【6号实验楼电气系统设计11000字（论文）】

-XXII1绪论1.1设计背景及意义电气照明对人们的工作、学习和生活都有着十分密切的关系，并且已成为人类现代文明中不可缺少的工具。舒适的电气照明可以减轻视力疲劳，保护眼睛健康，给人们以舒适愉快的工作和休息环境，可以提高工作和学习的效率。如果照明不良，将产生光亮不足或照度不均，造成不舒适的刺眼光亮等，这都将使视力下降和疲劳，在精神上感到烦躁、紧张或困倦，影响学习和生产效率。电气照明是民用建筑电气强电系统的主体部分。电气照明设计是一项重要的工作，同时也是一项综合性的技术工作。在照明设计中要有很多的设计标准，在进行电气照明设计时，要从建筑整体结构和功能出发,制定全面的节能优化方案。可以用电能消耗指标来评判节能优化方案，当然，这需要通过全面的技术经济分析。节约能源，是以提高能源利用率和综合效益为最终目的，它是在满足标准的前提下来实现的。电气照明设计中的节电问题，应从方案开始，结合其他各专业，完成整个建筑工程的能源节约。照明节电的设计方案，可以从灯具和光源的开始考虑，选择光效高、技术先进，最好灯具可以循环使用的。此外，灯具的布置方式、控制方式和开关类型的选择，合理的考虑到自然光的利用。尽量在满足前边下所提到的要求下取得较显著的节电效果。1.2设计的内容和目标以天正电气软件作为主要设计平台，完成学校6号实验楼电气系统的设计，确保建筑物内的照明和其他设备的合理布局。设计的内容主要包括：掌握楼内各层各室具体用途，根据设计规范和标准，选择照明光源和灯具的具体型号，计算所需照明灯具个数，绘制各层照明系统平面布置图；应急照明布置图；插座平面布置图设计；在照明平面图上布线，具体包括导线、开关、回路的布置以及配电箱的功能选型和安装位置；供配电系统设计，包括负荷计算及设备选择；顶层防雷接地平面图设计；对于整个设计图给出材料表和电气设计说明。1.3设计原则完成实验楼的电气系统设计，除了满足国家现行规范的要求，还要做到方案合理、技术先进。此次设计的目的是通过对该实验楼的各个系统的设计实践，达到理论和实际相结合，过程中根据计算结果和设计规范标准选择先进合理的器件，并得到电气设计图纸、设计说明书和材料表，在设计结果中，功能性、安全性和节能型都得以体现。1.4设计依据国家现行相关设计规程、规范及标准，包括：《建筑照明设计标准》GB50034-2019《建筑防雷设计规范》GB50057-2010《民用建筑设计规范》JGJ16-2008《教育建筑电气设计规范》JGJ310-2013《民用建筑绿色设计规范》JGJT229-2010《照明设计手册》第三版

2照明系统设计本模块的主要任务是按照房间基本功能，按照经济、使用和节能的原则，选择合理的光源灯具，合理的灯具分布，达到美观、舒适的效果。为了增强设计过程中的可靠性、安全性和适用性，在天正电气中尝试多种光源灯具的具体型号来完成照度计算。从以下方面达到节能效果：选择合适的光源和灯具。目前市场上的光源和灯具，选择比较多，但不同的光源和灯具其能耗大小是不一样的，主要考虑性能稳定，光源效果好，灯具可循环利用的，在电量对等的情况下，可以有更多的照明光量。比较有代表性的就是LED光源节能灯，但成本比较高，考虑成本因素，可以考虑同等价位性价比更高的荧光灯管，当然，对于光源和灯具的选择更多的是根据建筑实际需求而定，不同的建筑场合选择性不同，不能一概而论。2.1照明要求根据《建筑照明设计标准》，本建筑内主要照明方式为一般照明，在发生事故时，必须有应急照明、备用照明和疏散照明。主要办公和学习区域照明的要求：满足标准平均照度，避免眩光，满足功率密度；布置灯具时，不宜超过所选灯具允许的最大距高比；灯具宜分组开关控制，开关应设在门边；实验室宜采用荧光灯，荧光灯的纵轴应与实验室平行，一方面可以减少光幕反射，一方面照度比较均匀，眩光较少。在一般的实验室的照明设计中，普遍采用的一种方式是将荧光灯具和格栅灯具规则排列。