 改善频闪效应 兼有白炽 灯和荧光灯的主要优点
10、 可直接安 装白炽灯灯头上 比白炽灯节电 77 86 最理想的替代品 n使用场场所 住宅 办公等 n我国常把配上电子镇流器的紧凑型 荧光灯称为电电子节节能灯 高压汞灯 n优点 发光效率与普通荧光灯差不多 寿命比较长 功率大 n缺点 显色性差 发出蓝绿色光 缺少红色成分 除照在绿色 物体上外 其他多呈灰暗色 不能瞬时启动 n使用场所 多用在高照度场所 高大厂房 体育馆 仓库货 栈 广场 车站 公路街道 码头等公共场合 金属卤卤化物灯 n在高压汞灯基础上发展而来 n优优点 发光效率比高压汞灯高 显显色性 比较较好 寿命比较长 加入不同卤化物 可发出不同光色 比白炽灯节电80 88 n缺点 不能瞬时
11、启动 有位置朝向要求 n使用场场所 可替代高压汞灯 还可用在 要求显色性好的展示厅 美术馆 大型 公园 宾馆酒楼的室内照明等 高压钠压钠 灯 光是金黄色 是目前电光源中发 光效率很高的一种 优优点 发光效率比高压汞灯高1倍 光通 量大 透雾性强 光色柔和 寿命比 高压汞灯长 比白炽灯节电75 87 缺点 显色性差 但已有新型替代品 使用场场所 用于在对光色要求低的场所 道路 铁道 码头 车站 广场 大桥等 某些厂房 体育馆等地方宜被采用 在 许多场合 可替代高压汞灯来节约用电 低压钠压钠 灯 n玻璃外壳内涂以红外线反射膜 n优优点 光衰较小和发光效率很高的电 光源 发出单色黄光 透雾性好 光
12、线柔和 眩光小 n缺点 显色性差 点燃时不易移动和 频繁开闭 替代高压汞灯 n使用场场所 对光色要求差的场合 如 道路照明 LED灯 发发光二极管 目前最有前途 n特点 电压电压 低 一般DC3 24V n能耗小 单体LED的功率一般在0 05 5W n寿命长长 可超过100 000小时 n可靠 耐用 没有钨丝 玻壳等易损部件 n应应用多变变 体积小 便于造型 n环环保 无污染 全固态 其废物不含汞 n控制灵活 通过控制电路很容易调控亮度 实现多样的动态变 化效果 n缺点 显色指数低 单体功率低 光照距 离短 易出现黄圈问题 光斑 散热 需配交 直变压器 价格贵 高频无极灯 低频无极灯形状 差
13、不多 新型光源 n它是采用荧光灯气体放电和高 频电磁感应两个原理结合的一 种新型光源 主要由高频发生 器 功率耦合器和玻璃泡壳三 部分组成 无极灯产产品优优点 1 无极灯泡内无灯丝 无电极 寿命达60000小时以上 2 发光效率高 比高压钠灯 高压汞灯节能50 以上 3 显色指数达80以上 显色性好 4 宽电压 工作 电压在165V 255V可正常工作 5 工作频率为2 65MHz 安全没有频闪效应 6 光衰小 20000小时后光通维持率可达80 7 瞬时启动再启动时间 均小于0 5秒 8 启动温度低 适应温度范围大 零下40度 均可正常启动和 工作 9 功率因数可高达0 95以上 10 安全
14、可靠性 绿色环保 真正实现免维护 免更换 n缺点 造价高 有电磁干扰 n使用场所 需要长时间 照明和灯具更换困难的场所 道路 隧道 厂房等 光导纤维导纤维 n由于光源可离被照明场所较远 因 此其可具有无紫外 红外 电磁 电火花等 适合博物馆 火灾爆炸 人体内窥等特别场所 但造价较 高 氙灯 小太阳之称 n优点 光谱连续 光色好 与太阳非常接近 功率 大 光效较高 n缺点 价格贵 n使用场所 车站 广场 机场 港口 体育馆和施 工工地等大型场所 4 电电光源的技术术特性参数 主要参数 发光效率 光源寿期 光源颜色 有关的电气性能 发光效率 光效 在能完成相同的照明功能下 优先选用光效高 的替代光
15、效低的电光源 光源寿命 有效寿命和平均寿命 是评价电光源可靠性和质量的 主要技术指标 光源颜色 光色 用色温和显色指数度量 n色温 灯光颜色给人直观感觉的度量 与光源的实际温度无 关 n显色性 显色性好 可避免颜色失真 如美术馆 衣料等 显色性不好 宜用于彩色调节场合 饰品店 娱乐场所等 汞灯以绿色为主 白炽灯以红色为主 照在绿色 红色使更 加鲜艳 n色温与感觉的关系 色温 K 50003300 5000 3300 感觉冷中间暖和 适应场应场 所热热加工车间车间 高照 度场场所等 办办公室 教师师 阅览阅览 室 诊诊室 加工车间车间 仪仪表装配等 客房 卧室 病房 酒吧 餐厅厅等 各光源大类的
16、技术指标比较 5 光源起动动性能 n光源起动性能指灯的启动和再启动特性 用所需时间度量 n热辐射灯启动性能最好 瞬时起动发光 也不受再启动时间 限制 n气体发电光源除荧光灯能快速启动外 不能瞬时启动 起动 最少4分钟以上 再起动最少3分钟以上 不能受起动约束的 场所 住宅 商厦等 只能用普通白炽灯 卤钨灯和荧光灯 2 灯具的合理选选用 考虑虑 视觉要求 环境特点 灯具照明技术特性等 1 正常环境选用开启型灯具 特殊情况考虑防潮 防暴等 2 应能消除或减弱眩光 3 尽量选用有镀铝反射境的灯具 以提高光通量的利用率 4 采用新型高效灯具 如抛物线反射面等 8 4 优优化照明设设 计计 n前提 保证人们正常视觉工作相适应的可见度 形成愉快舒适 的视觉环境 n要求 在经济合理和可能的基础上实现满足照度标准 即不浪 费电能又能达到照度的需求和保持必要的照明质量 1 照度与节能 n选择适合视觉工作的照度 要求达到必需的可见度 可见度 与照度成正比 可见度高 照度高 消耗电能高 n我国根据年轻人的视角和照度的关系绘制了视功能曲线并据 此制定了工业企业照明标准 n视角 视线与显示器等的垂直方向所成的角
