一.照明光源及灯具的选择
对于高大空间,由于层高及面积都较大,因此一般的低光强照明灯具(如荧光灯等)不适于选用。
目前在高大空间照明工程应用中大多采用高强气体放电灯(HID)作为光源。
这类光源光效相对较高,而且单灯功率也较大,对于高大空间室内照明的确应当作为首选光源。
高强气体放电灯(HID)与荧光灯主要区别是这类光源在相对较高的弧压(一般为2-6个大气压)下工作。
它的光谱性质与荧光灯不同,因为高压电弧发出了绝大多数的可见光,因此其光效相对与荧光灯还要高出许多。
高强气体放电灯通常在启动几分钟后在充足的工作压力下会产生全部的光输出。
高强气体放电灯包括高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯等。
这些光源中高压钠灯的光效63lm/w,其显色指数一般为30-40,色温为5100°k。
这其中由于高压汞灯的效率低,已经较少使用,但由于其设备费用最少,一些场所仍有使用。
因此,对于对显色性及光源的颜色要求不高的高大空间,可以选择高压钠灯作为主要光源。
但对于对显色性及光源颜色要求较高的场所,则应选择高显色性的金属卤化物灯,也可采用高压钠灯和高显色性金属卤化物灯混光照明的方式。
笔者认为对于一般照度要求不特别高的场所,单纯选择金属卤化物灯作为光源,相对来说更为简洁和经济。
根据不同场合,对于上述光源选择合适的灯具也是相当重要的。
一般情况下,根据建筑层高,选择合适的配光曲线,可以达到比较均匀的照明效果。
通常对于高大空间由于层高较高,所选择的灯具的配光曲线较窄,在工作面上一般不会产生不舒适眩光,因此选择敞开式灯具可以保证灯具最大的光输出比。
当对于对眩光要求较为严格的场所(如体育场馆等),除对灯具的安装位置及投光角度进行调整外,特殊情况下,部分灯具还应选择带格栅型。
对于电压波动较大的场所,当选择高压汞灯作为光源时,还应选择灯管垂直安装的灯具,因为灯管水平安装时熄灭电压要比垂直安装提高7%-8%。
高强气体放电灯的镇流器损耗约为灯功率的10%-20%,选择节能型镇流器可以大量的节约电能,目前新型环形整流器相对0.4,因此在其启动装置上增加提高功率因数的无功补偿装置,可以大大降低线路损耗,配电线路导线截面也可随之减小,从而达到节能和降低工程造价的目的。
二.照明配电设计
对于高大空间照明配电,除应满足一般照明所必须遵循的规定外,由于其所选用高强气体放电灯的特殊性,还应注意下面一些问题:
由于高强气体放电灯的启动电流较大,高压钠灯为正常工作电流1.2倍,金属卤化物灯为正常工作电流的1.7倍,因而必须考虑灯泡在启动过程中对线路压降的要求,选择合适的导线截面,可以保证同回路所有灯泡正常点燃,从而避免部分灯泡不能正常启动的情况。
由于在民用建筑中高大空间大多都应用在一些相对比较重要的场合(如体育比赛、展览、候车等),这些场所一般都要求设置备用照明(供继续和暂时继续工作的照明)。
在一般工程设计中,大多数工程技术人员都喜欢选择部分正常照明灯作为备用照明,这部分灯具采用双回路电源切换供电,或者选用自带浮充电电池组灯具,这种做法在常规以荧光灯或白炽灯作为光源的工程中能取较好效果。
但对于以高强气体放电灯作为光源的工程应用中,上述做法就不太恰当。
我们知道,常规高强气体放电灯熄灭后再启动时间都较长,其再启动时间为10~15分钟,这是由于灯管在正常工作时管内蒸汽压力很高,这时如果要求灯泡熄灭后快速再启动,则要求更高的击穿电压,这是常规启动装置所达不到的。
另一方面,如果强行给该灯管加上一个很高的击穿电压而使灯泡在熄灭后快速再启动,这样做会大大降低灯管的使用寿命。
高强气体放电灯的再启动时间之所以很长。
正是由于必须等到灯管熄灭后冷却待管内蒸汽压力逐渐下降,直到启动装置提供的瞬间高电压可以再次击穿管内蒸汽产生弧光放电为止。
大多启动装置内部都具有再启动联锁功能,以确保在灯泡管压回到正常值前启动装置不会连续产生瞬间高电压,从而使得灯泡快速降温,缩短再启动时间。
高强气体放电灯在通电中断多长时间范围内可以维持点燃而不熄灭,笔者翻阅许多资料,都查不到相关数据。
利用应急照明电源(EPS)对金属卤化物灯供电0.01秒时可以保证金属卤化物灯的连续点燃,由此我们至少可以确定0.1秒的停电中断时间不能保证高强气体放电灯的连续点燃。
常规的双电源切换装置停电中断时间都远大于0.1秒。
因此,如果单纯依靠双电源切换装置对高强气体放电灯供电,尽管达到了电源的备用,由于光源的特殊性,却达不到备用照明的目的。
由于高强气体放电灯单灯容量比较大,如果给灯具配备浮充电电池组则需要比较大的电池容量,其体积相对较大,这样不但会给安装和电池维护带来不便,而且单灯造价也会大幅度增加。
笔者认为这种做法是不可取的。
针对高强气体放电灯的启动特点,备用照明的配电方式也就值得我们工程设计人员仔细斟酌。
下述几种做法可供大家选择:
1.对于具有双回路电源供电,且两路电源中至少有一路不会造成供电中断时,所选用的高强气体放电灯交错接在不同的供电回路上,这样可以保证在一路电黄失电时,先生具有深厚的技术背景、持续工作,从而保证备用照明。
2.对于只有一路市电,备用电源为柴油发电机组时,备用照明电源可以为市电和备用电源双回路切换供电,但不能解决高强气体放电灯熄灭后再启动问题。
为此,必须在光源选择上寻找出路,可以在高强气体放电灯的供电回路中接入一些快速点燃光源。
这部分快速点燃灯一般可以选择高功率的卤钨灯或其它类似光源。
这种做法也可以保证备用照明,其缺点是灯具规
格不统一,而且在正常使用时,这部分快速点燃灯色温与其它高强气体放电灯有较大差异,视觉效果不好。
目前国外有些厂家生产热触发高强气体放电灯(能快速再启动),但这种产品价格昴贵,不太适合在一般工程中应用。
3.对于对备用照明要求较高的高大空间照明工程中,这些工程甚至需要全部的正常照明作为备用照明,如果仍然选择高强气体放电灯作为光源,其电源则需要采用停电切换时间为0.01秒的应急照明电源(EPS)或者在线式不停电电源UPS),当然,照明部分造价也会大幅度增加。
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