现代综合教学楼供电系统

第1章引言1.1设计任务本次设计的对象为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，只有教师办公室、展厅以及教师活动大会议室，管理室。二层主要是有4个阅览室，2个休息平台，3个管理室，文科书库1个，理科书库一个，卫生间2个前室1个。三层至五层相似，每一层有8个教室，2个休息室，3个休息平台，2个卫生间。六层主要是老师的办公室（有老师办公室、校长办公室、书记办公室等等）。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，主要是机房。1.2高层建筑供电系统发展现状当今世界,经济发达国家的城市越来越大,人口越来越多,继之而来城市建筑用地日趋紧张，几乎到了“寸土寸金”的地步,于是争向空中发展,导致楼层越来越高。其中高层建筑供电系统（包括教学楼供电系统）的发展趋势如下：高压电源直接伸入高层建筑、中压深入楼层。由于负荷越来越大,加之密度很高,为保证声压质量和减少电能损失,高压电源将直接伸入高层建筑,中压配电将深入楼层,例如,北京国贸中心高楼群已是三回伸入建筑群,天津国际大厦采用二回,直接引入。为减少变电环节和电压等级,将出现高压直降,采用110V~0.4kv、35~0.4kv直配变压器此外,低压配电电压也有上升的趋势,如采用660V配电已有试点简化主结线。电源侧进线可根据系统需要选用隔离开关,中压配电系统采用负荷开关加熔断器,既经济又安全可靠。研制和开发适合高层建筑供、配电系统所需要的可靠、质轻、阻燃、防火等性能的洪配电装置,标准化、成型化、组合化、小型化和无油化是其方向。随着不停电电源的完善和成本降低,UPS也将在高层建筑中得到越来越多的应用。高层建筑的增加将大大推动消防技术的发展总之,高层建筑是一个系统工程,涉及的学科多,它的发展必将在许多方面促进科学技术,特别是供用电技术的迅速发展。1.3设计的主要内容和方法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。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，其设计的主要部分包括低压配电系统，动力照明干线系统，配电箱系统和导线电缆的铺设。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。

第2章供配电系统设计2.1负荷分级及供电措施2.1.1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。一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：1．中断供电将造成人身伤亡时。2．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3．中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2．中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。2.1.2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。2.1.3配电系统的设计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。2.1.4教学楼的负荷分级与供电措施教学楼的消防中心、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。2.2工程负荷计算2.2.1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。⑴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：①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。②连续工作的电动机的设备容量即名牌上的额定功率，是轴上输出有功功率，未计入电动机本身的损耗。③短时工作电机，需考虑使用系数。④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。低压卤钨灯、低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗。⑤成组用电设备的设备容量不包括备用设备。⑥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。⑵计算容量的计算①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商业一般：40～80展览馆50～80大中型：70～130体育40～70演播室250～500剧场50～80汽车库8～15②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)式中——计算容量（kW）；——需要系数；——设备容量；视在容量（视在功率）：(2-2)无功负荷（无功功率）：(2-3)或(2-4)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)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（）备注照明面积＜500m21～0.90.9～1含插座容量，荧光灯就地补偿或采用电子镇流器500～3000m20.9～0.70.93000～15000m20.75～0.55＞15000m20.6～0.4商场照明0.9～0.7冷冻机房锅炉房1～3台0.9～0.70.8～0.85＞3台0.7～0.6热力站、水泵房、通风机1～5台1～0.80.8～0.85＞5台0.8～0.6电梯0.18～0.220.7(交流梯)0.8(直流梯)机房厨房≤100kW0.4～0.50.8～0.9＞100kW0.3～0.4窗式空调4～10台0.8～0.60.810～50台0.6～0.450台以上0.4～0.3讲台台照明＜200kW1～0.60.9～1＞200kW0.6～0.4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。