荧光灯是用量最大的气体放电光源，它的结构简单、光效高、发光柔和，寿命长等优点。在有讲台的实验室里要布置黑板灯，黑板灯与黑板平行布置。除黑板灯之外的荧光灯具可以选择有两个光源的灯具。在卫生间、楼道、楼梯间等不需要考虑照度的房间内，也可采用白炽灯或紧凑性荧光灯。2.2照明光源和灯具2.2.1光源的选择在选择光源时，首先考虑到的就是光源的性能指标，还应综合的在技术性和经济性对光源、灯具及镇流器等的效率、使用寿命等进行分析比对。在比对时会发现：在全寿命期内，虽然一些光源的单灯价格高，但其光效高、使用寿命更长，那么在后期使用和维护中，同样的照明质量使用的光源数量减少了，且运行维护费用降低了，那么这种选择在技术和经济上是合理的。在前边照明要求中已经确定了实验室、研究室、办公室、会议室和报告厅中的光源选用荧光灯，由于细管(≤26mm)直管形三基色荧光灯光效高、使用寿命长、显色性较好，比较适用于灯具安装高度较低(6号实验楼内安装高度在3m)的地方。休息室可以选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。楼道、卫生间、工具间等场所，选用紧凑型荧光灯。本次设计在实验室和研究室选用YZ30RL（三基色），研究室、资料室和会议室选用YZ36RL（三基色），休息厅、休息过廊选用TLD30W/840,工具室、卫生间选用PL-32W/840/4P，楼道选用环形荧光灯TLE40W/33。2.2.2灯具的选择在选用时，可以根据建筑物结构、灯具光强分布、眩光要求、外形美观以及在建筑物中是否协调。根据相关规范确定本设计的灯具均使用I类灯具。本次计在实验室、办公室和研究室选用嵌入式间接照明（乳白面板）灯具。休息厅、资料室和会议室选用嵌入式白色钢板格栅荧光灯灯具，休息过廊选用嵌入式方形荧光灯（白色格栅式）灯具，格栅顶棚和全发光顶棚。把房间的顶棚全部装上半透明材料制作的扩散板或格片，能有效地克服直接眩光和二次反射眩光，照度分布均匀，光线柔和。工具间和卫生间选用吸顶灯具。2.3灯具的布置灯具的布置是光照设计质量水平的直观体现，应根据建筑主体结构、设备的安放位置和视觉工作特点来实施，在考虑灯具的布置方式和安装时，按照照度均匀性是否合理、亮度的分布是否满足以及眩光问题是否得到解决的次序来调整。灯具的布置方式有均匀布置和选择布置两种。这里对于大多数房间采用均匀布置的方式，可以满足在整个房间内的平均照度均匀。灯具的布置在天正电气软件中的体现是在照明平面图上展现出简略的灯具类型和布置方式，而在软件内的灯具布置方式为了方便设计者使用，有：均匀布置、任意布置、两点均布、弧线均布、沿墙布置。对于规则的房间可以采用均匀布置，选定灯具数目后确定布置的行与列数完成布置；对于楼道狭长的空间，可以采用两点均布；对于卫生间、楼梯间不规则的空间，可以选用任意布置。2.4照明质量和照度标准2.4.1照明质量照明质量是照明设计中最应该考虑的。它会影响视觉工作的效率，甚至影响人们的身体健康和安全，因此有必要注意影响照明质量的几个问题，照度的均匀性、视野内亮度均匀性、照度稳定性。2.4.2照度标准根据建筑物结构、房间布局、使用群体等因素，依据设计规范，在照度幅度范围内选择最适当的设计照度值。照度标准中主要是规定工作面的照度，在实验楼内，实验室、办公室、研究室、报告厅、会议室的工作面高度选为0.75m，其他房间的工作面高度取0m。实验楼内各房间的照度见表2.1表2.1各房间的照度标准房间功能实验室办公室研究室会议室报告厅休息厅休息过廊卫生间工具室资料室楼梯间照度要求3003003003003001002001502002001002.5照度计算常用的方法有利用系数法、单位容量法、逐点计算法和查概曲线法，在6号实验楼的照明设计中，采用利用系数法。由于房间内需要均匀布灯，墙面和顶棚反射系数比较高，室内没有大的物体遮挡，所以该方法比较适用。2.5.1利用系数法这种计算方法包含两部分的光，其来源分别是非间接照到平面上的和间接经其他面反射过来的。