某高校供电设计毕业论文-secret

高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 1 上篇 第 1 章 概述 1 1 工程概述 本次设计的对象 高层教学楼 是个集教学与办公为一体的教学楼 建筑面 积约为 21000 平方米 地下一层 地上七层 其中 地下室包括地下车库 水泵房 蓄水池 空调机房 变配电室 电梯等 地上一层面积约为 3000 平方米 由 14 个 教室 6 个教师办公室 1 个消防控制室 1 个值班室 2 个阶梯教室 2 个小演讲 厅 1 个大演讲厅及观景平台组成 二层与一层基本类似 在去掉两个值班室的基 础上增加了两个教师休息室 三层则为教室和办公室 2 个绘图教室 1 个多功能厅 四到六层为标准层 由教室 办公室 绘图教室组成 一到六层每层面积约为 3000 平方米 七层为顶层 面积较小 约 1800 平方米 只有教师办公室 展厅以及教师 活动大会议室 1 2 高层民用建筑的特点 1 高层民用建筑采用 10KV 甚至 35KV 高压供电 而一般高层教学楼则可采用城 市公用变压器低压供电 2 高层民用建筑的用电量大 对电气设备的要求较高 3 高层民用建筑对消防系统的安全 可靠性要求较高 4 高层民用建筑对防雷 接地等安全要求较高 5 高层民用建筑功能较全 对弱电部分依赖较多 智能化水平较高 1 3 建筑电气设计的组成 建筑电气设计是现代高层建筑的重要组成部分 一般来讲 建筑电气设计大致 分为强电部分和弱电部分 强电部分的设计包括低压配电系统 动力照明干线系统 配电箱系统和导线电 缆的敷设 强电部分是建筑电气设计的基础和主干部分 建筑电气的重要性和可靠 性都取决于强电部分设计的好坏 而弱电部分包括有线电视及卫星电视系统 通信 系统 广播扩声系统 火灾自动报警与消防联动系统还有综合布线系统 目前设计 中比较深化的是火灾报警及消防联动系统与综合布线系统两部分 随着建筑智能化 水平的提高 弱电部分的系统增加很多 弱电系统占基建投资的比率也越来越高 因此设计好弱电的各个子系统 对节约投资 提高智能化水平是有重要意义的 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 2 第 2 章 供配电系统设计 2 1 负荷分级及供电措施 2 1 12 1 1 负荷等级 民用建筑电气负荷 根据建筑物在政治 经济上的重要性或用电设备对供电可 靠性的要求 分为三级 即一级负荷 二级负荷 三级负荷 在本设计高层教学楼中 根据负荷等级的分类 消防中心 消防栓泵 喷淋泵 消防电梯 防烟排烟风机 应急照明等消防设备为一级负荷 普通电梯 生活水泵 和弱电机房为二级负荷 而普通照明为三级负荷 2 1 22 1 2 各级负荷的供电措施 各级负荷用户和设备的供电措施 均与外部电源条件有关 而外部电源条件取 决于工程筹建单位提供的由当地供电部门出据的 供电方案 根据 供电方案 设 计本工程的电源及供配电系统 1 一级负荷用户和设备的供电措施 一级负荷用户应由两个电源供电 当一个电源发生故障时 另一个电源应不致 同时受到破坏 而且当一个电源中断供电时 另一个电源应能承担本用户的全部一 级负荷设备的供电 一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统 均应采用单母 线分段系统 分列运行互为备用 一级负荷设备应采用双电源供电 并在最末一级 配电装置处自动切换 2 二级负荷用户和设备的供电措施 二级负荷的供电系统应做到当电力变压器或线路发生常见故障时 不致中断供 电或中断供电能及时恢复 应急照明等分散的小容量负荷 可采用一路市电加 EPS 或采用一路电源与设备自带的蓄电池 组 在设备处自动切换 3 三级负荷用户和设备的供电措施 三级负荷对供电无特殊要求 采用单回路供电 但应使配电系统简洁可靠 尽 量减少配电级数 低压配电级数一般不宜超过四级 且应在技术经济合理的条件下 尽量减少电压偏差和电压波动 2 1 32 1 3 配电系统的原则 配电系统设计应满足供电可靠性和电压质量的要求 配电系统以三级保护为宜 系统结构不宜复杂 在操作安全 检修方便的前提下 应有一定的灵活性 配电线 路或配电室及配电箱应设置在负荷中心 以最大限度地减小导线截面 降低电能损 耗 同一用电设备性质相同或接近 应有同一线路供电 不同性质的用电设备应有 不同支路的线路供电 在供电线路中 如果安装有冲击负荷大的用电设备 应有单独支路供电 对于 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 3 容量较大的用电设备 10 千瓦以上 应有单独支路供电 在三相供电线路中 单 相用电设备应均匀地分配到三相线路 应尽可能做到三相平衡 由单相负荷分配不 均匀所引起的中性线电流 不得超过额定电流的 25 每一相的电流在满载时不得 超过额定电流值 在配电系统中的配电屏 箱应留有适当的备用回路 选择导线截面也应适当留 有余量 2 1 42 1 4 本高层教学楼的负荷分级与供电措施 本工程为一高层教学楼 消防中心 消防栓泵 喷淋泵 消防电梯 防烟排烟 风机 应急照明等消防设备为一级负荷 普通电梯 生活水泵和弱电机房为二级负 荷 设为一用一备 互为备用 采用双电源供电 从附近两变电站引入两回路 采 用单母线分段制 中间设联络柜 并在最末一级配电箱处设置自动切换装置 其它 照明用电为三级负荷 2 22 2 本工程的负荷计算 2 2 12 2 1 负荷计算的方法 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 直接求出计算负荷 这 种方法比较简单 应用广泛 