建筑电气经典讲解

1、建筑电气工程经典讲解第一节 建筑电气的基本作用与分类 一、建筑电气的概念 利用电工学和电子学的理论与技术，在建筑物 内部人为创造并保持理想的环境，以充分发挥建筑 物功能的电工、电子设备和系统，统称建筑电气。 在一切建筑电气设备和系统中，都是进行着各种电气能量和信号的传送或转换。电能由于具有最容易获得、最方便使用、最为清洁和价格低廉、能量转换方便等一系列优点，所以在一般的民用和工业建筑中，早已把它作为照明、动力和信息传送的主要能源。一、建筑电气的概念近代建筑电气是以电能、电气设备、电气自动 化技术为主体的综合性应用技术，它涉及物理学、 电磁学、电子学、应用数学等基础理论，是建筑设 计工作中最活跃

2、的因素。 一方面，建筑电气保证安全可靠供电，利用自 动化检测、监控手段，对空调系统、变配电系统、 给排水系统、运输系统、煤气系统、防灾保安系 统、照明系统和经营管理系统实行最佳化控制。同 时，它又利用电灯、电话、电梯、电视、电声广 播、电钟、电脑等设施，参与空间环境的改善。这 种服务性和参予性的统一，使建筑电气的重要性日益显著。二、建筑电气对建筑的影响（1）影响建筑项目的审批和建筑规模、等级。 供电电源是审批建筑项目的重要内容，供电容量的大小制约着建筑规模，电源的数目和可靠程度影响到建筑物等级的确定。 （2）影响建筑功能的发挥。 许多建筑功能是靠建筑电气设备的功能性体现的，如电话、报警、有线电

3、视(共用天线电视系统) 等。还有许多建筑功能是靠建筑电气设备渲染和加强的。二、建筑电气对建筑的影响（3）影响建筑的布置。 由于不同的建筑电气系统，需要设置不同的建 筑电气专用房间，这些房间对建筑布置的要求各不 相同，如，变、配电室应布置在首层或地下一层靠 外墙部位，电梯机房、有线电视系统前端控制室等 要求建在顶层，电话站宜建在一、二层楼道顶端比 较安静的地方，消防控制室宜设在建筑物内的首层 或地下一层，并采用耐火极限分别不低于3h的隔墙 和2h的楼板，要求与其他部位隔开并设置直通室外 的安全出口。二、建筑电气对建筑的影响(4)影响建筑艺术的体现。 建筑物除了满足使用的功能性，还应有观赏的 艺术

4、性，做到建筑风格协调，表面整齐美观。建筑 电气设备的占空性和外露性对实现以上要求常造成 许多困难。如架空进户线的铁横担横在外墙面上， 遍布各层的配电盘挂在内墙面上，在建筑设计中需 做妥善处理。漂亮的吊顶图案配上合适的照明灯 具，可使大厅显得富丽堂皇；优美的造型披上节日 的彩灯，才能呈现出建筑物在夜色中的魅力。二、建筑电气对建筑的影响（5）影响建筑使用的安全。 由于电气设备具有的故障机率高和隐蔽性等特点，在设计、施工、使用、维护各个环节都应保证安全用电。 （6）影响建筑的管理。 各种电气自动控制和调节系统为建筑物的灵活管理提供了很大的方便，应用计算机管理在现代建筑智能工程中，是传统建筑技术的巨大

5、飞跃。二、建筑电气对建筑的影响（7）影响建筑的维护。 建筑物内的所有设备包括电气设备以及建筑物本身，都有各自的寿命期。一般说来建筑设备的使用年限要比建筑物的使用年限短，因而在建筑设计中应认真采取有利于电气设备维修更换的技术措施，提高对整个建筑维修的方便性。三、建筑电气的作用根据在建筑中所起的作用范围的不同，可将建筑电气设备分为： 1、创造光、温度、空气和声音等理想环境的设备 （调节人的生理和心理感受）。 2、追求快捷、高效工作方式的设备（电梯、电话、电视、信息通讯等）。 3、加强防灾、减灾能力的设备（火灾自动报警及联动设备、电视监控、建筑防雷等）。 4、自动控制和优化设备性能的设备（利用计算机