本设计是使用天正电气软件来做设计图，各个房间的构造规则统一，使用该方法可以得到照度计算书和计算表，对于设计者而言比较方便，也可以根据计算书进行设计调整。本方法通常使用的公式：E式中，EavA—工作面面积，m2；N—光源数量；U—利用系数；K—灯具的维护系数；Φ—光源的光通量，lm。利用系数U指的是Φ1（最后由光源发出的照到工作面的光通量）与ΦU=室内空间的表示方法室空间比：RCR=式中，l—室长b—室宽ℎr顶棚空间比：CCR=式中，ℎc地板空间比：FCR=式中，ℎf室空间比也可以用室形指数RI表示：RI=有效空间反射比和墙面平均反射比在计算过程中为了便于计算，将之前的四个平面假想为两个平面，即顶棚空间和灯具平面视为同一个平面，这样顶棚空间就成了有效反射比为ρcc的一个平面；把地板空间与工作面视为同一个平面，地板平面就成了有效反射比为ρfcρρ=式中，ρeffρ—空间表面平均反射比;A0—空间开口平面面积，m2ρi—第iN—表面数量;As—空间表面面积(包括顶棚和四周墙面面积)，m2Ai—第i个表面面积，m2对于有窗户和其他装饰的墙面的反射比的计算，把墙面上的装饰和窗户统一进去当做一个漫射面，求得平均反射比，这个反射比就相当于整个墙面的反射比。此墙面平均反射比由式()计算ρ式中，Aw—墙的总面积(包括窗面积)，m2ρwAg—玻璃窗或装饰物的面积，m2ρg2.5.2计算举例光源选择荧光灯，光源种类为普通直管荧光灯，型号-功率:荧光灯YZ30RL(三基色)第一步：填写原始数据：房间长度L:8.40m，房间宽度B:7.60m，面积S:63.84m²，灯安装高度H:3.00m，工作面高度H:0.75m，顶棚空间高0.5m，顶棚反射比:0.8，墙反射比:0.7，地面反射比:0.1。第二步：计算三个空间比：室空间比：RCR=顶棚空间比：CCR=地板空间比：FCR=第三步：计算有效顶棚空间反射比：ρ第四步：计算墙面平均反射比：地面空间开口平面面积A地面空间表面面积Aρ=ρ第五步：查灯具维护系数：维护系数:0.80第六步：由利用系数表查利用系数：嵌入式间接照明（乳白面板）,利用系数:0.65第七步：计算平均照度：ELPD=灯具数:8计算照度:299.78LX实际功率密度:7.52W/m²折算功率密度限值:9.00W/m²,调整后要求照度值:300.0LX2.5.3计算结果表2.2各房间照度计算结果房间功能面积灯具数平均照度功率密度实验室18.40×7.608301.827.37实验室211.55×8.4011287.386.80实验室315.45×8.4014277.476.47研究室18.40×3.703288.616.95研究室27.20×5.404329.597.47办公室18.40×3.704277.242.73办公室27.20×5.405294.567.73资料室11.55×8.405195.903.71会议室15.50×8.4010297.965.53休息厅10.00×4.802108.372.73休息过廊11.55×7.606212.365.26报告厅20.50×19.7037274.415.50楼道136.70×2.702192.62.05土木模型实验室19.70×19.4028278.455.29门厅11.00×7.208275.157.332.6插座和开关的选择及布置灯开关和插座的选择及布置是照明平面设计的基本内容之一。(1)灯开关照明控制开关是指控制一盏或者数盏灯具的控制器件。在现代建筑电气中，开关的种类越来越多，分类依据有：使用方式、安装方式、外壳防护形式、控制数量和控制方式。按使用方式有翘板式和拉线式；按外壳防护形式分普通式、防水防尘式、防爆式等；按控制数量分单联、双联、三联和多联等；按安装方式分明装和暗装；按控制方式分单控、双控、三控。对于楼梯间、走廊、等需要从两端控制灯具时，可以选择双控开关。