某幼儿园照明设计

1 设计方案 1 1 工程分析 本工程为一栋三层的幼儿园及办公建筑 三类建筑 其负荷等级除 应急照明外属三级负荷 本工程的结构形式为底框式 桩基础 现浇顶 有建筑平面图可知 本建筑明显分为两个部分 一部分用来办公 另一 部分用来教学活动 所以在设计的时候两部分考虑的因素有所不同 办 公的部分按办公楼的电气设计表准进行 教学的部分兼做办公 设计的 功能要求更高一些 考虑到学校建筑照明的重要性 应急回路必须有备 用 又本建筑有两个电井 所以可以互备 本建筑的地下停车场的照明 设计是一个本设计的一个特殊之处 在满足功能的要求下 尽可能的考 虑经济性和高效性 又考虑到车道和车位的照度要求区别 综合确定照 明方案 1 2 方案确定 由于本建筑是幼儿园的建筑 在考虑到建筑本身的重要性 本建筑 照明的系统引线采用配电所的二次侧开关柜后出线 不单独设计变配电 室 又由于建筑结构局域分割明显 供电采用三路电源进线埋地引入 一路用来控制地下停车场的普通照明和应急照明 另两路在进入地下室 配电间后 分别引出一路进入总的应急配电箱 保证应急配电的互备性 地上各层普通照明和应急照明均由地下配电室沿桥架引至各部分的电井 然后引至各层配电箱 具体系统图见附录竖向系统图 照明方案在参考国家现行的 建筑照明设计标准 等各种规范 并 进行必要的计算后确定 2 照度计算及布灯 2 1 室内照度计算 2 1 1 照度计算方法 1 利用系数法求平均照度的步骤 1 计算室形空间比 RCR 或计算室形空间指数 RI 顶棚空间比 CCR 地板空间比 FCR 计算公式 室空间比 5 2 1 室形指数 2 2 顶棚空间比 5 2 3 地板空间比 5 2 4 式中l 室长 m W 室宽 m 顶棚空间高 即是灯具的垂度 m 室空间高 即灯具的计算高度 m 地板空间高 即工作面的高度 m 2 计算顶棚有效反射比 计算公式 平均反射比 2 5 有效空间反射比 0 0 0 2 6 式中 顶棚或地板空间个表面的平均反射比 0 顶棚或地板空间内所有表面积的总面积 2 顶棚或地板平面面积 0 2 第 i 块表面的面积 2 第 i 块表面的实际反射比 3 计算墙面平均反射比 由于房间开窗或者饰物遮挡等原因引 起的墙面反射比的变化 求利用系数时 墙面反射比应采用加权平均值 可利用公式 2 6 求得 4 计算地板空间反射比 5 查灯具维护系数 K 6 确定利用系数 U 利用内插法 7 计算平均照度 公式 2 7 式中 工作面上的平均照度 光源光通量 lm N 光源数量 U 利用系数 K 灯具的维护系数 查表 2 1得出 表 2 1 灯具维护系数 环境污 染特征 房间或场所举例 灯具最少 擦拭次数 次 年 维护 系数值 清洁 卧室 办公室 餐厅 阅览室 教室 病房 客房 仪器仪表装配间 电子 元器件装配间 检验室等 20 80 一般 商店营业厅 候车室 影剧院 机械 加工车间 机械装配车间 体育馆等 20 70 室内 污染严重 厨房 锻工车间 铸工车间 水泥车 间等 30 6 室外雨蓬 站台20 65 8 验证照度平均值是否符合标准要求以及功率密度 各常见场所照度标准值见表 2 2 表 2 3 表 2 2 校园建筑照度标准值 房间或场所 参考平面 及其高度 照度标准值 lx UGRRa 教 室课桌面3001980 实验室实验桌面3001980 美术教室桌 面5001990 多媒体教室0 75m 水平面3001980 教室黑板黑板面500 80 表 2 3 工业建筑常见照度标准值 功率密度计算公式 2 8 1 2 2 1 式中 布灯的方式 即行数和列数 1 2 房间或场所 参考平面 及其高度 照度 标准值 lx UGRRa备注 一般0 75m 水平面3002280可另加局部照明试验 室精细0 75m 水平面5001980可另加局部照明 一般0 75m 水平面3002280可另加局部照明 检验 精细 有颜色要求0 75m 水平面7501980可另加局部照明 计量室 测量室0 75m 水平面5001980可另加局部照明 