A小区建筑电气工程的设计与实践

-1-A小区建筑电气工程的设计与实践[摘要]随着国民经济的飞速发展,人民生活水平的提高,出现了高层建筑。高层建筑符合了人们对居住的环境、信息的获取、娱乐、教育等方面的要求，所以在21实际得以飞速的发展，在建筑设计中,电气设计占有相当重要的位置，一栋好的高层建筑必须有与其建筑造型相适应的电气设计，才能表达建筑设计者的完整构思，才能显示出建筑物的完美，良好的电气设计也是门艺术。一个成功的电气设计是符合规范的前提下，必须以居民的安全为基础，保证住户的生命财产安全为原则，其次就是以居民的愿望为目的，满足住户的精神需求及物质需求，在次，最后，在这个资源紧张的情形下，节能也非常重要，四者缺一不可。本论文主要阐述了A小区高层住宅楼的各系统电气设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论。本设工程为民用高层建筑电气设计的部分强电设计，主要设计了供电系统设计、照明设计、防雷及等电位接地设计。[关键词]电气设计；A小区；供电系统；一、引言本设计是某市某小区电气设计，该工程系实际工程。针对本工程的情况本设计包含的内容主要有照明，电视。由于时代的需求要在电气方面做到以人为本，环保节能，在设计深度和广度上都具有很好的研究价值。本设计通过设计计算和图纸绘制就现代建筑中的主要部分--照明，弱电根据建筑屋的使用性质和用途按照国家制定的规范和其需求做到科学设计合理布局。再者面对当代耗能的增加和能源资源的短缺问题本设计采用了多项节能措施的设计例如:使用节能型灯。再者对所有建筑屋内的用电耗能设备采用国家推荐的节能设备同时在设计时追求了这种节能的理念。近年来，我国建筑电气的发展极为迅猛，并且要求不断提高，技术先进，控制体系丰富多样。更新换代特别快。于是，多高层的建筑电气的工程设计也便成为工程院校教学环节的重点。本次设计课题结构特点明确，涵概面广。在整个设计过程中，我们得到了专业教师孜孜不倦的指导，也深切体会到科学严谨的设计思想。由于本人设计经验有限，不妥和错误之处，恳请各位老师指正。二、配电系统设计1、设备选型（1）电缆选择原则1）根据计算负荷电流选断路器整定值；2）根据断路器整定值选电缆；3）导线及断路器选择时要前后级之间相互配合,前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级；（2）断路器的选择根据以上负荷计算，设备选型如下：1）用户配电箱内断路器的选择照明回路断路器选BMN-32/1P-C16。普通插座回路断路器选BMN-32L/1P+N-C1630mA/t≤0.1s。厨房插座回路断路器选BMN-32L/1P+N-C2030mA/t≤0.1s。卫生间插座回路断路器选BMN-32L/1P+N-C2030mA/t≤0.1s。空调插座回路断路器选BMN-32/1P-C20。2）住户配电箱进线处断路器选BM-63/2P-C32+MV+MN。3）单元配电箱内断路器选BM-63/2P-C40。4）单元进线总电缆处断路器选SBL-200C/430-150A300mA/t≤0.4S。5）地下室进线处断路器选BMN-32/1P-C10。（3）线缆的选择1）室内导线:照明BV-2×2.5-PVC16插座BV-3×4.0-PVC202）单元配电箱到终端箱导线选BV-3×10.0-SC25。3）进线电缆选YJV22-4×50-RC100。（4）配电箱的选择1）住户强电配电箱选800*800*200。2）单元楼配电箱选300*200*150。3）局部等电位端子箱选200*120*60。2、配电方式住宅低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。应将照明与电力负荷分成不同的配电系统对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；对配电间的配电宜采用下列方式之一1）工作电源采用分区放射式，备用电源也采用分区放射式。2）工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。3）工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。