⑶计算电流的计算①380/220V三相平衡负荷的计算电流:（2-6）式中——三相设备的额定电压,=0.38kV。②220V单相负荷的计算电流：（2-7）③电力变压器低压侧的额定电流：（2-8）式中——变压器的额定容量；——变压器低压侧的额定电压，=0.4kV。2.2.2教学楼的负荷计算1举例说明负荷计算（以地下室为例）：1）、动力负荷计算⑴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，=18.5kW）、生活水泵（主、备，=25kW）、排烟风机（主、备，=11kW）。以上各设备Kx取0.8，，，。由公式得：消防栓泵=Kx=0.8×22=17.6kW消防栓泵==17.6×0.75=13.2喷淋泵=Kx=0.8×18.5=14.8kW喷淋泵==14.8×0.75=11.1生活水泵=Kx=0.8×25=20kW生活水泵==20×0.75=15排烟风机=Kx=0.8×11=8.8kW排烟风机==8.8×0.75=6.6各类水泵、风机的总负荷为泵、风机=17.6+14.8+20+8.8=61.2kW泵、风机=13.2+11.1+15+6.6=45.9⑵空调Kx取0.8，，，。全楼设中央空调，空调=KxPe=0.8×150=120kW空调==120×0.75=90动力总负荷为动力=61.2+120=181.2kW动力=45.9+90=135.92）、照明负荷计算⑴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=14.4kW⑵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14.4kW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=12.24kW=×=12.24×0.62=7.6=12.24÷0.85=14.4kVA=1.52×12.24÷0.85=21.9A地下室总计算负荷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序号楼层及设备组名称设备容量KW计算负荷KWKVARKVAANO.1地下室泵、风机561.245.976.5116.28空调1500.80.7512090150228照明14.40.850.6212.247.614.421.9小计193.44143.5乘174.1129.15244．8NO.2一层消防中心2010.7520152538照明460.850.6869.92小计59.139.2乘53.1935.2863.83NO.3二层弱电机房810.75861015.2照明460.850.6869.92小计47.130.2乘42.3927.1850.36NO.4三到七层三层照明460.850.6869.92四层照明460.850.6869.92五层照明460.850.6869.92六层照明460.850.6869.92七层照明230.850.6219.5512.1212334.96小计175.95108.92乘158.3698.028186.3NO.5电梯4010.75201525382.3电气设备的选择2.3.1低压断路器的选择1、低压断路器的选用要点1)断路器的额定电压不小于线路额定电压。2)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。3)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。4)断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。5)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。6)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。7)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。8)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。9)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。