6、等技术控制设备的经济运行、远程监控遥控等）。 5、提供生产工艺、办公设备、日用电器的能源。四、建筑电气的分类在日常生活中，人们根据安全电压的习惯，通 常将建筑电气分成强电与弱电两大类。 （1）强电部分包括：供电，配电，动力，照 明，自动控制与调节，建筑与建筑物防雷保护； （2）弱电部分主要指承载语音、图像、数据等 信息的电气系统，包括：通信，电缆电视，建筑设 备电脑管理系统，有线广播和扩声系统，呼叫信 号、公共显示及时钟系统，电脑经营管理系统，火 灾自动报警及消防联动控制系统，保安系统。建筑弱电建筑弱电是建筑电气的重要组成部分。由于弱电系统的引入，使建筑物的服务功能大大扩展，增加了建筑物与外界

7、的信息交换能力，提高了建筑物的标准。 建筑弱电所谓弱电，是针对建筑物的动力、 照明用电而言的。 一般把像动力、照明这样输送能量的电力称为强电；而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。强电系统可以把电能引入建筑物，经过用电设备转换为机械能、热能和光能等；而弱电系统则完成建筑物内部和内部及内部和外部间的信息传递与交换。建筑弱电常见的建筑弱电系统有： 电缆电视系统 建筑通讯系统 建筑广播系统 防盗与保安系统 火灾报警系统建筑弱电弱电系统的施工相对来说比较复杂。 火灾报警与自动灭火系统要请当地公安消防部门验收合格后方可投入运行；电话通信工程也应注意与当地邮电部门联系，因为建筑物内部的通信线路是整个市

8、话网的组成部分，必须征求当地邮电部门意见。电缆电视系统要接入城市有线网，也要和当地广播电视部门联系，工程应按照有关部门的要求进行施工。施工单位还必须具备各种单项弱电工程施工资格，这是弱电工程所具有的特殊性。 (一)、电缆电视系统电视台发射的无线电波除了会被建筑物遮挡和反射外，还会被城市建筑结构中大量采用的钢筋混凝土墙身、楼板 所吸收和屏蔽，用户的电视机常常只能收到微弱的信号或受到杂散电波的干扰而无法收看。 自40年代末期，在美国建立了第一套电缆电视系统以来，经过了几十年的 历程，在世界各国得到了迅速发展，目前已经成为人们日常生活中电力线、电话线外的第三条生活线。 (一) 、电缆电视系统电缆电视

9、系统早期称为共用天线电视系统，其英文缩写为CATV 。顾名思义， 共用天线电视系统就是允许多台用户电视机共用一组室外天线来接收电视台发射的电视信号，经过信号处理后通过电缆将信号分配给各个用户系统。 (一) 、电缆电视系统虽然共用天线系统也可以播放少量的录像节目，但共用天线系统现在已远不能满足人们逐渐增长的需要。随着社会的发展，生活水平的提高，人们希望 接收的频道越来越多，并且还希望通过电缆电视系统进行信息交流。电缆电视的规模越来越大，功能也越来越多。 进入90年代后，除大城市外的各个县城乡镇也在大力发展电缆电视系统。全国最大的系统用户数量已经超过100 万户，传送的频道至少都超过20个。(一)

10、 、电缆电视系统无论是共用天线电视系统、有线电视系统还是闭路电视系统都是利用电缆进行传送信号的，仅在传输的频道数量上、传送方式上、系统的规模功能上存在一定的差别，所以一般将上述的几种电视系统统一归为电缆电视系统。英文 Cable Television System， 缩写为 CATV。(一) 、电缆电视系统任何一个电缆电视系统无论多么复杂，均可以认为是由前端、干线传输、 用户分配网络三个部分组成，如图所示。(一) 、电缆电视系统1前端部分 前端部分由信号源部分和信号处理部分组成。 信号源部分的主要器件有：电视接收天线、卫星天线、微波天线、摄像机、录像机、字幕机、计算机、导频信号发生器等。 (一

11、) 、电缆电视系统前端信号处理部分的主要器件有：天线放大器、频道放大器、宽带放大器、频道变换器、信号处理器、解调器、调制器、卫星接收机、制式转换器、微波接收机、混合器等等。该部分对信号源提供的各路信号进行必要的处理和控制，包括信号的放大、信号频率的配置、信号电平的控制、干扰信号的抑制、信号的编码、信号的混合等等。 前端信号处理部分是整个系统的心脏，该部分如果设计或调试不当，整个系统就无法获得高的质量指标。(一) 、电缆电视系统2干线传输部分 组成该部分的主要器件包括：干线放大器、电缆或光缆、斜率均衡器、电源供给器、电源插入器等。 干线传输部分的任务是把前端输出的高质量信号尽可能保质保量地传送给