尤其适用于配 变电所的负荷计算 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷 再考虑设备台数和 功率差异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷 这种方法的理论 依据是概率论和数理统计 因而计算结果比较接近实际 但因利用系数实测与统计 较难 在民用建筑电气中一般不用 3 单位面积功率法 单位指标法 一般情况下 在方案设计阶段可采用单位指标法 在初步设计及施工图设计阶 段 宜采用需要系数法 对于住宅 在设计的各个阶段均可采用单位指标法 因此在本工程的负荷计算中 先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算 负荷 然后再用需要系数法进行进一步计算 设备容量的计算 在计算用户的设备容量时 应先对单台用电设备或用电设备组进行下列处理再 相加 单台设备的设备容量一般取其名牌上的额定容量或额定功率 连续工作的电动机的设备容量即名牌上的额定功率 是轴输出有功功率 未 计入电动机本身的损耗 短时工作电机 需考虑使用系数 照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上附属设备的功率 如荧光灯 金属卤化物灯 高压钠灯 高压汞灯 均为灯泡的额定功率加上镇流器的损耗 低 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 4 压卤钨灯 低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗 成组用电设备的设备容量不包括备用设备 消防设备与火灾时必然切除的设备取其大者计入总设备容量 计算容量的计算 方案设计阶段确定计算容量时 采用单位指标法计算 并根据计算结果确定 电力变压器的容量和台数 各类建筑物的用电指标如下表 表 2 1 各类建筑物的用电指标 建筑类别 用电指标 W 建筑类别用电指标 W 公寓30 50医院40 70 旅馆40 70高等学校20 40 办公40 80中小学12 20 一般 40 80 商业 大中型 70 130 展览馆50 80 体育40 70演播室250 500 剧场50 80汽车库8 15 施工图阶段采用需要系数法 计算容量 计算负荷 有功功率 2 1 exjs PKP 式中 计算容量 kW js P 需要系数 x K 设备容量 e P 视在容量 视在功率 2 2 kVA cos PS jsjs 无功负荷 无功功率 2 3 PSjsjs js Q 22 或 2 4 tgPQ jsjs 单相负荷均衡的分配到三相上 当无法使三相完全平衡 且最大一相与最小一 相负荷之差大于三相总负荷 10 时 应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计 算 否则按三相对称负荷计算 同类设备的计算容量 可以将设备容量的算数和乘以需要系数 不同类型的设 备的视在功率 应将其有功负荷和无功负荷分别相加后求其均方根 2 5 kVA S QP 2 js 2 js js 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 5 表 2 2 需要系数及功率因数表 负荷名称规模 台数 需要系数 Kx 功率因数 cos 备注 面积 500m21 0 90 9 1 500 3000 m20 9 0 7 3000 15000 m20 75 0 55 15000 m20 6 0 4 0 9 含插座容量 荧光 灯就地补偿或采用 电子镇流器照明 商场照明0 9 0 7 1 3 台0 9 0 7冷冻机房 锅炉房 3 台0 7 0 6 0 8 0 85 1 5 台1 0 8热力站 水泵房 通风机 5 台0 8 0 6 0 8 0 85 0 7 交流梯 电梯0 18 0 22 0 8 直流梯 100kW0 4 0 5洗衣机房 厨房 100kW0 3 0 4 0 8 0 9 4 10 台0 8 0 6 10 50 台0 6 0 4窗式空调 50 台以上0 4 0 3 0 8 200 kW1 0 6 舞台照明 200 kW0 6 0 4 0 9 1 注 1 一般动力设备为 3 台及以下时 需要系数取为 Kx 1 2 大面积集中控制的灯比相同建筑面积的多个小房间分散控制的灯的需要系数大 插座容 量的比例大时 需要系数的选择可以偏小些 计算电流的计算 380 220V 三相平衡负荷的计算电流 2 6 A cos P52 1 cos658 0 PcosU3 PI jsjsejsjs 式中 三相设备的额定电压 0 38kV e U e U 220V 单相负荷的计算电流 2 7 A cos P55 4 cos22 0 PcosU PI jsjsedjsjsd 电力变压器低压侧的额定电流 2 8 etetetetjs SSUSI443 1 693 0 3 式中 变压器的额定容量 et S kVA 变压器低压侧的额定电压 0 4 kV et U et U 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 6 2 2 22 2 2 本高层教学楼的负荷计算 2 2 2 1 举例说明负荷计算 以地下室为例 1 动力负荷计算 各类水泵 风机 本设计地下室包括消防栓泵 主 备 22kW 喷淋泵 主 备 e P 18 5kW 生活水泵 主 备 25kW 排烟风机 主 备 11kW e P e P e P 以上各设备 Kx取 0 8 8 0cos 75 0 tan 38 0 N U 由公式得 js P 