表2-4断路器主要技术参数型号壳架等级最大的额定电流A额定电流InA功率损耗W短路分断能力KA（有效期）飞弧距离㎜固定式插入式Icu/cosΦIcs/cosΦDZ20C-160160620253240506380100125160405012/0.30/80DZ20Y-1001001620253240506380100303518/0.3014/0.30DZ20J-100354035/0.2518/0.30DZ20G-1004050100/0.2050/0.25DZ20C-250250100125160180200225250455515/0.20/DZ20Y-225225100125160180200225405025/0.2519/0.30DZ20J-225506542/0.2525/0.25DZ20G-2256080100/0.2050/0.25DZ20C-400400200250315350400658020/0.30/100DZ20Y-400759030/0.2523/0.25DZ20J-4008511042/0.2525/0.25DZ20G-400120150100/0.2050/0.25DZ20C-6306304005006309512020/0.30/DZ20Y-63010513030/0.2523/0.25DZ20J-63010513050/0.2525/0.25DZ20-125012506307008001000125024030065/0.2032.5/0.25120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=14.4kW=Kx×Pe=0.85×14.4=12.24kW=×=12.24×0.62=7.6=12.24÷0.85=14.4kVA=1.52×12.24÷0.85=21.9A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LMK1-0.6675/5型号的产品。2.3.2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、2500、3200、4000额定工作电压（V）～380主母线额定短时耐受电流30、50、65kA绝缘电压（V）～500主母线额定短时耐受峰值电流63、105、135kA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）0.5～320kW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：⑴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。⑵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%。⑶没有火灾，爆炸危险、严重粉尘，化学腐蚀及剧烈震动的场所。⑷海拔不超过2000m。⑸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。2.3.3导线型号及截面的选择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⑴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。⑵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。⑴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。⑵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。⑶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：⑴当相线截面小于16mm2时，保护线截面应不小于相线截面。⑵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。⑶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。

第3章照明系统设计3.1照明系统的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。3.1.1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。3.1.2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。3.1.3本设计的光源与灯具的选择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3.2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：⑴选择照明光源和灯具；⑵根据要求的照度，查表求得单位面积的安装功率；⑶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）（3-2）式中ΣP—总安装容量(不包括镇流器的功率损耗),W;S—房间面积(一般指建筑面积),m²;P0—满足某最低照度时的单位面积安装功率(查表得到), W/m²;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ΣP应由式3-3确定,即（3-3）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/㎡）计算度（m）房间面积（m2）荧光灯照度（lx）3050751001502002～310～1319.52615～11.116.722.225～503.014.619.450～1508.412.616