配电装置室0 75m 水平面200 60变配 电站变压器室地面100 20 电源设备室 发电机室地面2002560 一般控制室0 75m 水平面3002280控制 室主控制室0 75m 水平面5001980 电话站 网络中心0 75m 水平面5001980 计算机站0 75m 水平面5001980防光幕反射 风机房 空调机房地面100 60 泵房地面100 60 冷冻站地面150 60 压缩空气站地面150 60 动 力 站 锅炉房 煤气站的操 作层 地面100 60 锅炉水位表照度 不小于 50lx 大件库 如钢坯 钢 材 大成品 气瓶 1 0m 水平面50 20 一般件库1 0m 水平面100 60 货架垂直照度 不小于 50lx 仓库 精细件库 如工具 小零件 1 0m 水平面100 620 油表照度 不小于 50lx P 总功率 W A 被照面的平面面积 2 照度标准值和照度计算值 1 2 一般照明功率密度不宜大于 11W 具体值见表 2 4 2 表 2 4 办公建筑照度密度值 LPD 照明功率密度 W m2 房间或场所 现行值目标值 对应照度值 lx 普通办公室119300 高档办公室 设 计室 1815500 会议室119300 营业厅1311300 文件整理 复印 发行室 119300 档案室87200 1 单位功率法 1 计算公式 每单位被照面积所需的灯泡安装功率为 2 0 9 式中 房间安装光源的总功率 W 房间的面积 2 房间灯得总盏数 每盏灯的功率 W 单位功率 W 0 2 2 使用单位容量法求照明灯具的安装容量或灯数 3 验证照度值和 LPD 值 公式参照 2 7 和 2 8 2 2 光源 灯具选择及布灯方式 1 照明设计时光源选择 1 高度较低房间宜采用细管径直管荧光灯 2 商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯 紧凑型荧光灯或小功 率的金属卤化物灯 3 高度较高的工业厂房 应按照生产使用要求 采用金属卤化 物灯或高压钠灯 亦可采用大功率细管径直管荧光灯 4 一般照明场所不应采用荧光高压钠灯 不应采用自镇流荧光 高压钠灯 5 一般情况下 室内外照明不应采用普通照明白炽灯 在下列 工作场所可采用白炽灯 要求瞬时启动和连续调光的场所 使用其他光源经济不合理 1 时 对防止电磁干扰要求严格的场所 2 开关频繁的场所 3 照度要求不高 且照明时间较短的场所 4 对装饰有特殊要求的场所 5 6 应急照明选用能快速点燃的光源 2 灯具的选择 根据不同的工作环境条件 灵活 实用 安全地选用开启式 防尘 式 封闭式 防爆式 防水式及直接和半直接照明型等多种灯具 灯具 的选择高效节能并能与建筑物的风格相协调 3 布灯方式 光源应均匀布置 光源距墙的距离是一般取灯间距的一半 最低悬 挂高度为 2 4m 灯具及插座的布置详见附录四 十 2 3 照度计算书 以 20 人早教室为例 参考标准 建筑照明设计标准 GB50034 2004 参考手册 照明设计手册 第二版 计算方法 利用系数平均照度法 1 房间参数 房间类别 照度要求值 300 00LX 功率密度不超过 11 00W m2 房间名称 早教室 房间长度 L 11 20 m 房间宽度 B 7 75 m 计算高度 H 2 05 m 顶棚反射比 0 7 墙反射比 0 5 地面反射比 0 2 室形系数 RI 2 23 2 灯具参数 型号 荧光灯 YZ40RR 36W 日光色 单灯具光源数 2 个 灯具光通量 2000lm 灯具光源功率 72 00W 镇流器类型 镇流器功率 0 00 3 其它参数 利用系数 0 69 维护系数 0 80 照度要求 300 00LX 功率密度要求 11 00W m2 4 计算结果 E N UK A N EA UK 其中 光通量 lm N 光源数量 U 利用系数 A 工作面面积 m2 K 灯具维护系数 计算结果 建议灯具数 12 计算照度 305 30LX 实际安装功率 光源数 光源功率 