12、用户分配系统，若是双向传输系统，还需把上行信号反馈至前端部分。(一) 、电缆电视系统3 用户分配系统 主要的部件有：线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器、用户终端、机上变换器等；对于双向系统还有调制器、解调器、数据终端等设备。 该部分是把干线传输来的信号分配给系统内所有的用户，并保证各个用户的信号质量，对于双向传输还需把上行信号传输给干线传输部分。各种天线各种天线各种天线(二)、防盗与保安系统1、防盗系统 （1）玻璃破碎报警防盗系统 （2）超声波报警防盗系统 （3）微波报警防盗系统 （4）红外线报警防盗系统 (二) 、防盗与保安系统 (二) 、防盗与保安系统2、保安系统 （1）对讲机电锁

13、门保安系统 （2）可视对讲电锁门保安系统 （3）闭路电视保安系统 自动门(三)、火灾自动报警系统火灾自动报警系统是一种用来保护人们生命和财产安全的技术设施。 火灾自动报警系统的功能： 自动捕捉火灾监测区域内火灾发生时的烟雾或热气，从而能够发出声光报警，并有联动其他设备的输出接点，能够控制自动灭火系统、事故广播、事故照明、消防给水和排烟系统。 (三) 、火灾自动报警系统设置火灾自动报警系统的目的： 早期发现和通报火灾，以便及时采取有效措施控制和扑灭火灾，防止和减少火灾造成的损失，保护人们的生命和财产安全。 (三) 、火灾自动报警系统随着我国经济建设的发展，各种高层建筑对火灾报警与自动灭火系统提出

14、了较高的要求。在工业厂房、宾馆、图书馆、科研楼和商场等场所，火灾报警与自动灭火系统已成为必不可少的建筑防灾设施。 (三) 、火灾自动报警系统 不同建筑具有不同的火灾危险性和保护价值，在消防安全要求、防火技术措施和保护范围等方面应作区别对待。 首先应按建筑物的使用性质和火灾危险性划分防火类别及保护等级（特级、一级、二级）。 然后根据建筑物保护等级不同而选用不同的火灾报警与灭火系统。 (三) 、火灾自动报警系统火灾自动报警系统一般由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置和电源四部分组成，复杂的火灾自动报警系统还包括消防控制设备。 1、触发器件 在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称

15、为触发器件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 (三) 、火灾自动报警系统2、火灾报警装置 在火灾自动报警系统中，用于接收、显示和传递火灾报警信号、并能发出控制信号和具有其他辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。 火灾报警控制器就是其中最基本的一种。 (三) 、火灾自动报警系统 控制器是火灾报警系统的心脏，是分析、判断、记录和显示火灾的部件。 控制器通过探测器，不断向监视现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，再由探测器反馈给控制器。(三) 、火灾自动报警系统控制器将返回的代表烟雾浓度或温度的电信号与控制器内存储的现场正常整定值进行比较，判断确定火灾。 当确认发生火灾，在控制器上首

16、先发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间、地址、烟雾浓度等；向火灾现场发出警铃或电笛报警，同时在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域的相邻区域也发出报警信号，显示火灾区域；点燃应急疏散灯，指示疏散路线。(三) 、火灾自动报警系统3火灾警报装置 在火灾自动报警系统中，用于发出区别于环境声、光信号的装置称为火灾警报装置。 火灾警报器就是一种最基本的火灾警报装置，它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救援等措施。 三、火灾自动报警系统4 、消防控制设备 在火灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件的火灾报警信号并经确认后，能自动或手动启动相关的

17、消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。 (三) 、火灾自动报警系统消防控制设备主要包括火灾报警器，室内消火栓系统的控制装置，自动灭火系统的控制装置，通风空调和防排烟设备的控制装置，防火门、防火卷帘的控制装置，电梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾应急照明等设备。 消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便进行集中控制。(三) 、火灾自动报警系统5 、电源 火灾自动报警系统属于消防用电设备，为一级负荷。 其主电源应当采用消防电源，备用电源采用专用蓄电池，并应保证在消防系统处于最大负载状态下，不影响报警控制器的正常工作。 五、住宅小区智能化系统概述随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术

