【《某医疗中心的建筑电气系统设计分析案例》6600字】

某医疗中心的建筑电气系统设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u11661某医疗中心的建筑电气系统设计分析案例 163411.110/0.4kv变配电系统设计 141701.1.1负荷等级 1105271.1.2变配电所电力系统 380941.2配电系统设计 5316401.2.1配电方式 5250781.2.2负荷计算 5219911.2.3容量计算 68081.3照明系统设计 796291.1.1照度要求 7121011.1.2灯具选择 8123271.1.3照度计算 9166751.4防雷及接地系统设计 11193811.4.1防雷方式 11189731.4.2防雷系统设计 12124111.4.3接地分类 13258101.4.4接地系统设计 13114991.5本章小结 15本次主要是对该医疗应急救援中心的科研办公楼、住院综合楼、水泵房进行电气系统设计。电气设计由四个部分组成，分别是对变电系统、配电系统、照明系统和防雷接地系统进行设计。1.110/0.4kv变配电系统设计1.1.1负荷等级一、负荷分级不同负荷按照断电造成的影响程度将其等级分为三级，一级负荷最重要，二级次之，三级负荷为常见负荷。对待不同等级的负荷将采用不一样的供电方式。1、一级负荷一级负荷突然断电会造成人员生命安全或产生重大财产损失，对社会造成不良影响。故一级负荷必须保证供电安全，通常使用两个独立电源对其供电，独立电源互不影响，且每一电源都可以单独对负荷进行供电。2、二级负荷二级负荷突然断电不会造成人员生命安全但会造成严重经济损失，同时对社会生产造成一定影响。二级负荷通常由双线路供电，线路之间相互独立，每条线路都可单独对负荷进行供电。3、三级负荷大部分常见负荷为三级负荷，三级负荷突然断电只对其自身造成影响，故不需要特殊的供电方式。二、救援中心负荷救援中心为一类高层公共建筑，根据《民用建筑电气设计规范JGJ-2008》和《医疗建筑电气设计规范JGJ-2013》对其具体负荷进行如下等级划分:一级特别重要负荷包括手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、重症监护室、产房、早产儿室、烧伤病房室、急诊抢救室、血液病房净化室、血液透析室、心血管造影检查室等场所中涉及生命安全的设备及照明;大型生化仪器、重症呼吸感染区通风设备等。一级负荷包括急诊抢救室、血液病房净化室、产房、烧伤病房、重症监护室、早产儿室、血液透室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室等场所中除一级特别重要负荷的其他用电设备。二级负荷包括电子显微镜、影像科诊断用设备;肢体伤残康复病房照明用电;中心(消毒)供应室、空气净化机组;贵重药品冷库、太平柜等。三级负荷为一二级以外的负荷。该医疗应急救援中心作为公共建筑，人流量大，责任重大，所以要保证好供电的稳定性和连续性。其中科研办公楼、住院综合楼、水泵房包括的用电负荷主要为一级和三级负荷。1.1.2变配电所电力系统本设计要满足科研办公楼、住院综合楼以及水泵房的供电，用电需求较大，故应该采用开闭式来为其进行供配电。且变电所应设立在科研办公楼一楼，下图为具体位置展示。图3-1各建筑位置Fig.3-1Locationofeachbuilding图3-2变电所位置Fig.3-2SubstationLocation如图3-1所示，科研办公楼、住院综合楼以及水泵房的具体位置。因变电所设在科研办公楼一楼，所以科研办公楼的用电直接由变电所进行输送，住院综合楼以及水泵房的用电由变电所进行电力线路的传输进行使用。本次设计对这三个建筑进行的供配电方式为：为保证各个建筑用电的安全可靠，将在变电所接入上级的10kv电缆线路，经其降压为400v的电源在分别输送到三个建筑中。图3-3电力线路传输Fig.3-3Powerlinetransmission如图3-3所示，变电所采用双回路供电，通过降压装置将上级线路的10kv电压转化为400v电压，每路高压电源都有独立的降压装置与之对应，降压后的电压对线路上的负荷进行供电。配电所有三种主接线形式，分别是单母线、双母线、无母线。因为本次是对医疗应急救援中心建筑进行设计，为防止其出现断电的可能，故采用双母线供电。双母线的工作形式为两组母线相互独立，互不干扰，工作时只有一条母线对负荷进行供电，另一条母线为备用母线。若工作母线为上母线时，则上母线对应的断路器将全部闭合，连接在下母线的断路器全部断开。当上母线工作时发生故障时，将进行倒闸操作，将负荷连接到下母线进行工作，从而保证设备不断电或者断电时间极短。科研办公楼中的柴油发电机房作为整个建筑的应急电源。若遇到电力系统停电或者两台变压器都出现故障时，为满足建筑的供电要求，将采用柴油发电机进行供电。