本工程配电采用分区放射式。三、照明系统设计1、总则电气照明设计的基本原则主要是安全、适用、经济、美观。环境条件对照明设施有很大影响。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、灯泡功率、照明器数量、形式与光色、使照明在改善空间立体感、形成环境气氛等方面发挥积极的作用。2、照明光源选择照明光源选择一般原则：1）发光效率高；2）显色性好，即显色指数高；3）使用寿命长；4）启点可靠、方便、快捷；5）性能价格比高。3、照明灯具选择灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明，这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。灯具选择一般原则1）使用安全：防触电和防火、防爆以及其他环境条件引起的危险；2）提高能效：选用灯具效率高、灯具配光和场所条件适应，以及光通维持率高的灯具；3）合理考虑功能性（良好的照明效果）、装饰性（美观、协调）、经济性（性价比高）和能源效益的结合；4）限制眩光。4、照度和照明方式选择依据《建筑照明设计规范》选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害视力，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。5、一般照明照明可分为一般照明、应急照明。本建筑一般照明主要为住宅各房间照明。（1）住宅照明一般设计原则1）住宅照明一般都是夜晚，因此选择合适的照度以形成舒适的照明环境。客厅，卧室照明灯具采用荧光灯，楼梯间采用声控灯，厨房卫生间采用防水防尘灯，餐厅采用扁形吸顶灯。2）住宅内各房间灯具宜设置在房间中央，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。3）在有计算机终端设备房间，应避免在屏幕上出现人和实物（如灯具、家具、窗等）的映像。（2）设计结果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）卧室：75lx单管荧光灯2）客厅：100lx单管荧光灯3）厨房：150lx防水防尘灯4）餐厅:150lx扁形吸顶灯5）卫生间：100lx防水防尘灯6）楼梯间：50lx声控灯6、照度计算(计算所需灯具数量)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：利用系数求平均照度法式中：工作面上的平均照度A工作面面积（m2）U利用系数，指投射到工作面上的光通量与光源光通量之比K维护系数，办公室取0.8，室外取0.7，营业厅取0.75光源的光通量（lm）例如，对于A户型卧室1:（1）房间参数房间类别：卧室,照度要求值:75.00LX,功率密度不超过11.00W/m2房间名称：卧室1房间长度L:3.36m房间宽度B:2.76m计算高度H:2.05m顶棚反射比(%)：80墙反射比(%)：50地面反射比(%)：10室形系数RI:0.74维护系数:0.80（2）灯具参数:型号:飞利浦TLD36W/54单灯具光源数:1个灯具光通量:2500lm灯具光源功率:36.00W镇流器类型:TLD标准型镇流器功率:5.00w由于是吸顶安装，则hrc=2.05m，hcc=0m，hfc=0.75m室空间系数：顶棚空间系数：地板空间系数：所以顶棚空间有效反射比:ρcc=0.8墙面平均反射比:ρw=0.5地板空间有效反射比:其中ρ=由RCR=6.76,ρw=0.5,ρcc=0.8,ρfc≠0.2查表计算得:U=0.46（3）计算结果:建议灯具数:计算照度:实际安装功率=光源数×(光源功率+镇流器功率)=1*(36+5)=41.00W实际功率密度:41W/9.27=4.42W/m2折算功率密度:4.42W/m2*0.75=3.31W/m2（5）校验结果:要求平均照度:75.00LX实际计算平均照度:99.24LX符合规范照度要求要求功率密度:11.00W/m2实际功率密度:3.31W/m2<11.00W/m2符合规范节能要求选择结果见附表1.17、照明负荷平面布置设计原则1）每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，单支回路所带灯具（插座）数量应满足相关要求，一般最多可以带灯具20盏，插座10只。