消防栓泵 Kx 0 8 22 17 6 kW e P 消防栓泵 17 6 0 75 13 2 js Q js P tgKVAR 喷淋泵 Kx 0 8 18 5 14 8 kW js P e P 喷淋泵 14 8 0 75 11 1 js Q js P tgKVAR 生活水泵 Kx 0 8 25 20 kW js P e P 生活水泵 20 0 75 15 js Q js P tgKVAR 排烟风机 Kx 0 8 11 8 8 kW js P e P 排烟风机 8 8 0 75 6 6 js Q js P tgKVAR 各类水泵 风机的总负荷为 泵 风机 17 6 14 8 20 8 8 61 2 kW js P 泵 风机 13 2 11 1 15 6 6 45 9 js QKVAR 空调 Kx取 0 8 8 0cos 75 0 tan 38 0 N U 全楼设中央空调 空调 KxPe 0 8 150 120 kW js P 空调 120 0 75 90 js Q js P tgKVAR 动力总负荷为 动力 61 2 120 181 2 kW js P 动力 45 9 90 135 9 js QKVAR 2 照明负荷计算 方案设计阶段确定照明及插座的计算容量 采用单位指标法进行计算 地下一层的建筑面积约为 1000 用电指标取 14 4W 1000 14 4 14 4 kW js P 施工图阶段采用需要系数法 用单位指标法做出的计算容量 14 4 kW 即为用需要系数法计算中的设备容量 因此在需要系数法下 地下室照明的 Kx Pe 0 85 14 4 12 24 kW js P 12 24 0 62 7 6 js Q js P tgKVAR 12 24 0 85 14 4kVA cos jsjs PS 1 52 12 24 0 85 21 9A cos 52 1 jsjs PI 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 7 地下室总计算负荷 KWPPKP jsjs p js 1 174 24 12 2 181 9 0 照明动力总地下 KVARQQKQ jsjsqjs 15 1297 6 9 1359 0 照明动力总地下 kVA 8 24415 172 1 174 2222 总地下总地下总地下jsjsjs QPS 2 2 2 2 全楼总负荷计算 该高层教学楼的总负荷计算见表 2 3 表 2 3 高层教学办公楼负荷计算表 计算负荷 序号楼层及设备组名称 设备 容量 KW X K tan js P KW js Q KVAR js S KVA js I A 泵 风机 76 50 80 7561 245 976 5116 28 空调 1500 80 7512090150228 照明 14 40 850 6212 247 614 421 9 小计 193 44143 5 NO 1 地 下 室 乘9 0 K 174 1129 15 244 8 消防中心 2010 7520152538 照明 460 850 6239 124 245 9869 92 小计 59 139 2NO 2 一 层 乘9 0 K 53 1935 2863 83 弱电机房 810 75861015 2 照明 460 850 6239 124 245 9869 92 小计 47 130 2 NO 3 二 层 乘 9 0 K 42 3927 1850 36 三层照明 460 850 6239 124 245 9869 92 四层照明 460 850 6239 124 245 9869 92 五层照明 460 850 6239 124 245 9869 92 六层照明 460 850 6239 124 245 9869 92 七层照明 230 850 6219 5512 1212334 96 小计 175 95108 92 NO 4 三 到 七 层 乘9 0 K 158 3698 028186 3 NO 5 电梯 4010 7520152538 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 8 2 32 3 电气设备的选择 2 3 12 3 1 低压断路器的选择 1 低压断路器的选用要点 断路器的额定电压不小于线路额定电压 断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电流 断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流 注意进出线端的短 路通断能力是否相等 断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压 选择配电断路器需考虑短延时 短路通断能力和延时梯级的配合 选择电动机保护用断路器需考虑电动机的起动电流并使其在起动时间内不动 作 笼型感应电动机的起动电流按 8 15 倍额定电流计算 直流快速断路器需考虑过电流脱扣器的动作方向 极性 短路电流上升率 di dt 漏电保护断路器需选择合理的漏电动作电流和漏电不动作电流 注意能否断 开短路电流 如不能断开短路电流则需和适当的熔断器配合使用 灭磁断路器选用时需考虑发电机的强励电压 励磁线圈的时间常数 放电电 阻及断开强励电流的能力 2 选择结果 依据断路器的选择原则 参照电子样本 本设计的全部低压断路器均选用的德 力西集团生产的 DZ20 系列塑壳式断路器 DZ20 系列塑料外壳式断路器适应于交流 50Hz 或 60Hz 额定电流 100A 至 1250A 额定绝缘电压 690V 额定工作电压 380 400 V 及以下的配电线路中 作 为分配电能和线路及电源设备的过载 