18、的迅速发展以及人民生活水平的不断提高，人们对生活环境安全性、舒适性、方便性的要求提到了一个比较重要的位置。 3A智能建筑5A智能建筑 五、住宅小区智能化系统概述“智能化”于 90年代初率先在写字楼及办公楼实现后，1996年逐步扩展到住宅上。五、住宅小区智能化系统概述所谓智能化住宅小区管理系统，是指通过综合配置在住宅区内的各个功能子系统，以宽带网络及各类现场总线网络为数据的传输平台，配以各种智能化的控制设备、传感器及执行装置，实现对住宅小区进行计算机化管理的一种自动化系统。 住宅小区智能化系统通常包括安全防范子系统、 信息管理子系统和信息网络子系统三个部分。1、安全防范子系统安全防范子系统是为住

19、户和小区物业管理提供住户室内安防、消防、来人身份识别、非法入侵报警、保安巡更记录的综合信息管理系统，具体功能包括五个部分。 1、安全防范子系统（1）住户报警系统： 用户防盗、防火、防燃气泄漏和紧急求助的监控管理。 （2）门禁控制系统： 各出入门的开关控制及集中报警。 （3）巡更管理系统： 计算机化电子巡更系 计算机化电子巡更系统管理。 （4）周界防越报警系统： 对于非法进入小区的报警和监控。（5）闭路电视监控系统： 重要场所及通道的电视监控及录像。2、信息管理子系统信息管理子系统的功能是为住户和小区物业提供户内各种计量表数据的远程抄收、物业信息管理、计费管理、公共设施监控管理等，具体内容包括：

20、 （1）远程抄收与管理系统： 水、 电、气、热量等计量表的远程抄收计费管理。 2、信息管理子系统 （2）停车场管理系统： 停车场出入口的控制、统计车辆进出和收费的管理系统。 （3）公共设施管理系统： 小区内给排水、变配电、空调、电梯、照明等系统的集中远程监控。 2、信息管理子系统 （4）紧急广播与背景音乐系统： 小区公共区域分区域、分时间的播放通知、音乐、节目等，在紧急情况下可切入紧急事件广播。 （5）小区物业管理计算机系统： 小区物业信息及公共信息的管理和共享。 3、网络子系统信息网络子系统提供小区信息传输通道，具体内容包括： （1）小区接入网： 小区内部信息网络和外部公共信息网络的接口，可

21、采用电话网、有线电视网、光纤同轴混合网、宽带综合业务数字网、 DDN等多种网络形式完成。 3、网络子系统 （2）小区内部网络： 小区内部信息传输通道，如电话、电视、计算机网络、安全控制网络等采用的传输形式。 （3）小区信息增值服务： 包括 VOD视频点播系统、因特网上网服务、证券股票交易、社区公共服务、家庭信息中心、电子商务等一系列基干网络的增值信息服务。 第二节 安全用电与建筑防雷基础知识 人体的电阻值有较大的差异，其体表电阻会因皮肤的干燥、清洁程度、健康状况以及心情等因素而有不同的数值，但最低不会低于 800 1200。 一般而言， 30mA的工频（50HZ ） 电流对人体是个临界值。当人

22、体通过30mA以上的交流电，将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。 基础知识因此，我国规定： 12V 、 24V和 36V为安全电压的三个等级。(一)、电气设备的接地为了保护人身和设备的安全，电气设备应可靠接地。 电气设备的某部分用金属与大地作良好的连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体（或接地极）。 (一)、电气设备的接地当电气设备某处绝缘损坏使外壳带电时，万一有人触及电气绝缘损坏的外壳，如果设有接地装置，接地电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过；接 地电阻越小，流经人体的电流也就越小；如果接地电阻小于某个定值，流过人体的电流也就小于伤害人体的电流值