镇流器功率 864 00W 实际功率密度 9 95W m2 折算功率密度 9 78W m2 5 校验结果 要求平均照度 300 00LX 实际计算平均照度 305 30LX 符合规范照度要求 要求功率密度 11 00W m2 实际功率密度 9 78W m2 符合规范节能要求 3 负荷计算 3 1 照明负荷计算 1 按需要系数法 公式 3 1 式中 计算负荷 W 照明设备安装容量 包括光源和镇流器所消耗的功 W 需要系数 不同建筑对照明负荷的需要程度 照明干线的需要系数见表 3 1 民用建筑照明负荷系数查相关规范 照明 灯具及照明支线的需要系数为 1 表 3 1 照明干线需要系数 建筑类型Kx建筑类别Kx 住宅区 住宅0 6 0 8 由小房间组成的车间或厂 房 0 85 医院0 5 0 8辅助小型车间 商业场所1 办公楼 实验室0 7 0 9仓库 变电所0 5 0 6 教研楼 实验楼0 8 0 9应急照明 室外照明1 大型厂房 由几个大 跨度组成 0 8 1 0厂区照明0 8 气体放电灯镇流器的功率存在损耗 具体的损耗系数见表 3 2 气体放电光源镇流器的功率损耗系数 表 3 2 光源种类损耗系数 光源种类损耗系数 荧光灯0 2金属卤化物灯0 14 0 22 荧光高压钠灯0 07 0 3涂荧光物质的金属卤化物灯0 14 自镇流荧光高压 钠灯 低压钠灯0 2 0 8 高压钠灯0 12 0 2 对于有镇流器的气体放电光源 考虑镇流器的功率损耗 其设备容 量计算应为 3 2 气 1 式中 气体放电光源照明设备安装容量 kW 气 气体放电光源的额定功率 镇流器的功率损耗系数 2 照明负荷估算 在初步设计时 为计算用电量和规划用电方案 需估算照明负荷 估算公式为 3 3 式中 单位建筑面积照明负荷 W 2 A 被照建筑面积 2 3 照面线路电流计算 计算电流是选择导线的截面的直接依据 也是计算电压损失的主要 参数之一 在进行照明供电设计时 要注意照明设备多数都是单相设备 若采用三相四线制 380V 220V 供电 按建筑电气设计技术规范规定 单 相负荷应逐项均匀分配 1 当采用一种光源时 线路计算电流可按公式 3 4 公式 3 5 计算 三相线路电流计算为 3 4 3 cos 式中 三相照明线路计算负荷 W 照明线路的额定线电压 V 光源的功率因数 cos 单相线路的电流计算 3 单 cos 5 式中 单相照明线路的计算负荷 W 单 照明线路的额定相电压 V 光源的功率因数 cos 2 对于白炽灯 卤钨灯与气体放电灯混合的线路 其计算电流 可由公式 3 6 计算为 3 6 1 2cos 2 2sin 2 式中 混合照明电线路中 白炽灯 卤钨灯的计算电流 A 1 混合照明线路中 气体放电灯的计算电流 A 2 气体放电灯的功率因数角 3 2 负荷计算书 以配电箱 1AL1 为例 由照明及插座平面图可知 本配电箱分为 14 个回路 其中照明有 5 个回路 1 路预留 其余 为插座和空调回路 表 3 3 用电负荷计算书 用电设备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相序视在功率有功功率无功功率计算电流 WL10 4810 90220 L2 相 0 530 480 232 42 WL20 4810 90220 L1 相 0 530 480 232 42 WL30 3210 90220 L3 相 0 360 320 151 62 WL40 8010 90220 L2 相 0 890 800 394 04 WL50 7210 90220 L3 相 0 800 720 353 64 WL61 000 800 85220 L3 相 0 940 800 504 28 WL72 500 750 80220 L1 相 2 341 881 4110 65 WL81 000 800 85220 L3 相 0 940 800 504 28 WL92 500 750 80220 L2 相 2 341 881 4110 65 