短路和欠电压保护 其中 Y J G 型额定电 流 225A 及以下和 Y 型 400A 及以下的断路器亦可作为保护电动机用 在正常情况下 可分别作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用 本系列断路器是以 Y 型为基础产品 由绝缘外壳 操动机构 触头系统和脱扣 器四个部分组成 断路器的操作机构具有使触头快速合闸和分断的功能 其 合 分 再扣 和 自由脱扣 位置以手柄位置来区分 C 型 J 型和 G 型断路器是 在 Y 型产品基础上派生设计而成 J 型断路器是将 Y 型断路器的触头进行结构改进 使之在短路情况下 在机构动作之前 动触头迅速斥开 达到提高通断能力的目的 本断路器的主要技术参数见表 2 4 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 9 表 2 4 断路器主要技术参数 功率损耗 W 短路分断能力 KA 有效 期 型号 壳架等级 最大的额 定电流 A 额定电流 In A 固定式插入式Icu cos Ics cos 飞弧 距离 DZ20C 160160 6 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 405012 0 30 DZ20Y 100303518 0 3014 0 30 DZ20J 100354035 0 2518 0 30 DZ20G 100 100 16 20 25 32 40 50 63 80 100 4050100 0 2050 0 25 DZ20C 250250 100 125 160 180 200 225 250 455515 0 20 DZ20Y 225405025 0 2519 0 30 DZ20J 225506542 0 2525 0 25 DZ20G 225 225 100 125 160 180 200 225 6080100 0 2050 0 25 80 DZ20C 400658020 0 30 DZ20Y 400759030 0 2523 0 25 DZ20J 4008511042 0 2525 0 25 DZ20G 400 400 200 250 315 350 400 120150100 0 2050 0 25 DZ20C 6309512020 0 30 DZ20Y 63010513030 0 2523 0 25 DZ20J 630 630400 500 630 10513050 0 2525 0 25 100 DZ20 12501250 630 700 800 1000 1250 24030065 0 2032 5 0 25120 以回路 WL1 为例 此回路为地下室照明回路 此回路负荷计算如下 1000 14 4 14 4 kW e P Kx Pe 0 85 14 4 12 24 kW js P 12 24 0 62 7 6 js Q js P tgKVAR 12 24 0 85 14 4kVA cos jsjs PS 1 52 12 24 0 85 21 9A cos 52 1 jsjs PI 整定电流为 40A 故 由断路器主要技术参数表中 可选出此回路的低压断路 器型号为 DZ20J 100 40A 电流互感器选用华东电气生产的 LMK1 0 66 75 5 型号 的产品 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 10 其他低压断路器选择见附录低压配电系统图 2 3 22 3 2 低压开关柜的选择 GHK 1 型低压固定组合式开关柜适用于交流 50 60Hz 额定工作电压交流 380V 额定绝缘电压 660V 2000KVA 及以下配电变压器的电力系统中 作为配电 动力 照明 无功补偿 电动机控制中心等用 能够满足广大用户的不同使用要求 该开关柜全部采用螺钉紧固连接而成 所有的开关元件安装在专用的元件室内 并与垂直母线室用钢板隔开 上下单元之间设有金属或绝缘隔板 母线室与元件室 和电缆室用钢板隔开 电缆室与垂直母线用钢板或绝缘板隔开 确保了各功能单元 运行和维护时的安全 有效的防止某一单元因故障影响其它单元的正常运行 所有的单元 单回路时方案的塑壳开关在 100A 系列以上的均采用柜外旋转式操 作机构 如上边选择的 DZ20 式低压断路器 其操作机构与门板设有闭锁 当开关 接通时不能打开门板 只有开关断开时才能开启门板进行维护或维修 确保操作安 全的可靠性 同时防止了因闭合开关时短路飞弧对人身的伤害 且开关的操作机构 在开关断开时 手柄能被挂锁锁住 防止人为的误操作接通开关 开关柜主要技术参数见表 2 5 表 2 5 开关柜主要技术参数 额定工作频率50 60Hz受流电流 A 1000 1600 2000 25 00 3200 4000 额定工作电压 V 380 主母线额定短时耐受电 流 30 50 65 kA 绝缘电压 V 500 主母线额定短时耐受峰 值电流 63 105 135 kA 水平母线额定电 流 A 1000 1600 2500 4000 工频耐压 1min V 2500 垂直母线额定电 流 A 630 1000 1600控制电机容量 kW 0 5 320 kW 馈电电路最大电 流 A 3000A外壳防护等级IP30 此开关柜的使用条件如下 周围空气温度不高于 40 摄氏度 且 24 小时内平均温度不高于 35 摄氏度 不低于 10 摄氏度 空气清洁 相对湿度在最高温度 40 摄氏度时不超过 50 在较低温度时允许 有较高的相对温度 如 20 摄氏度时为 90 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 