.8150～3007.411.114.8300以上2.010.113.43～410～155.99.814.719.629.439.215～204.77.811.715.623.431.220～304.06.71013.32026.630～5011.31722.650～1203.014.619.4120～3008.412.616.8300以上7.511.214.9表3-2广照型防水防尘灯单位面积安装功率计算高度（m）房间面积（m2）白炽灯照度（lx）5101520302～310～154.881113.719.615～11.616.225～5010.313.650～1508.610.8150～3002.34.05.67.09.0300以上6.08.03～410～156.511.515.3202715～205.09.312.41620.520～304.07.810.112.616.530～5050～15.18.06.810.48.514.112.1120～3007.010.2300以上2.08.53.3照明设计要求3.3.1一般照明设计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。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。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、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。3.3.2应急照明设计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。1、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。

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。4.2火灾自动报警系统设计4.2.1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⑴饭店、旅馆、教学楼、办公室的厅堂、卧室、办公室等；⑵电子计算机房、通讯机房、电影或电视放映室等；⑶楼梯、走道、电梯机房等；⑷书库、档案库等；⑸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⑴相对湿度经常大于95%；⑵无烟火灾；⑶有大量粉尘；⑷在正常情况下有烟和蒸汽滞留；⑸厨房、锅炉房、发电机房、烘干车间等；⑹吸烟室等；⑺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。4.2.2火灾探测器的设置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。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⑴探测区域内每个房间至少设置一只火灾探测器；⑵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。⑶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火灾探测器的种类地面面积S（m2）房间高度h(m)一只探测器的保护面积A和保护半径R屋顶坡度θ≤15°15°＜θ≤30°θ＞30°A（m2）R(m)A（m2）R(m)A（m2）R(m)感烟探测器S≤80H≤12806.7807.2808.0S＞806＜h≤12806.71008.01209.9H≤6605.8807.21009.0感温探测器S≤30H≤6304.4304.9305.5S＞30H≤6203.6304.9406.3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。计算数量N≧S/(K×A)==0.97只取整数，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。4.2.3火灾手动报警按钮的设置１、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。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。4.2.4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。4.3消防控制室与消防联动控制4.3.1一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。4.3.2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。4.3.3导线选择与线路敷设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1.002线槽内敷设的绝缘导线0.753多芯电缆0.502、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，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm。当必须明敷时，应在金属管上采取防火措施。