2）每个照明开关所控光源数不宜太多，体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制。3）供电半径应满足要求，一般不超过30米。4）插座不宜和照明灯接在同一分支回路。5）尽量使三相所带负荷平衡。照明负荷具体布置见照明平面图。四、电视系统1、设计原则和要求（1）干线部分设计干线传输部分是把前端接收的电视信号传输给用户分配系统的一系列传输设备。为了向各地点传输符合要求的信号，传输网络的结构可以是星形、树形或是星-树形，在某些场合也可以采用网形或环形结构。自前端至各建筑物的传输部分为干线传输部分，干线传输电缆采用SYKV-75-9/12或SYV-75-9/12同轴电缆。若干线距离较长，为了保证末端信号有足够高的电平，需要加入干线放大器以补偿电缆的衰减。电缆对信号的衰减基本上与信号频率的平方根成正比，故有时需要加入均衡器以补偿干线部分的频谱特性，保证干线末端的各频道信号电平基本相同。（2）室外线缆管道设计管道可采用钢管、混凝土预制管或硬质PVC管，孔径应不小于80mm。钢管壁厚应大于4mm，PVC管壁厚应大于4.5mm，钢管应进行防腐处理，埋深应不小于0.8m（冻土层以下）。由于建筑物可能下沉，进出建筑物的管道应选用钢管。与热力管道交叉的地方，不宜采用硬质PVC管，车行道以外的地方可以使用硬质PVC管。人（手）孔一般在下列情况下设置：1)电缆汇集和分支点处。2)拐弯和引入建筑物处。3)引上、引下的地方。4)管道超过允许长度的地方。5)穿越道路的道路两侧。室外延长线上的设备必须安装在地面以上或建筑物内，严禁将设备安装在人工手井或地沟内；另一种方法是安装在地上的设备落地箱内，但应考虑其造价、占地及安全等问题。（3）电缆分配网络设计有线电视前端信号经放大器进入分配网络，前端信号进入一层的分配器，再由分支干线（SYV-75-7视频线）引至各楼层的分支器，再通过用户线（SYV-75-5视频线）到各个终端的有线电视插座。1）进线口的设置多层式住宅楼及板式高层住宅楼，可根据线路设计要求按一处以上进线组织暗管系统。楼外应设手孔，由手孔引至住宅建筑内放大箱的管道，孔径应不小于40mm，数量应不少于2条。2）电缆分配网络的结构分配器-分配器分支器-分支器分配器-分支器分配器-串接单元高层串接形式以上几种网络结构并不是孤立存在的，在一个具体的住宅电缆分配网中，往往是几种结构的组合。分配网络采用分配分支方式，一方面可以有效地抑制放射信号，另一方面由于中端是和分配分支独立连接的，终端与终端之间不互相影响，便于维护和以后的收费管理。设计中所选分支分配器均为双向的，整个系统具有双向传输功能。为使系统耐老化，电缆采用物理发泡同轴电缆。3）分配器、分支器的设计1)信号主轴线的末端不得使用分配器；2)分支器的串联不得超过6个；3)分配器到每户的终端盒应采用单独的暗管设置，不得与其他住户终端盒相串接；4）一户内多终端口的设置方式可采用户内分配方式。分配器的输出端不能开路，否则会造成输入端的严重失配，同时还会影响到其他输出端。在系统中当分配器有输出端空余时，必须接75Ω负载电阻（4）用户终端的设计1）应同时具备TV输出口和FM输出口；2）应具有良好的电磁屏蔽性能和防潮防腐性能；3）应符合国标规定的安全要求；4）用户终端电平要求满足（68±4）dB；5）每套住宅应最少设计一个终端，高标准住宅可按实际需求对终端数进行设计安排，并应设置在每套住宅的起居室或卧室内。6）用户盒暗敷距地0.3米。（5）同轴电缆选择及穿管管径1）用户分配网中使用的同轴电缆均采用物理发泡电缆；2）分配放大器输出端连接的分配器的分路电缆距离较长，宜采用-75-9、-75-7的电缆；分支器、分配器和用户终端之间的连接宜采用-75-7的电缆；3）楼内暗管系统应全部采用钢管；4）只敷设一条-75-9型电缆时，应采用内径≥25mm的钢管；5）敷设其他型号电缆或两条以上电缆时，管孔截面积的利用率应不大于40%；6）外线电缆均采用稳定聚乙烯护套，室内电缆可以采用聚乙烯或聚氯乙烯外护套。