较UPS电池而言，柴油发电机具有容量大的优点，在15秒内便可以让一级重要负荷恢复供电，满足国家标准要求。1.2配电系统设计1.2.1配电方式电力系统配电方式有三种分别是：树干式配电、链式配电、放射式配电。当采用树干式配电时，线路出现问题或者需要进行检修时，需整体停电。不同的设备按照其重要程度确定其供电方式，放射式配电方式因其可以更好的保证负荷用电安全主要应用于比较重要的负荷，链式配电方式通常应用在不重要的负荷设备上。对于本次设计，为保证医疗应急救援中心的用电设备持续用电，将采用树干式与放射式结合的方式对其进行配电。图3-4树干式配电Fig.3-4Trunktypedistribution图3-5放射式配电Fig.3-5Radialdistribution图3-6混合式配电Fig.3-6Hybriddistribution1.2.2负荷计算1、负荷计算的目的通过负荷计算的结果，可以选择配电线路所需的电缆、导体和具体的用电设备。负荷计算也可直观的显示出线路的电压和能量损耗。2、负荷计算的方法负荷计算的常见方法有三种，分别是需要系数法、利用系数法、单位面积功率法。三种方法各有优势，适用的情况不同。需要系数法适用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，其优点在于计算时简单方便，运用时受限制较小；利用系数法使用概率和数理统计的方法，计算负荷用所知平均负荷求得，整体计算复杂，结果准确；单位面积功率法适用于用电设备和所需台数不确定的情况，计算过程简单，结果偏差较大。结合本工程而言，因科研办公楼和住院综合楼每层的大致布局基本相同，故本次设计我们选择单位面积功率法来进行计算各建筑负荷。1.2.3容量计算有功功率，单位kw：Pjs无功功率，单位kvar：Qjs视在功率，单位KVA：Sjs计算电流，单位A：Ijs式中：PKx——需要系数；cos∅——平均功率因数；UN——设备组额定电压，KV；本工程采用面积估算法计算总容量，计算公式为总负荷=面积×单位面积容量。以水泵房为例进行容量计算，水泵房只有一层建筑，结构简单，将采用面积估算法计算其具体容量。水泵房：Pe=295×PSQ因科研办公室和住院综合楼为多层建筑且每层使用设备较多，故需要对每层设备容量进行单独计算，在这里就不一一计算了。经计算得出，科研办公室设备安装容量为308.64KW，有功功率为247.12KW，视在功率为396.59KVA；住院综合楼安装设备容量为181.71KW，有功功率为325.24KW，视在功率为516.87KVA。根据计算得出本工程电气设备总安装容量为525.2KW，总有功功率为600.24KW，补偿后的视在功率为946.26KVA。本次设计需采用提升功率因数的方法来进行无功功率补偿，从而降低电压损失并提高发电机工作效率。提高功率因数的常见方法有两种，一个是在线路上并联电容器，另一个是选用合理的电气设备从而提升其自身功率因数。本次设计功率因数需提升到0.9以上，为满足此需求，首先将投入方式改为自投，其次将设置电容柜在低压配电室，从而达到要求，符合国家建筑标准。1.3照明系统设计作为医疗应急救援中心，它的的照明系统也要与时俱进，智能化照明才能满足更多的医疗功能。本次设计的医疗建筑多样复杂，不同的房间对其照明的要求也不相同。例如科研办公楼的研究室要保证灯光亮度且柔和，电力充足不可以突然断电；住院楼的病房灯光不需要太亮，合适的灯光才可以给病人创造舒适的休息空间等等。要根据不同区域的功能具体设计所适合的灯光，智能化的照明设计才可以满足救援中心的照明要求。1.1.1照度要求根据不同区域功能的不同对照明有着不同的需求，依据标准《建筑照明设计》GB50034-2013，对医疗建筑不同区域的照明标准做了如下规定：

表3-1照度标准Tab.3-1illuminancestandard房间类型照度标准值（lx）柴油发电机房500变电所200开关站200值班室100库房200科研办公室500电梯厅100卫生间100药房500消防中心500护士站300病房100机房500更衣室100水泵房1001.1.2灯具选择在本次设计中除了基本的照明灯具还要包括病房内的夜光灯以及应急状态下的应急照明。为了满足不同区域的不同功能，对灯具进行如下选择：（1）在无特殊要求的大部份场所，本次设计将采用双管荧光灯进行照明。（2）病房还需设置脚灯，方便病人夜间活动。（3）同时将在需要杀菌的场所设置紫外线杀菌灯，例如药房药库等。1.1.3照度计算1、照度计算方法（1）利用系数法：该方法比较精确，适用在房间结构简单且计算量较小时使用。该方法计算时需要已知房间照度值，通过房间的结构、门窗面积、灯具数量和工作面积最终求得照度。（2）单位容量法：比较常用的照度计算方法，对于一些无特殊要求的照明场所比较适用。（3）逐点式计算法：适用于进行指定区域或地点的照度计算，计算过程简单、方便。