WL102 500 750 80220 L3 相 2 341 881 4110 65 WL111 000 800 85220 L1 相 0 940 800 504 28 WL122 500 750 80220 L1 相 2 341 881 4110 65 WL132 500 750 80220 L2 相 2 341 881 4110 65 负荷 计算公式 3 7 3 8 tan 3 9 2 2 3 10 3 输出参数 进线相序 三相 有功功率 10 43 无功功率 6 01 视在功率 12 04 有功同时系数 0 65 无功同时系数 0 55 计算电流 18 30 总功率因数 0 87 计算过程 不计入补偿容量 10 56 kW 6 01 kvar tan 12 04 kW 2 2 18 30 A 3 4 低压系统设备选择 4 1 照明线路导线的选择 1 导线类型的选择 导线一般采用铜芯或者铝芯的线 照明配电干线和分支线 应采用 铜芯绝缘导线或电缆 分支线截面不应小于 2 5 2 2 导线截面选择及校验 1 按机械强度要求选择 2 按允许载流量选择 3 按线路允许电压损失选择 三种方法之间互为条件 互相验证 中性线 N 截面在单相或者 两相线路中应与相线截面相等 在三相四线制的平衡线路中不小于相线 截面的 50 但在 10以下时应与相线截面相等 在有气体放电灯 2 的线路中 应按最大一项的相电流选择 以早教室照明线路为例 照明线路采用铜芯 2 5两根穿塑料管暗敷 查表知允许载流量 2 为 24A 大于需求 所以选择导线为 BV22 5 PC 4 2 线路保护设备 保护电器一般包括断路器和熔断器两类 其选择的一般原则如下 1 按正常工作条件选择 1 电路的额定电压不应低于电气线路的标称电压 额定频率应 符合电气线路要求 2 电器的额定电流不应小于该回路的计算电流 2 20 2 按使用场所环境条件 根据使用场所的温度 湿度 灰尘 冲击 振动 海拔高度 腐蚀 性介质 火灾与爆炸性危险介质等条件选择电器相应的外壳防护等级 3 按短路工作条件 1 分段能力不应小于电路最大的预期短路电流 2 保护电器的额定电流或整定电流应满足切断故障电路灵敏度 要求 4 按启动电流选择 考虑光源启动电流的影响 照明线路 特别是分支回路的保护电器 应按下列各式确定其额定电流的或整定电流 对熔断器 4 1 对断路器 4 2 1 4 3 3 3 以上式中 断路器瞬时过流脱扣器整定电流 A 3 选择熔断器的计算系数 选择断路器长延时过流脱扣器整定电流的计算系数 1 选择断路器瞬时过流脱扣器整定电流的计算系数 3 取决于光源启动性能和保护电器特性 其数值见表 4 1 3 1 表 4 1 不同光源的照明线路保护保护电路选择的计算系数 计算系 数 白炽灯卤 钨灯 荧光 灯 荧光高压 钠灯 高压钠 灯 金属卤化 物灯 螺旋式熔断器 111 3 1 71 51 5 插入式熔断器 111 1 51 11 1 断路器的长延时过流 脱扣器 1 111 111 断路器瞬时过电流脱 扣器 3 66666 注 荧光灯的计算系数 400W 及以上的取上限值 175 250W 取中间值 125W 以 下时取下限值 目前常用的低压断路器的型号主要有 DW16 DW15 DZ5 DZ6 DZ12 DZ20 等系列 下面以配电箱 1AL1 说明线路和断路器选择问题 1 一层 1AL1 照明配电箱内的照明回路的需要系数为 1 插座回路 需要系数 0 85 功率因数 0 9 由上述负荷计算书可知 计算电流最大 为 3 23A 以计算电流来选取导线 BV 22 5 PC16 断路器为 C65N C16 1P 其他各照明路均选择此型号 插座回路导线选择 BV 3 4 0 选择带保护的断路器 SN10 10 CD10 计算配电箱主断路器 由配电箱总的计算电流 29 61A 选择断路器 为 C65N C32 3P 2 校核 取最长线路计算电压损失 计算公式 4 4 1 经计算最大电压损失为 1 02 5 满足要求 5 课程设计总结