对于比较潮湿的水箱间可以选用防水防尘开关。它的工作电压为220V，额定电流有6A和10A。(2)插座插座也算一种供电电源，可以给一些局部照明或者重点照明的地方提供电能，也可以给小型用电器提供电能。插座根据相数来分有单相插座和三相插座，根据装设方式分为明装式和暗装式，按外壳防护方式分为普通式、防水防尘式、防爆式等。对于实验室内的插座既要有单相插座也要有三相插座，其他房间可以只装设单相插座。(3)开关和插座布置本工程中的开关和插座在设计布局上没有过多的技术要术，仅从使用的便利性和安全性上考虑其布置位置。开关的安装位置应便于操作，一般距门框0.15～0.20m，跷板开关安装高度为1.4m左右。插座一般采用暗装。插座的安装高度一般为1.3m左右。在儿童容易触及到的地方或潮湿地方，其安装高度不小于1.8m。一些带保护装置措施的插座考虑到美观实用，可安装在0.4m处。2.7应急照明2.7.1应急照明安装按照用途可分为：疏散照明、安全照明、备用照明。在安全出口和疏散通道的明显位置还要设有标志指示灯。疏散指示标志灯安装散通道的拐角处、交叉处和较长的疏散通道中间等处。按其间距不大于20m确定灯的数量，安装在疏散通道、通道拐角处以及楼梯间的侧面墙上，安装高度离地面1.0m以下，对于灯具可以考虑周围环境条件来选择。在实验楼通往室外的出口处、各层通向楼梯间的出口处安装安全出口标志灯，安装在出口门内侧的上方，高度为疏散门上方0.2～0.3m。在电梯前厅、走廊、疏散楼梯间等处安装应急照明灯。2.7.2应急照明电源EPS应急电源系统主要由整流器、蓄电池、逆变器、系统控制器和互投装置等组成。应急电源在市电停电时，不论在什么场合下都可以为各种用电设备供电。它的适用范围比较广、安装方便、适用负载多、效率高。EPS应急电源主要用于建筑物发生火情或者其他情况下为应急照明的各种灯具提供集中供电。

3供配电系统设计该工程设计中，低压配电系统为TN-S系统。配电方式采用的是混合式，总配电柜出线采用放射式，到各楼层照明配电箱采用树干式。混合式供电的效率高，供电支出较少。本工程为学校实验楼，属于规范规定的三级负荷，对供电的可靠性要求不高，只需一路电源供电即可。在设计过程中，对于负荷要统计清楚，使供配电系统清晰合理，尽量减少配电级数少，同时考虑到备用回路。3.1负荷计算通常采用需用系数法以及负荷密度法来进行照明系统负荷计算。本设计中选用需用系数法进行计算。正确的负荷计算结果可以用来选择导线型号、断路器型号和配电箱型号。需用系数法的计算过程比较简便。其计算公式为：PQS其中，Pjs—用电设备组有功功率，kWKxPe—用电设备组的设备功率，kWQjs—用电设备组无功功率，kvartgϕ—功率因数角的正切值；Sjs—用电设备组视在功率，kVA3.2照明线路及导线截面的选择3.2.1照明负荷计算照明负荷计算在选择导线截面、其他用电设备和断路器时，可以提供数据支撑，计算公式为：白炽灯、卤钨灯：P有镇流器的放电光源：P其中，PLPjs—d—镇流器的功率损耗系数。KP—同时系数3.2.2导线截面选择选择条件本设计中只考虑导线允许载流量，并留有一定的裕度。设计内的导线采用穿管的敷设方式，所以不用考虑机械强度要求；且在整个建筑内，布线距离比较短，就不用考虑电压损失。在导线截面选择时首先需要确定的是计算电流。线路计算电流对有白炽灯和卤钨灯的照明回路，按下式求出计算电流：单相线路I三相线路I对有荧光灯及其他带有镇流器的放电灯的照明回路，按下式求出计算电流：单相线路I三相线路I对白炽灯(卤钨灯)与放电灯混合的回路，按下式求出计算电流：I其中，PLIjsIL1KP—a—镇流元件损耗系数；IL2U—照明线路额定相电压，V；cosϕ—电流在导线中通过时，会因为产生焦耳热而使导线的温度升高。导线电缆在不同工作温度下其绝缘寿命也是不同的。导线温度升高会使绝缘加速老化或损坏。导线的温升与电流大小、截面、散热条件、导线材质等因素有关，在其他因素一定时，温升与导线的截面有关，截面大温度升高的比较慢。