第5章防雷与接地系统设计5.1建筑物的防雷措施建筑物的防雷设计，应根据国家标准《建筑防雷规范》进行设置。设置的目的是为了保证建筑物内的人身安全；防止直击雷破坏建筑物，保护建筑物内部的危险物品、贵重物品、机电设备、易燃物品、电器设备不致因雷击而烧毁和损坏。在建筑物供配电设计中，防雷接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性，安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中都应该包含防雷接地系统设计。建筑物年预计雷击次数应按下式确定：（5-1）式中N—建筑物预计雷击次数（次/a）;K—校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2·a）]；—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。此工程所在地为，此地的年平均雷暴日为40.3d/a,建筑物的等效面积由公式D=（5-2）=[LW+2（L+W）·+]·10-6（5-3）算出约为0.04㎡。根据公式5-1计算出年预计雷击次数为0.066次/a,根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物应划为第三类防雷建筑物。因此，本设计应按第三类防雷建筑物的防雷措施进行防雷设计。5.2基础接地安全设计本工程利用基础底板主筋（两根）作为联合接地体，所有主筋之间可靠焊接，形成闭合电气通路，主筋焊接长度不小于6d，采用联合接地利用基础接地装置实行总等电位联结，接地电阻小于１Ω。从室外进出建筑物的所有金属管道(给水管、排水管等)应在进出处预埋100×100×6的焊接钢板，预埋钢板应于联合接地体可靠焊接。防雷引下线均利用柱内二根主钢筋（≥2Φ16㎜），主钢筋的连接处必须焊接，上端与防雷系统焊接，下端与地线可靠焊接，防雷引下线共18处。在防雷引下线做接地电阻测试点，在防雷引下线室外地坪以上0.5m处预埋100×100×6钢板一块，使其与接地引下线焊接。在强电间，电梯间的等处的相应位置预埋LEB端子箱，下口离地300㎜，该端子箱与相应的墙柱主筋焊接，等电位接地端子箱型号为TD22-R-2,接地装置连接过沉降缝处做软弓形处理。5.3本高层教学楼的防雷接地保护措施在防雷接地设计中，本工程按三类防雷建筑设计,对防直击雷采用在建筑物屋顶装设避雷带做接闪器，避雷带采用25×4热镀锌扁钢沿女儿墙、屋面、屋脊等周边敷设，屋面网格均应小于20m×20m，避雷带用支持卡子固定，支持卡子高0.15m，直线间距1.0m，转弯处0.3m。凡突出屋面的所有金属构件，均应与其邻近避雷带可靠焊接连通，有金属栏杆处利用金属栏杆作接闪器，组成一个完整的避雷网，避雷带过建筑物沉降缝做弓型处理，其有关构件应做防腐处理。引下线利用外墙结构柱内二根主钢筋（≥2Φ16㎜），暗敷地下，上端与避雷带或避雷接闪器焊接连通，下端与基础接地网焊接连通，成为良好的电气通路，防雷体系的钢筋应可靠焊接，焊接长度不小于10d。利用基础底板钢筋及桩基内钢筋作为接地极，基础内钢筋按柱网焊通，所有焊接的钢筋应焊接成闭合回路，作为环形接地体，将所有接地系统（防雷接地、弱电设备的功能性接地）构成联合接地体，要求其接地电阻小于1欧姆。为防雷电波入侵，进出建筑物的各种金属管道及电器设备的接地装置应在进出处于防雷接地装置可靠连接。

第6章弱电系统设计6.1有线电视系统有线广播电视网络一般采用光缆—电缆网传输方式,这种方式一方面兼顾了与现行技术的接口,可以兼容并替代原共用天线系统,另有一方面也充分考虑了未来的发展,其技术标准和传输方式都有较大改进。1、前端设备CATV系统的前端部分包括自播节目设备,卫星电视接收设备,导频信号发生器,调制器,混合器以及连接电缆等设备。一般,前端系统暂且不作设计,前端信号直接从当地有线电视网引入,预留卫星电视信号接口,便于以后升级与扩展。2、传输分配网络信号传输分配网络中使用最多的是分配器和分支器。分配器通常把一路输入信号平均的分为2路或2路以上输出,其输出端不能开路或短路。分支器有两个输出端,一是主干线输出端,另一种是分支线输出端,分支器只能作为信号的单向输出。分配网络的分配方式，一般有几种形式，分配—分配方式、分支方式、分支—分配方式、分配—分支方式。6.2广播扩声系统在设计广播音响系统时需要对器件作如下几个方面的精心的考虑与选择：1、系统设备配套的考虑：系统的主要设备、接线分配箱和分区切换器、楼层分线箱、音量调节器、扬声器、连接导线。2、扬声器的布置：扬声器的布置方式：集中式布置、分散式布置；扬声器的设置距离：有两种估算方法，一种是当使用3W扬声器时，间隔距离为（3-3.5）倍楼层高度或保证扬声器的电功率密度为0.025-0.05W/m2第二种方法是按从任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过15m,走廊末端最后一个扬声器箱距离不大于8m的标准来布置。3、扬声器的功率选择：大楼的走廊、大厅等公共场所使用的扬声器，如果无特别要求的话，通常的额定功率应不小于3W；而在娱乐场所和车库、通风机房等环境噪声较大的场所，应按播音的声压级高于背景噪声15dB的要求来选择扬声器的功率，或适当减小各扬声器的安装距离以达到所需的播音效果。室内声压级取决于扬声器辐射的直接声及房间反射而产生的扩散声。在供声面的大部分区域影响声压级一般为85dB。4、紧急广播分区切换器的设计：紧急广播分区切换器是由切换开关和相应的电路组成。当按下相应饿开关时，切换器立即向相应的楼层分线箱发出控制信号，使功率放大器的输出不必再经过音响调节器而直接加到扬声器，使之全功率发声以满足广播的需要。