11 没有火灾 爆炸危险 严重粉尘 化学腐蚀及剧烈震动的场所 海拔不超过 2000m 开关柜适用于以下温度运输和储存 25 55 摄氏度 在短时内 不超过 24 小时 不超过 70 摄氏度 因此在本工程设计中 选用了朝阳电器开关厂生产的低压固定组合式开关柜 2 3 22 3 2 导线型号及截面的选择 2 3 2 1 导线型号的选择 1 导体材料的选择 从节能角度 为了减少电能传输时引起的线路上电能损耗 要求减少导体的电 流阻抗则使用铜比铝好 故 本设计中所有导线电缆全部选用铜芯线 2 导线绝缘及护套材料的选择 电力电缆 交联聚乙烯 绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆 其制造工艺简单 没有敷设高差 的限制 重量较轻 弯曲性能好 具有内铠装结构 使铠装不易腐蚀 能耐油和酸 碱性的腐蚀 而且还具有不延燃的特性 可适用于有火灾发生的环境 同时 该电 缆还具有不吸水的特性 适用用于潮湿 积水或水中敷设 导线 塑料绝缘导线 其绝缘性能好 制造工艺简单 价格比较便宜 无论明敷或穿 管都可替代橡皮绝缘线 但其气温适应性较差 低温时易变脆 高温易挥发 由于民用建筑主要由低压供配电线路供电 所以导线截面的选择主要采用发热 条件计算法和电压损失计算法 2 3 2 2 导线截面的选择 电流通过导线时 要产生电能损耗 使导线发热 若绝缘导线和电缆的温度过 高时 可使绝缘损坏 甚至引起火灾 当裸导线的温度过高时 会使其接头处的氧 化加剧 增大接触电阻 使之进一步氧化 如此恶性循环 甚至可发展到断线 因 此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量 在这个允许载流量范围内运行 导线 的升温不会超过允许值 选择导线截面使通过相线的电流 Ic应不超过导线正常运行 时的允许载流量 Ial 1 中性线截面的选择 三相四线制系统中的中性线 要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影 响 一般三相四线制系统中的中性线截面应不小于相线截面的一半 有三相四线制引出的两相三线制和单相线路 因中性线电流和相线电流相等 故中性线截面和相线截面相同 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 12 如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出 该谐波电流回流过中性线 此时中性线截面应不小于相线截面 遵循以上原则 本设计中各中性线截面是相线截面的一半 2 保护线截面的选择 保护线截面要满足短路热稳定的要求 按 GB50054 95 低压配电设计规范规定 当相线截面小于 16mm2时 保护线截面应不小于相线截面 当相线截面不大于 35mm2且大于 16mm2时 保护线截面应不小于相线截面 当相线截面大于 35mm2时 保护线截面应不小于相线截面的一半 本设计中 根据 全国民用建筑工程设计技术措施 当相线截面不大于 35mm2 时 各保护线截面和相线截面相同 当相线截面大于 35mm2时 各保护线截面至少 为相线截面的一半 除消防电缆用的 ZR XEYH 型 别的都用的 VV 型的 导线都选择 的 BV 型 以普通回路 WL1 为例 为地下室照明 其计算电流为 21 9A 整定电流为 40A 10 2的聚氯乙烯电缆载流量至少为 40A 因此本回路电缆选聚氯乙烯电缆 VV 4 10 1 10 型号的即可 对于回路 WLM14 为弱电机房 其计算电流为 15 2A 整 定电流为 32A 10 2的 BV 导线的载流量至少为 32A 因此本回路导线选择 BV 4 10 E 10 RC25 型号 而对于消防负荷的回路 如回路 WLM9 为消防栓泵 其计 算电流为 33 44A 整定电流为 80A 本工程消防电缆均选用 ZR XEYH 型 因此 此 回路选用电缆型号为 ZR XEYH 4 35 1 25 其它设备导线选择见附录低压配电系 统图 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 13 第 3 章 照明系统设计 3 13 1 一般规定 电气照明设计的基本原则主要是安全 适用 经济 美观 要使照明设计与环 境空间相协调 就要正确选择照明方式 光源种类 使照明在改善空间立体感 形 成环境气氛等方面发挥极的作用 照明设计的目的是根据具体场合的要求 正确地选择光源和灯具 确定合理的 照明形式和布灯方案 在节约能源和建筑资金的条件下 来获得一个良好的学习工 作环境 在本工程的照明设计中 由于本工程为高层教学楼 主要为教室 办公室 因 此 在一般照明设计中 只要达到适当的照度要求即可 应急照明则按国家规范为 标准进行布置 3 1 13 1 1 照明光源选择的一般原则 1 室内照明光源的确定 应根据使用场所的不同 合理地选择光源的光效 显 色性 寿命 起动点燃和再启燃时间等光电特性指标 以及环境条件对光源光电参 数的影响 2 室内照明应优先采用高光效光源和高效灯具 在有连续调光 防止电磁波干 扰 频繁开闭或室内装修设计需要的场所 可选用白炽灯或卤钨灯光源 3 在选择光源色温时 应随照度的增加而提高 当照度低于 100lx 时宜采用色 温低于 3300K 的光源 4 室内一般照明宜采用同一种类型的光源 当有装饰性或功能性要求时 亦可 采用不同种类的光源 3 1 23 1 2 照明灯具选择的一般原则 1 在选择灯具时 应根据环境条件和使用特点 合理地选定灯具的光强分布 效率 遮光角 类型 造型尺度以及灯的表观颜色等 