为了保证在实际工作环境中温度不超过允许值，对载流量选择就必须合理可靠。按载流量选择导线截面时，应满足：I≥其中，I—导线允许载流量，A。3.3本工程的负荷计算可以在《现代建筑照明设计手册》查的负荷计算中用到的同时系数和需用系数。以配电箱AL3-1中回路WL3-1为例说明各回路的负荷计算:WL3-1回路共有3个2×36W双管荧光灯，16个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯，2个40W普通环形灯，取KxPjs=0.85×cosϕ取0.9，根据公式I表3.1配电箱AL3-1各回路负荷计算回路编号负荷内容Pjs（WcosIjsWL1-13个2×36W双管荧光灯，16个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯，2个40W普通环形荧光灯15WL1-23个2×36W双管荧光灯，18个2×30W双管荧光灯，4个30W单管荧光灯12240.96.18WL1-316个2×30W双管荧光灯，4个30W单管荧光灯，2个40W普通环形荧光灯,8个32w紧凑型荧光灯18WL1-412个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯6630.93.35WL1-512个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯6630.93.35WL1-66个单相插座10201.04.64WL1-710个单相插座17001.07.73WL1-810个单相插座17001.07.73WL1-98个单相插座13601.06.18WL1-104个三相插座6801.01.03WL1-116个三相插座10201.01.55表3.2配电箱AL3-2各回路负荷计算表回路编号负荷内容Pjs（WcosIjsWL2-112个2×36W双管荧光灯，2个40W普通环形荧光灯，2个紧凑型荧光灯83WL2-220个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯,1个40W环形荧光灯11050.95.58WL2-312个2×30W双管荧光灯，2个30W单管荧光灯，1个40W普通环形荧光灯,6970.93.52WL2-420个2×30W双管荧光灯，4个30W单管荧光灯，1个40W普通环形荧光灯11560.95.84WL2-58个单相插座13601.06.18WL2-610个单相插座17001.07.73WL2-77个单相插座11901.05.41WL2-85个单相插座8501.03.85WL2-92个三相插座3401.00.77WL2-103个三相插座5101.01.03表3.3配电箱AL3-3各回路负荷计算表回路编号负荷内容Pjs（WcosIjsWL3-16个2×36W双管荧光灯，8个2×30W双管荧光灯，3个40W普通环形荧光灯,4个32w紧凑型荧光灯9860.94.98WL3-23个2×36W双管荧光灯，18个2×30W双管荧光灯，4个30W单管荧光灯72WL3-36个2×30W双管荧光灯，10个2×36W双管荧光灯，1个40W普通环形荧光灯,8500.94.29WL3-46个2×30W双管荧光灯3060.91.55WL3-58个单相插座13601.06.18WL3-68个单相插座13601.06.18WL3-76个单相插座10201.04.64WL3-82个单相插座3401.01.55WL3-92个三相插座3401.00.523.3.1分支回路的计算负荷P式中，n—为回路中灯具的数量；PeiPjslKxl—为回路的需用系数，照明回路和插座回路的需用系数均选用0.85在分配回路时根据标准可知：每一单相照明回路中的回路电流不宜超过16A，单独回路的照明套数不宜超过25套；当插座为单独回路时，插座数量不超过10个（组）。