在设计紧急广播分区切换器时有几个因素必须考虑：切换器的切换开关必须与广播分区号相对应；切换器向相应楼层分线箱送出的控制信息不必经音量调节器；电梯轿厢中所使用的扬声器直接与功率放大器连接，不必经过楼层的分线箱。6.2.1广播音响系统的类型与特点广播音响系统，或称电声系统，其涉及面很宽，应用广泛，从工厂、学校、宾馆、医院、车站、码头、广场到会场、影剧院、体育馆、歌舞厅等，无不与之有着密切关系。在民用建筑工程设计中，广播音响系统大致可分为如下几类：1、面向公众区（如广场、车站、码头、商场、餐厅、走廊、教室等）和停车场等的公众广播（PA）系统这种系统主要用于语言广播，因此清晰度是首要问题。而且，这种系统往往平时进行背景音乐广播，在出现灾害或紧急情况时，又可切换成紧急广播。2、面向宾馆客房的广播音响系统这种系统包括客房音响广播和紧急广播，通常由设在客房中的床头柜放送。客房广播含有收音机的调幅（AM）和调频（FM）广播波段和宾馆自播的背景音乐等多个可供自由选择的波段，每个广播均由床头柜扬声器播放。在紧急广播时，客房广播即自动中断，只有紧急广播的内容强切传到床头柜扬声器，这时无论选择器在任何位置或关断位置，所有客人均能听到紧急广播。3、以礼堂、剧场、体育场馆为代表的厅堂扩声系统这是专业性较强的厅堂扩声系统，它不仅要考虑电声技术的问题，还要涉及建筑声学问题，两者须统筹兼顾，不可偏废。这类厅堂往往有综合性多用途的要求，不仅可供会场语言扩声使用，还常作文艺演出等。对于大型现场演出的音响系统，电功率少则几万瓦，多的达数十万瓦，故要用大功率的扬声器系统和功率放大器，在系统的配置和器材选用方面有一定的要求，还应注意电力线路的负荷问题。4、面向歌舞厅、宴会厅、卡拉OK厅等的音响系统这类场所与前一类相似，亦属厅堂扩声系统，且多为综合性的多用途群众娱乐场所。因其人流多，杂声或噪声较大，故要求音响设备有足够的功率，较高档次的还要求有很好的重放效果，故也应配置专业音响器材，在设计时注意供电线路应与各种灯具的调光器分开。并且因为使用歌手和乐队，故要配置适当的返听设备，以便让歌手和乐手能听到自己的音响，找准感觉。对于歌舞厅和卡拉OK厅，还要配置相应的视频图像系统。5、面向会议室、报告厅等的广播音响系统这类系统一般也设置由公共广播提供的背景音乐和紧急广播两用的系统，但因有其特殊性，故也常在会议室和报告厅（或会场）单独设置会议广播系统。对要求较高或国际会议厅，还需另行设计诸如同声传译系统、会议讨论表决系统以及大屏幕投影电视等的专用视听系统。6.2.2广播音响系统的组成广播音响系统基本可分为四个部分：节目源设备、信号的放大和处理设备、传输线路和扬声器系统。1、节目源设备：节目源通常有无线电广播（调频、调幅）、普通唱片、激光唱片（CD）和盒式磁带等，相应的节目源设备有FM/AM调谐器、电唱机、激光唱机和录音卡座等。此外，还有传声器（话筒）、电视伴音（包括影碟机、录像机和卫星电视的伴音）、电子乐器等。2、放大和信号处理设备：包括调音台、前置放大器、功率放大器和各种控制器及音响加工设备等。这一部分设备的首要任务是信号的放大——电压放大和功率放大，其次是信号的选择，即通过选择开关选择所需要的节目源信号。调音台和前置放大器作用或地位相似（当然调音台的功能和性能指标更高），它们的基本功能是完成信号的选择和前置放大，此外还担负对重放声音的音色、音量和音响效果进行各种调整和控制的任务。有时为了更好地进行频率均衡和音色美化，还另外单独接入图示均衡器。总之，这部分是整个广播音响系统的“控制中心”。功率放大器则将前置放大器或调音台送来的信号进行功率放大，通过传输线去推动扬声器放声。3、传输线路虽然简单，但随着系统和传输方式的不同而有不同的要求。对礼堂、剧场、歌舞厅、卡拉OK厅等，由于功率放大器与扬声器的距离不远，故一般采用低阻大电流的直接馈送方式，传输线即所谓喇叭导线要求截面积较粗的多股线，由于这类系统对重放音质要求很高，故常用专用的喇叭线，乃至所谓“发烧线”。而对公共广播系统，由于服务区域广、距离长，为了减少传输线路引起的损耗，往往采用高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高，也不必很粗。在客房广播系统中，有一种与宾馆CATV（共用天线电视系统）共用的所谓载波传输系统，这时的传输线就使用CATV的视频电缆，而不能用一般的音频传输线了。4、扬声器系统：扬声器系统要求整个系统的匹配，同时其位置的选择也要切合实际。礼堂、剧场、歌舞厅音色，而扬声器一般用大功率音箱；而公共广播系统，由于它对音色要不高，一般采用3W-30W天花喇叭或挂墙喇叭和音拄等比较合适。6.2.3厅堂扩声系统中扬声器系统的设计室内厅堂电声设计的要点在于能最大限度地还原现场声音效果以及保证声源的不失真扩。很多电声设计人员往往强调各种音响器材的性能指标的重要性，而忽略了建筑声学与人耳听觉上的理论研究，往往造成一套的电声器材无法在实际的厅堂中获得一个良好的声学效果。好的建声环境是电声设计的一个基本条件，我们应该确立建筑声学在电声设计中的首要位置。电声无法改变建声缺陷，只能适当弥补建声缺陷。因此，只有注重建声设计与人耳听觉的理论研究，才能真正地做好电声设计。一个电声设计者，应该是一个了解建声，人耳生理听觉理论，精通音响技术、电源配电、接地与屏蔽技术，有音乐素养的综合性人才。厅堂内音质的评价包括主观和客观两个方面，良好的音质是由响度（声压级）、丰满度与清晰度（混响时间）、空间感（早期反射声）、音色（传输频率特性及混响时间频率特性）、低噪声和声像定位感等组成。