2 对于功能性照明 宜采用直接照明和选用敞开式灯具 3 在高空间安装的灯具 如楼梯大吊灯 室内花园高挂灯 多功能厅组合灯以 及景观照明和障碍标志灯等不便检修和维护的场所 宜采取延长光源寿命的措施 4 公共建筑中的门厅 大楼梯厅等处 可采用较高亮度的灯具 3 1 33 1 3 本设计的光源与灯具的选择 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 14 根据照明光源及灯具的选择原则 本建筑主要照度标准及光源 灯型选择如下 走廊 厕所为 0 米工作面照度 其它为 0 75 米工作面照度 1 办公室 教室 多功能厅 300lx 双管荧光灯 2 消防控制室 值班室 100lx 双管荧光灯 3 配电室 机房 75lx 双管荧光灯 4 走廊 门厅 50lx 白炽灯 5 卫生间 75lx 白炽灯 3 23 2 照度计算 选择照度是照明设计的重要问题 照度太低会损害工作人员的视力 不合理的 高照度则会浪费电力 选择照度必须与所进行的视觉工作相适应 在满足标准照度 的条件下 为节约电力 应恰当地选用一般照明 局部照明和混合照明三种方式 当一种光源不能满足显色性要求时 可采用两种以上光源混合照明的方式 这样既 提高了光效 又改善了显色性 另外 充分利用自然光 正确选择自然采光 也能改善工作环境 使人感到舒 适 有利于健康 充分利用室内受光面的反射性 也能有效地提高光的利用率 如 白色墙面的反射系数可达 70 80 同样能起到节电的作用 常用的照度计算方法有利用系数法 单位容量法和逐点法等 3 种 任何一种照 度计算方法 都只能做到基本准确 工程上计算结果有 20 至 10 的误差是允许 的 因此在本高层教学楼的照明设计中采用了单位容量法计算 单位容量法 是从利用系数法演变过来的一种计算照度的简化方法 单位面积安 装功率表是考虑了灯具的形式和布置 光源效率 要求的最低照度 计算高度以及 各种反射和减光因素后 编制成的单位面积所常需灯泡或灯管的功率的关系表 这 是一种常用的简便方法 它适用于在方案设计或初步设计时的近似计算和一般的照 明计算 这对于估算照明负载或进行简单的照明计算是非常适用的 1 计算步骤 一般知道了房间的被照面积后 就可以利用编制好的 单位面积安装功率表 来确定灯泡或灯管的功率 其步骤为 选择照明光源和灯具 根据要求的照度 查表求得单位面积的安装功率 按公式计算灯具数量 据此布置一般的照明灯具 确定布灯方案 2 计算公式 3 1 SPP 0 3 2 t P PN 式中 P 总安装容量 不包括镇流器的功率损耗 W 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 15 S 房间面积 一般指建筑面积 m P0 满足某最低照度时的单位面积安装功率 查表得到 W m Pt 一套灯具的安装容量 不包括镇流器的功率损耗 W N 在规定照度下所需灯具数 套 若房间的照度标准为推荐的平均照度时 则应将平均照度换算成最低照度后 再 进行查表和计算 若平均照度值查表得单位面积安装功率 则 P 应由式 3 3 确定 即 3 3 Z SPP 0 式中 P0为用平均照度值查单位面积安装功率表所得功率 表 3 1 不带反射罩荧光灯单位面积安装功率 W 荧光灯照度 lx 计算高度 m 房间面积 m2 305075100150200 10 153 96 59 81319 526 15 253 45 68 411 116 722 2 25 503 04 97 39 714 619 4 50 1502 64 26 38 412 616 8 150 3002 33 75 67 411 114 8 2 3 300 以上2 03 45 16 710 113 4 10 155 99 814 719 629 439 2 15 204 77 811 715 623 431 2 20 304 06 71013 32026 6 30 503 45 78 511 31722 6 50 1203 04 97 39 714 619 4 120 3002 64 26 38 412 616 8 3 4 300 以上2 33 85 77 511 214 9 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 16 表 3 2 广照型防水防尘灯单位面积安装功率 白炽灯照度 lx 计算高度 m 房间面积 m2 510152030 10 154 881113 719 6 15 253 96 79 111 616 2 25 503 25 97 810 313 6 50 1502 84 96 68 610 8 150 3002 34 05 67 09 0 2 3 300 以上2 23 65 06 08 0 10 156 511 515 32027 15 205 09 312 41620 5 20 304 07 810 112 616 5 30 50 50 120 3 2 2 8 6 2 5 1 8 0 6 8 10 4 8 5 14 1 12 1 120 3002 44 25 47 010 2 3 4 300 以上2 03 64 36 08 5 3 33 3 照明设计要求 3 3 13 3 1 一般照明设计 3 3 1 1 一般照明设计要求 1 室内一般照明的照度均匀度应不低于 0 7 2 灯具安装的均匀度不应大于灯具样本给出的均匀度 3 上人吊顶内维修灯具及灯具安装高度低于 2 4m 时 应加一根接地线 PE 将灯具外壳接地 4 在有固定座位或地面有斜坡或层高在 10m 以上的厅 堂 体育馆 舞台等 应考虑灯具的检修措施 3 3 1 2 灯具布置 