依据上述原则，分别将照明回路和插座回路中的设备完成回路分配，随后可完成每个分支回路的负荷计算。3.3.2干线计算负荷P式中，PjsLn—为分支回路的数量；Pjsli—KxL—为干线回路的需用系数，在本设计中，需用系数还是选用0.853.3.3总进线计算负荷P式中，Pjsn—为干线数量；PjsLiKx—3.4导线截面及低压断路器的选择计算(1)三层：照明回路WL1~WL5：计算电流：Ijs=3.35~6.18A，选用截面为1.5mm2的BVI1.2取整定电流Izd为6和10。选断路器的整定电流为6和10，型号为C65N-C6A/1P和C65N-C10A/1P插座回路WL6~WL11：计算电流：Ijs=1.03~7.73A，选用截面为1.5mm2的BVI1.2取整定电流Izd为2、6和10。选断路器的整定电流为2、6和10，型号为C65N-C6A/2P、C65N-C10A/2P和C65N-C2A/4P配电箱回路计算AL3-1：计算电流：Ijs=22.93A，选用截面为10mm2的BV导线，允许载流量I1.2取整定电流Izd为32。选断路器的整定电流为32A，型号为C65N-C32A/4PAL3-2：计算电流：Ijs=20.25A，选用截面为10mm2的BV导线，允许载流量I1.2取整定电流Izd为25。选断路器的整定电流为25A，型号为C65N-C25A/4PAL3-3：计算电流：Ijs=14.10A，选用截面为10mm2的BV导线，允许载流量I1.2取整定电流Izd为20。选断路器的整定电流为20A，型号为C65N-C20A/4P3.5配电箱的选型配电箱内有多功能的小型成套电器设备，按照供电线路的负荷计算结果将各种低压电器设备集合到一个箱柜内。众所周知，配电箱的选择是一个建筑供配电设计的灵魂所在。一个好的配电箱对于建筑电气部分重要性不言而喻（一个配置上佳的配电箱不仅仅能使整个建筑设计的供配电的灵活性大大提高，还可以让使用者对于本建筑的负荷有了更直观的控制）。户内的配电箱可以根据建筑物的结构选择装在墙壁上和暗装嵌入墙内。本设计中主要使用照明配电箱，因为安装位置在楼道，全部选用安装嵌入墙内的照明配电箱。照明配电箱内主要装有控制各支路的刀闸开关或自动空气开关，熔断器，漏电保护开关等。本设计选用的有PXT-4-3×6/1C带总开关的配电箱。层箱体尺寸（长×宽×高，单位：mm）均为300×400×200。应急照明配电箱选用型号为PXT-4-3×5/1C，箱体尺寸为200×300×200。

4顶层防雷设计建筑物的接地防雷设计首先应该进行防雷理论计算，查询基本参数年平均雷暴日和年平均密度，计算得到预计年雷击次数，根据这些计算结果确定防雷类别。顶层防雷系统设计由三部分组成，即接闪器、接地装置和引下线。接闪器是由建筑物的避雷带或避雷针以及两种混合组成。本工程采用专设接闪器，接闪带的铺设应该重点选择易受雷击的地方（如女儿墙等）。拟采用Φ10镀锌圆钢作为接闪带的主要材料。接闪带通过支持卡固定在女儿墙上，固定距离在拐角处为0.5m，其他位置为1.0m，在整个屋面组成接闪网格（不大于12m×8m或10m×10m），突出屋顶的所有金属物体、金属构件和屋顶防雷装置相连，非金属物体加装接闪器，并和屋顶防雷装置相连。引下线利用柱内大于Φ结论以AUTOCAD和天正电气软件为工具和设计平台，结合6号实验楼本身功能和特征，完成了电气系统的设计。设计的主要内容包括三部分：照明平面设计。电气照明平面的设计是比较繁琐的，在设计前期需要了解设计规范，在本文中对于设计中的理论知识描述的比较粗略。本次设计在实验室和研究室选用YZ30RL（三基色），研究室、资料室和会议室选用YZ36RL（三基色），休息厅、休息过廊选用TLD30W/840,工具室、卫生间选用PL-32W/840/4P，楼道选用环形荧光灯TLE40W/33。本次计在实验室、办公室和研究室选用