因此，在扬声器系统设计中，我们必须遵循以上原则，从扬声器的特性指标，建声要求和人耳听觉特点等方面进行综合考虑。1、扬声器的选择扬声器主要有六个指标：频率特性、指向性、灵敏度、失真、额定阻抗和额定功率。我们在选择扬声器时，首先要看的是其频率特性和指向性这两个指标。由于在电声设计时一般多数建声设计已经完成，室内建声的频率特性、混响时间频率特性、早期反射声等已经确定。然而，不同品牌的扬声器的重放频率特性是不一样的，应选择重放频率特性能更好地匹配现场的建声环境的扬声器，这部分工作主要通过扬声器在现场的主观评测来进行择优选择。在进行主观音质评测时还要考虑响度的影响，因为人耳听觉对不同频率的声音在不同的声压级上的感受是不一样的，例如，200Hz的30dB的声音和1kHz的10dB的声音在人耳听起来具有相同的响度，这就是所谓的“等响”。从等响度曲线图可见，声压级越大，等响曲线相对越平直。因此，评测时我们应使系统扬声器的重放声压级尽可能与设计的声压级一致，使主观评测与日后的实际情况相一致。此外还需要考虑扬声器的指向性是否能通过合理的扬声器布置以实现全场的均匀覆盖。如图6-1所示的是一个狭长的厅堂，显然，在这类厅堂中B组扬声器较窄的水平指向性比A组更能均匀地进行声场覆盖，更容易保证扩声系统的声场均匀度，其他情况可根据实际具体情况进行分析。A组扬声器（水平指向角90°）B组扬声器（水平指向角90°）图6-1不同指向性扬声器的声场覆盖以上两个特性比较好后，我们再对其频带宽度、失真等逐一比较，最终选择出最适合本厅堂的扬声器规格系列。扬声器数量的计算则根据设计拟定的标准，按照扬声器功率和灵敏度指标进行计算，也可采用计算机软件模拟计算，这里不再详述。2、扬声器的布置方式扬声器的布置方式从总体上说有三种方式：集中布置、分散布置和混合布置。由扬声器各种布置方式的特点表可见，集中布置方式的声场效果是最好的，但其最大的问题是必须解决好声场不均匀度和传声增益（省反馈）的问题，下面我们结合具体实例进行分析与设计。⑴确定扬声器平面位置立体声最佳的听音角度（左右声道扬声器与听者之间的夹角）取40°～60°时效果最佳，同时考虑到以中前排为重点听众，我们可将前排至后排的距离均分为三等份，（图6-2），然后取第一等份的中点为最佳听点，向舞台侧以50°角画放射线，最终决定左右扬声器的平面布置位置。图6-2扬声器平面安装位置若舞台宽度较大或厅堂呈扁方形，按以上做法虽保证了中前排听众的听音效果，但由于左右扬声器距离过窄而不能覆盖左右两边的听众席位置，造成整个声场出现声压不均匀的情况。这时我们可以采用多组阵列扬声器的方式（图6-3）予以解决。还有一种办法是将两扬声器距离适当移开，但当两扬声器相距太远时，将会出现声场定位中空的现象，这时我们也可以在左右扬声器的中间再加设一组中置扬声器（图6-4），类似家庭影院左中右三声道的效果，以避免中空感。以上两种方法均较好地解决了声场均匀度的问题。图6-3扬声器平面安装位置图6-4扬声器平面安装位置⑵确定扬声器的垂直安装高度扬声器的安装高度与整个电声系统的传声增益和声场不均匀度由很大的关系，下面我们分别加以讨论。①声场不均匀度分析如图6-5所示，当扬声器置于舞台口上方A点时，扬声器到前场及后场的距离比如r1/r2明显比扬声器置于舞台地面上A1点的r11/r21小得多，而我们知道，声压随距离的衰减是以20lg衰减进行的，因此，A点布置所产生的声场不均匀度为20lg（r11/r21），可见扬声器按A点布置得扬声器不均匀度要大大小于A1方案。图8-5扬声器剖面安装位置但A点布置方案的不足之处在于声源置于舞台口上方，从而使声像有上移的感觉。虽然从人耳听觉上来说，人耳对水平方向的声像偏移较为敏感，垂直方向相对较弱，一般情况下垂直30°以下的声像偏移，人耳是无法分辨的。但对于前排听众来说，舞台口上方的扬声器与其垂直方向的夹角已大大超过30°，声像上移感已非常重。此时我们可以采用拉声像扬声器来加以解决。如图8-6所示，在舞台近地面的左右两侧甚至舞台的中央地面上（当舞台较宽时）加设拉声像扬声器，其功率一般取主扬声器（舞台口上方）的1/3～1/4左右。由于拉声像扬声器产生的声压较主扬声器小得多，且其与主扬声器的放音到达时间小于50ms，根据人耳的延时效应，人耳无法分辨出拉声像扬声器和主扬声器的同时存在，只是感觉声压加大并且声像下移了（幻像声源位置降低）；若再辅以将主扬声器的声音适当延时，根据“哈斯效应”(即时域掩蔽，其产生的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间，时域掩蔽会随着时间的推移很快衰减)，虽然主扬声器的声压级比拉声像扬声器声压级大4.8～6dB（3～4倍功率），但前排听众将以先听到的拉声像扬声器发出的声音的方向为主，因而声像定位无形中被降低了。图8-6扬声器剖面安装位置②传声增益分析扬声器置于舞台口上方还有一个特别的好处，就是传声增益（声反馈）指标大大得到改善。我们知道，一般扬声器的水平指向角较宽，而其垂直指向角相对较窄。因而当扬声器置于舞台地面上时，声反馈主要来自扬声器的水平方向，而当扬声器置于舞台口上方时，声反馈主要来自扬声器的垂直方向。因此当扬声器置于舞台口上方时，声反馈将大大减少。经验表明，当扬声器置顶时，传声增益指标能改善近1倍（3dB）。但采用拉声像扬声器来解决声像上移的问题，会带来多个扬声器产生声干涉的现象。对主扬声器进行延时处理，也同样会产生一定的声音相位的混乱。因此在采用此种方式时，必须注意调整好拉声像扬声器与主扬声器的声压比例，以及主扬声器相对于拉声像扬声器的延时时间，最大限度地保证整个声场的声音干净。