照明灯具的布置方式分为均匀布置和选择布置两种 灯具的布置就是确定灯在房间内的空间位置 它对照明质量有及其重要的影响 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 17 灯具的布置合理与否还影响到照明装置的安装功率和照明设施的耗费 以及照明装 置维护检修的方便与安全 在本设计中 灯具的布置均采用均匀布置 3 3 1 3 本设计的一般照明灯具的布置 以教室为例 每间教室的面积为 62 64 根据单位密度法 取 14W 得出 此间教室的总灯具功率为 877W 选用双管荧光灯 每根灯的功率为 36W 则此教室 需要的灯具数约为 12 并均匀布置 开关采用一个三联开关 平均控制这 12 盏灯 具体布置见设计图 照明平面图 3 3 23 3 2 应急照明设计 3 3 2 1 应急照明设计要求 1 应急照明作为正常照明的一部分同时使用时 应有单独的控制开关 且控制 开关面板宜与一般照明开关面板相区别或选用带指示灯型 2 应急照明不作为正常照明的一部分同时使用时 当正常照明因故停电 应急 照明电源宜自动投入 3 公共场所的安全出口 疏散出口应设指示灯 4 疏散应急照明宜设在墙面或顶棚上 安全出口标志宜设在出口的顶部 疏散 走道的指示标志宜设在疏散走道及其拐角处距地面 1 00m 以下的墙上 走道疏散标 志灯的间距不应大于 20m 5 应急照明和疏散指示标志 可采用蓄电池作备用电源 且连续供电时间不应 少于 20min 3 3 2 2 本工程的应急照明灯具的选择与布置 本高层教学楼的下列部位设置应急照明 1 楼梯间 防烟楼梯间前室 消防电梯间及其前室 合用前室和避难层 间 2 配电室 消防控制室 消防水泵房 防烟排烟机房以及发生火灾时仍需坚持 工作的其它房间 3 教学楼内的疏散走道和走道长度超过 20m 的内走道 此外 应急照明必须选用能瞬时启动的光源 并有单独的控制开关 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 18 第 4 章 火灾自动报警及消防联动控制系统 4 1 总则 本建筑为二级保护对象 采用集中报警系统 本高层教学楼的消防报警总体设 置如下 1 在首层设消防控制中心 负责对整座教学楼进行火灾监测及消防联动控制 2 消防报警及联动系统采用广州云龙公司设备 3 报警回路为二总线制 线路沿耐火桥架经过电井引至各层 各层联动控制线 消防广播线均穿钢管暗敷 4 探测器部分采用感烟探测器或感温探测器 吸顶安装 手动报警按钮暗装 下皮距地 1 5 米 按 步行距离不大于 30 米 的原则设置 消防模块现场定位 5 按规范设置消防广播系统 并与正常广播结合 火灾时强切至火灾广播 火 灾发生时 按本层及上 下层进行广播 消防广播扬声器均为 3 瓦 有吊顶处用嵌 入式 无吊顶处壁挂 下皮距地 2 5 米 6 设消防电话 7 凡是消防用电均采用双路供电 末端切换 使用耐火或阻燃电缆 穿钢管暗 敷设 8 设应急照明系统 包括疏散指示灯 出口指示灯和备用照明 均采用双路电 源切换 末端自投或自带蓄电池 9 联动控制 用手动或自动方式控制所有的消防联动设备 其中消火栓泵 喷 淋泵 排烟机在控制中心设置多线制的直接手动控制 火灾时按要求启动各类消防 设备 执行电梯迫降 并切断非消防负荷电源 4 24 2 火灾自动报警系统设计 4 2 14 2 1 火灾探测器的选择 1 点型火灾探测器的选择 下列场所宜选择点型感烟探测器 饭店 旅馆 教学楼 办公室的厅堂 卧室 办公室等 电子计算机房 通讯机房 电影或电视放映室等 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 19 楼梯 走道 电梯机房等 书库 档案库等 有电气火灾危险的场所 2 感温探测器的选择 符合下列条件之一的场所宜选择感温探测器 相对湿度经常大于 95 无烟火灾 有大量粉尘 在正常情况下有烟和蒸汽滞留 厨房 锅炉房 发电机房 烘干车间等 吸烟室等 其他不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所 在本设计中 依据火灾探测器的选择原则 教室 办公室 楼梯 走廊 电梯 间等均采用点型感烟探测器 卫生间 地下车库 蓄水池 水泵房等则采用感温探 测器 4 2 24 2 2 火灾探测器的设置 4 2 2 1 火灾探测器的设置部位 1 敞开或封闭的楼梯间应单独划分探测区域 并每隔 2 3 层设置一个火灾探 测器 2 前室 包括防烟楼梯间前室 消防电梯前室 消防电梯与防烟楼梯间合用的 前室 和走道应分别单独划分探测区域 特别是前室与电梯竖井 疏散楼梯间及走 道相通 发生火灾时的烟气更容易聚集或流过 是人员疏散和消防扑救的必经之地 故应装设火灾探测器 3 电缆竖井配合竖井的防火分隔要求 每隔 2 3 层或每层安装一个 4 电梯机房应装设火灾探测器 其一电梯是重要的垂直交通工具 其二电梯机 房有发生火灾的危险性 其三电梯竖井存在必要的开孔 其四在发生火灾时 电梯 竖井往往成为火势蔓延的通道 容易威胁电梯机房的设施 为此 电梯机房设置火 灾探测器是必要的 电梯竖井的顶部宜设置火灾探测器 5 高级办公室 会议室 陈列室 展览室 商场营业厅 走廊等 4 2 2 2 火灾探测器的设置数量与布局 火灾探测器的设置和布局要科学 合理 经济 做到既能有效探测火灾 又可 节省火灾探测器的数量 设置火灾探测器时 应满足下述条件 点型火灾探测器的设置数量和布局 探测区域内每个房间至少设置一只火灾探测器 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 20 感烟 感温火灾探测器的保护面积 