23、（ 30mA ），使人体避免触电的危险。 这是电气设备的接地的目的。 (二)、建筑防雷1、雷电的形成 危害建筑物的雷电是由雷云（带电的云层）对地面建筑物（包括大地）放电所引起的。 雷电产生的原因解释很多，现象也比较复杂。 1、雷电的形成通常的解释是： 地面湿气受热上升，在空中与不同的冷热气团相遇，凝成水滴或冰晶，形成积云。 积云在运动过程中受到强烈气流的作用，相互摩擦，形成带有正负电荷的两部分积云，这种带电的积云称为雷云。 1、雷电的形成 在上下气流的强烈撞击和摩擦下，雷云中的电荷越聚越多，一方面，在空中形成了正、负不同雷云间的强大电场；另一方面，临近地面的雷云（实测表明负极性雷云占绝大多数）

24、使大地或建筑物感应出与其极性相反的电荷，也形成雷云和大地或建筑物之间的强大电场。 1、雷电的形成当雷云附近的电场强度达到足以使空气绝缘（约25 30KV/cm）被破坏时，空气便开始游离，变成导电的通道。这时，雷云开始强烈放电，放出的电流称为雷电流。 雷电流可达几十万安，电压可达几百万伏，温度可达2万摄氏度。 1、雷电的形成在几个微秒时间内，雷电流使周围的空气通道烧成白热而猛烈膨胀，并出现耀眼的光亮和巨响，这就是通常说的 “闪电”和“打雷”。打到地面上的闪电称 “落雷”，落雷击中建筑物、数木或人畜 ，称为“雷击事故”。2、雷电对建筑物的危害（1）直接雷击 雷电直接打击在建筑物上，叫直接雷击。 直

25、接雷击同时产生热效应、 机械效应和电磁效应。 直接雷击一般作用于建筑物顶部的突出部分和高层建筑的侧面（又叫侧击）。 2、雷电对建筑物的危害（2）雷电波侵入 雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电流将沿着这些管线侵入建筑物内部，危及人身或设备安全，这称之为雷电波侵入。2、雷电对建筑物的危害不管是哪一种雷电作用形式，都具有共同的特点：放电时间短、放电电流大、放电电压高、破坏力极强。其破坏作用主要表现在以下几个方面： （1）机械性破坏 由两种力产生， 一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大的电动力，另一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大热量，使物体内部的水份急剧蒸发而产生的内压力。2、雷电对建筑物的

26、危害 （2）热力性破坏 产生的巨大热量使物体燃烧和金属材料熔化的现象。 （3）绝缘击穿性破坏 即极高的电压使供配电系统中的绝缘材料被击穿，造成相间短路，使破坏的范围和程度迅速的扩大和增强，这是电气系统中 最普遍、最危险的一种雷电破坏形式。 （4）无线干扰性破坏 由于雷电波中夹杂有大量高频杂波，对通讯、广播、电视等电子设备和系统的正常工作有强烈的干扰破坏作用。2、雷电对建筑物的危害为了防止雷电对建筑物和建筑物内电气设备的破坏，必须对容易受到雷电袭击的建筑物提供防雷保护。 建筑物防雷设计的主要目的是为了防止和减少雷电造成的危害。 3、建筑防雷设计标准建筑物的防雷设计应根据建筑物本身的重要性、使用性

27、质、发生雷电事故的可能性和后果，结合当地的雷电活动情况和周围环境特点，综合考虑确定是否安装防雷装置及安装何种类型的防雷装置。 3、建筑防雷设计标准 按照我国建筑物防雷设计规范 （GB 50057 94 ）的要求，我国建筑物 防雷共分三类。 一类防雷建筑物 二类防雷建筑物 三类防雷建筑物 3、建筑防雷设计标准爆炸危险场所的分级： 根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058 GB5005892），爆炸危险场所的分级原则是按爆炸性物质出现的频度、持续时间和危险程度而划分为不同危险等级的区域。 4、建筑物遭受雷电袭击的因素建筑物遭受雷电袭击与许多因素有关。常见如下： 建筑物所在地区的地质条件，这是影响落雷的主要因素。 建筑物的高度和孤立程度。 建筑物的结构及所用材料。 5、建筑物易受雷电袭击的部位建筑物易受雷电袭击的部位是屋面上突出的部分和边沿。 例如：屋顶的机房、楼梯顶盖、水箱等；平屋面的檐角、女儿墙和四周的屋檐；坡屋面的屋角、屋脊、檐角和屋檐。 高层建筑的侧面墙上也容易遭到雷电的侧击。 6、一般的建筑防雷措施对建筑物防雷措