3、扬声器的系统调试、调试扬声器系统设计基本完成后，最终还需要对整个系统进行测试工作。测试阶段主要根据现场的建声条件，实际主观评测，并结合建筑效果等统一考虑，与建声设计人员及建筑工种互相协调，对各个扬声器的具体安装角度，均衡器的频谱特性曲线进行反复调整，这样才能构造出一流的电声系统。6.3综合布线系统综合布线是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连,也能使这些设备与外部相连接。它还包括建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成,其中包括：传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、插头、适配器)以及电气保护设备等。综合布线同传统的布线相比较,有着许多优越性,是传统布线所无法相比的。其特点主要表现在它具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性，而且在设计、施工和维护方面也给人们带来了许多方便。综合布线系统由工作区子系统、配线（水平）子系统、干线（垂直）子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统组成。本高层教学楼综合布线系统总体设计结果1、教室、办公部分按10㎡左右一个双点设计，数据点与语音点个数比为3：1，本建筑信息点总数为1646个，统一使用具有防尘防潮功能的信息插座。信息点支持100Mbps传输速率，语音点总数551个。2、线缆选择：根据应用需求，计算机水平布线采用超5类UTP，各楼垂直主干采用6芯多模光纤，进楼干线采用12芯单模光纤。电话垂直干线采用HYA系列大对数电缆，水平布线采用HBV4×0.5。6.4弱电部分线缆敷设弱电部分采用统一桥架敷设或穿镀锌钢管暗敷，电话、网络系统共管敷设。每根管最多容纳放6根。配线架在竖井内明装，竖井内竖向桥架应与平面图中水平桥架连接，桥架选择应满足相关规范，楼层配线间若安装网络设备，应考虑环境条件，并根据网络的要求自配ＵＰＳ电源。

总结本论文遵循建筑电气设计的一般规律和原则，着重于建筑电气的安全可靠性研究，特别是对高层建筑的供配电部分。限于篇幅，论文对建筑电气设计的适用性和经济性涉及偏少。本论文在学习的基础上，汲取前人的经验和积累，力求贴近实际。但由于建筑电气内容广泛，无法兼顾，许多方面涉及尚浅，设计制图还有很多不足之处。建筑电气的设计与研究需要丰富的实践经验，更由于其行业的综合性，须要多专业的通力合作，才能设计出实用、经济的方案。建筑电气一般包含强电和弱电两大部分，论文侧重对强电部分及弱电部分的消防报警系统的研究，对弱电部分的有线电视、综合布线等方面未加详述。建筑电气设计的基础和依据就是对建筑物负荷的计算和估测。计算的准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。论文详细介绍了负荷计算的方法，特别是需要系数法。在对设备的选择方面更要密切关注市场信息，在满足技术要求的前提下，合理的选择产品，这对建筑的安全稳定运行也是非常重要的，同时还能提高经济性要求，降低投资。尤其是在多功能扩声系统的设计中，在选型方面需要对器材的选择配套方面作出很详细的分析选择。毕业设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。在此次设计中，我综合运用所学知识，认真执行“民规”，“高规”等相关规范，理论联系，在李老师的耐心指导下完成了此高层教学楼多个系统的电气部分设计，培养锻炼了独立分析和解决建筑电气方面问题的能力，为将来的工作奠定了基础。

经济分析报告本设计是综合型教学楼供电系统,其主要设备的选型及成本运算如下：主要设备的选型：此低压断路器型号为DZ20J-100（40A）。电流互感器选用华东电气生产的LMK1-0.6675/5型号的产品；选用了朝阳电器开关厂生产的低压固定组合式开关柜；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。灯具的选择：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白炽灯成本初步计算：序号材料名称数量总金额备注1断路器DZ20J-100（40A）1081620RMB2开关2001020RMB3各种导线10000RMB4各种灯具2005000RMB5广播15212RMB6扩声设备25231RMB7电脑4580000RMB9其他设备12000RMB10总计110082RMB

参考文献[1]《全国民用建筑工程设计技术措施》，中国建筑标准研究所主编，第一版，中国计划出版社出版，［2003］[2]《通用用电设备配电设计规范》，中华人民共和国机械工业部主编，GB50055—93，建设部标准定额研究所出版，［1993］[3]《建筑电气设计图集》，刘宝林主编，中国建筑工业出版社，［2002］[4]《建筑电气设计实例图册》，孙成群主编，中国建筑工业出版社，［2003］[5]《21世纪建筑电气设计手册》，朱银根主编，中国建筑工业出版社，［2003］[6]《现代建筑电气设计》，刘宝林主编，机械工业出版社，［2003］[7]《注册电气工程师设计手册（建筑电气部分）》，朱林根主编，中国电力出版社，［2005］基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器HYPERLINK"/detail.htm?2240