A 和保护半径 R 以及安装间距应规定见下 表 一个探测区域内所需设置的探测器数量应按下式计算 N S K A N 1 取整数 4 1 式中 N 一个探测区域内所有需要设置的探测器数量 单位 只 A 探测器的保护面积 平方米 S 探测区域的面积 平方米 K 修正系数 特级保护对象宜取 0 7 0 8 一级保护对象宜取 0 8 0 9 二级保护对象宜取 0 9 1 0 表 4 1 感烟 感温探测器的保护面积和保护半径 一只探测器的保护面积 A 和保护半径 R 屋顶坡度 15 15 30 30 火灾 探测 器的 种类 地面 面积 S m2 房间高度 h m A m2 R m A m2 R m A m2 R m S 80H 12 806 7807 2808 0 S 806 h 12806 71008 01209 9 感烟 探测 器 H 6 605 8807 21009 0 S 30H 6 304 4304 9305 5 感温 探测 器 S 30 H 6 203 6304 9406 3 例如 本高层教学楼中 教室面积 S 62 根据探测器选择原则应选用感烟探测器 2 m 计算数量 N S K A 0 97 只 808 0 62 取整数 选一只探测器 布置在屋子的中心位置 能达到规范所提出的要求即 可 4 2 34 2 3 火灾手动报警按钮的设置 报警区域内每个防火分区 应至少设置一只手动火灾报警按钮 手动火灾 报警按钮应设置在明显和便于操作的部位 安装在墙上距地 楼 面高度 1 5m 处 且应有明显的标志 从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮 的步行距离 不应大于 30 米 2 针对各楼层的前室 包括防烟楼梯间前室 消防电梯前室 消防电梯与防烟 楼梯间合用的前室 是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地 应作为设置手 动火灾报警按钮的首选部位 此外 对一般电梯前室也应设置手动火灾报警按钮 3 在公共活动场所 包括大厅 过厅 餐厅 多功能厅等 及主要通道等处 人员都很集中 并且是主要疏散通道 故应在这些公共活动场所的主要出入口设置 手动火灾报警按钮 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 21 以此为依据 本工程地下层设三个手动报警按钮 一层到六层 每层设七个手 动火灾报警按扭 七层设五个手动报警按钮 满足规范要求 4 2 44 2 4 火灾事故广播及消防电话的设置 走道 大厅等公共场所 扬声器的设置数量 应能从本层任何部位至最近一个 扬声器的距离不超过 15 米 在走道交叉处及转弯处均设置扬声器 走道末最后一个 扬声器离墙不大于 8 米 每个扬声器功率不少于 3W 实配功率不小于 2W 当 2 层及 2 层以上的楼层发生火灾 可先接通火灾层及相邻的上 下两层 若 首层发生火灾 可先接通首层 2 层及地下各层 地下室发生火灾 可先接通底下 各层及首层与 2 层有挑空的共享空间时 也应包括 2 层 地下室以及各层全部设置消防广播 其功率为 5W 按防火报警区与一层消防控 制中心相连 火灾时利用广州云龙公司的控制模块强行切至消防广播 火灾发生时 按本层 及上 下层进行广播 满足相关规范要求 布置情况见消防平面图及系统图 消防专用电话为独立的消防通信系统 设置消防专用电话主机 在消防控制室 消防值班室等处设有向公安消防部门直接报警的外线电话 在消防水泵房 供配电 室 空调机房 电梯机房等地均设置了消防电话 手动报警按钮 消火栓按钮处设 置消防电话塞孔 电话塞孔在墙上安装时 其底边距地高度应在 1 3 1 5m 4 34 3 消防控制室与消防联动控制 4 3 14 3 1 一般要求 消防控制设备应由下列部分或全部控制装置组成 火灾报警控制器 自动灭火 系统的控制装置 室内消火栓系统的控制装置 防排烟系统及空调通风系统的控制 装置 常开防火门 防火卷帘的控制装置 电梯回降控制装置 火灾应急广播控制 装置 火灾警报控制装置 消防通信设备 火灾应急照明与疏散指示标志的控制装 置 消防控制设备的控制电源及信号回路电压应采用直流 24V 4 3 24 3 2 消防控制室 1 消防控制室应设置在建筑物的首层或地下一层 并有直通室外的安全出口 2 消防控制室的门应向疏散方向开启 且入口处应设置明显的标志 3 消防控制室的送 回风管在其穿墙处应设防火阀 4 消防控制室内严禁与其无关的电气线路及管路穿过 5 消防控制室周围不应布置电磁场干扰较强及其他影响消防控制设备工作的设 备用房 本工程的消防控制室设置在建筑物的首层并有直通室外的安全出口 控制室的 门向疏散方向开启 入口处设置明显的标志 4 3 34 3 3 导线选择与线路敷设 高层建筑电气设计 高层教学楼电气设计 22 4 3 3 1 导线选择的一般原则 1 火灾自动报警系统的传输线路和 50V 以下供电控制线路 应采用电压等级不 低于交流 250V 的铜芯绝缘导线或铜芯电缆 采用交流 220 380V 的供电和控制线路 应采用电压等级不低于交流 500V 的铜芯绝缘导线或铜芯电缆 2 火灾自动报警系统的传输线路的线芯截面选择 除应满足自动报警装置技术 条件的要求外 还应满足机械强度的要求 铜芯绝缘导线 铜芯电缆线芯的最小截 面面积不应小于下表的规定 表 4 2 铜芯绝缘电线 电缆芯线的最小截面 序号类别纤芯最小截面 mm2 1 穿管敷设的导线 1 00 2 线槽内敷设的绝缘导线 0 75 3 多芯电缆 0 50 4 3 3 2 室内火灾系统的线路敷设 本次设计消防联动控制 自动灭火控制 通信 应急照明及紧急广播等线路 应