2、设备的选用（1）选用原则1）有线电视系统的设备应选用产品质量监督检验部门鉴定的定型合格产品，未经鉴定的产品，不得在工程中使用，系统中的所有设备均采用75Ω端口阻抗。2）在同一工程中，选用的主要设备部件和材料，其性能，标准，外观应一致。3）选用的设备和部件应能传输51000MHZ频率4）当系统为双向传输时，所有设备部件均应选择具有双向传输功能的产品。5）系统中所用部件应具备防止电磁波辐射和电磁波侵入的屏蔽性能。室外信用的部件还应有良好的防潮、防雨和防霉措施。在有盐雾、硫化物等污染区使用的部件，尚应具有抗腐蚀能力。（2）分支器分支器通常用于较高电平的馈电干线中，它能以较小的插入损耗从干线取出部分信号供给住宅楼或用户，有时也可用二分支干线提供信号电平，通过分支器的电视信号其中一小部分从分支端输出，大部分功率继续沿干线传输。1）插入损耗是信号从干线输入端到干线输出端之间的传输损耗，即输入信号电平与输出`信号电平之差。2）分支损耗是信号从干线输入端到分支输出端之间的损耗，即干线输入端电平与分支端输出端电平之差。3）分支损耗与插入损耗之间的关系是分支损耗大，则插入损耗小；分支损耗小，则插入损耗大。4）分支口与插入损耗之间的关系是分支口越多，插入损耗越大。分支器是将射频电信号功率不等地分配给各路，有主路和支路之分，支路就有各种不同的衰减量，从而构成一个系列。因此对大楼从下至上进行分配时，一般上层的分支衰减量应取小一些，下层的分支衰减量应大一些，这样才能保证上下层用户端的电平基本相同。同时，分支器的主输出口空余时，也必须接75Ω的负载。（3）分配器分配器是用来分配高频信号的部件，它的作用有两个：一是将一种信号功率平均分配给几路（通常分为两路、三路、四路、六路）；二是可将两路、三路、四路和六路信号混合起来。分配损耗是指分配器输入端的输入电平与输出电平之差。分支器和分配器的根本区别在于，分配器平均分配功率，而分支器是从电缆中取出一小部分功率提供给用户，而大部分功率继续向后面传输。（4）串接分支器（串接单元）串接分支器将分支器和用户终端合成为统一体，具有分支器和系统输出口的功能，所以叫串接分支器，有的又叫串接单元。（5）用户盒用户终端是CATV分配系统与用户电视机相连的部件。面板分为单输出孔和双输出孔（TV、FM），在双输出孔电路中要求TV和FM输出间有一定的隔离度，以防止相互干扰。为了安全而在两处电缆芯线之间接有高压电容器。（6）放大器1）高电平放大器用于天线放大器、用户放大器，增益在40dB以上，信噪比较差。2）中电平放大器用在支干线上，增益在25~30dB，信噪比较好。3）低电平放大器用在主干线上，增益在18~25dB，信噪比最好。3、同轴电缆的选择（1）电缆类型国外型号常用同轴电缆有：1）网络用粗缆RG-8或RG-11（50Ω），细缆RG-58/U或RG-58C/U（50Ω）。2）用于CATV和宽带数据网RG-59（75Ω）。3）网络电缆RG-62（93Ω）。适用于CATV系统的国产射频同轴电缆有：1）型号有SYKV、SYV、SYWV（Y）、SYWLY（75Ω）等系列。2）截面有75-5、75-7、75-9、75-12。3）发泡种类有单护发泡、双护发泡。电缆统一型号标注（2）连接器连接器包括高频插头、插座和转换器，用于系统中各种设备和部件与同轴电缆之间的连接。连接器一般分为室内和室外防水型。同轴电缆是通过低损耗的连接器F头（FL型电缆连接头）连接的，连接器在物理性能与电缆相匹配。两根电缆的端点与FL10电缆头做好以后即可与双通两端的螺丝拧紧。这种连接方式的特点连接处匹配性好，损耗小。（3）电缆损耗频率越高，在电缆上传输损耗电平越大，4、设备及电缆的安装（1）部件安装应符合下列要求：部件及其附件的安装应牢固、安全并便于测试、检修和更换。应避免将部件安装在厨房、厕所、浴室、锅炉房等高温、潮湿或易受损伤的场所。在室内安装系统输出口用户面板，其下沿距离地（楼）面的高度应为0.3m或1.5m。前端设备应组装在结构坚固、防尘、散热良好的标准箱、柜或立架中。部件和设备在立架中应便于组装、更换。立架中应留有不少于两个频道部件的空余位置。固定的立柜、立架背面与侧面离墙面净距不应小于0.8m。前端机房和演播控制室宜设置控制台。控制台正面与墙的净距不应小于1.2m；侧面与墙或其它设备的净距，在主要通道不应小于1.5m，