以上三种方法计算结果都不是特别精准，故本次设计时的照度计算结果允许有10%的偏差。从本次工程设计实际考虑，将采用利用系数法和单位容量法进行照度计算。2、利用系数法利用系数法是计算房间灯具个数及验证是否满足照度要求的最常用的方法，其具体步骤如下：平均照度公式：Eav式中Eav为平均照度值，N为灯具数量，∅室空间比：RCR=5室形指数：RI=l+w顶棚空间比：CCR=5地板空间比：FCR=5式中w为房间宽度值，l为房间长度值，hc为顶棚空间高度值，hr为房间空间高度值，有效空间比：ρef式中Aε、A平均反射比：ρ=ρ式中ρi为编号为i的物体的实际表面反射比，A利用系数法计算过程，根据房间内表面受照面积求出室空间比、顶棚空间比和地板空间比三个值，然后根据房间各表面的不同反射比求得顶棚空间的有效反射比，之后计算出墙体平均反射比；地面空间反射比的计算方法与顶棚空间反射比的计算方法相同，最后根据地面空间反射比和所选用灯具的维护系数求得利用系数。3、典型房间照度计算因本次设计房间类型较多，不一一进行计算，此处列举了一数量较多且房型比较典型的进行计算演示。以科研办公室的一个办公室为例，该办公室要求照度为500lx，已知条件为办公室室内长宽高分别为8米、7.8米和1.9米；顶棚反射比、墙面反射比和地面反射比分别为0.8、0.5和0.3，办公室照明设备选用光源容量为40w、光通量∅为6100LM的T8双管节能荧光灯，设置在房间高度1.5米处，且维护系数和利用系数分别为0.8和0.76。由公式3-5得出N=8.4套，故该房间采用灯具9套，行数为3，列数为3进行排列。将N=9带入公式3-5，得出照度A=534lx，经检验在10%偏差以内，符合要求。

图3-7科研办公室照明设计Fig.3-7Lightingdesignforscientificresearchoffice4、应急照明设计本次设计的应急照明将采用柴油发电机对其进行柴油发电机对其单独供电。应急照明装置的场所必须保证道路通畅，并且不得遮挡应急照明装置。且安装位置应设立疏散指示标牌，且标牌安装高度不小1米，标牌间隔应小于20米。当发生紧急情况时，应急照明装置应及时亮起。1.4防雷及接地系统设计防雷及接地包括建筑防直击雷和建筑内设备防感应雷，有效的防雷接地保护可以保护建筑免遭雷电攻击从而保护人员安全和财产安全。医疗应急救援中心作为新式智能化建筑，将引进许多先进设备，为防止雷击过电压对新型设备造成破坏，导致设备、系统瘫痪，所以防雷及接地系统是本次设计必须考虑的问题，作为一项不可忽略的安全保护措施。防止雷电可能造成的各种危害，全面的保护人员和设备安全。1.4.1防雷方式常见防雷方式有三种，分别是避雷针、避雷线、避雷网和避雷带。1.避雷针也称防雷针，主要作用为保护建筑免受直击雷攻击。由接闪器、导线和泄流地网组成，接闪器安装在建筑物顶端，起到引雷的作用，雷电流通过导线传输到泄流地网中，传输到大地，保护了建筑安全。2.避雷线也称防雷线，避雷线通常安装在架空线路上端。避雷线与避雷针相连接，有效的将雷电流导入大地，起到保护建筑和线路的作用。1.避雷网和避雷带避雷网和避雷带通常安装在建筑屋顶，由建筑屋顶的金属物连接构成，有明暗两种布置方式。保护面积较避雷针而言更大更有效。1.4.2防雷系统设计1、防雷等级划分建筑的防雷等级是根据建筑本身的重要程度，以及该地区的降雷密度和建筑被雷击中产生的后果来综合考虑的。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010，将建筑防雷等级分为三类。表3-2建筑防雷等级Tab.3-2Buildinglightningprotectionrating防雷等级防雷建筑一级与危险品有关的建筑物，遭受破坏对社会造成严重后果的建筑二级国家重点文物保护的建筑物；大型城市中特别重要的建筑物；与危险品相关的建筑物，但破坏不易造成人员伤亡和重大经济损失三级省级重点文物保护的建筑物；人员流动性较大的公共建筑物；年预计雷击次数在0.05至0.25之间的办公或民用建筑2、防雷设计（1）根据已知条件计算得知，本次建筑防雷设计等级为三级。在设计过程中要防止直击雷，侧击雷以及感应雷。（2）接闪器：在建筑物顶端使用镀锌钢管用作接闪带，需要设计的避雷网格为10×10平方米，且避雷网应与建筑物外突出的金属部分连接。（3）引下线：接闪器与接地装置相连的中间金属导体称为引下线。引下线通常采取最短路径布置，避免弯曲，布置位置一般在墙壁外端。对靠近地面的引下线为防止其遭受破坏，一般加装保护层。（4）均压环：每层的均压环应与对应层的主梁钢筋进行焊接，同时应该连接建筑外部的金属构造。（5）接地极：利用建筑物地基中的主筋进行焊接形成基础防雷接地网。（6）对于室外的接地装置，为防止其受天气原因影响，需要采用一定措施加以保护，可以在其表面涂防腐层。1.4.3接地分类接地方式可分为工作接地和保护接地。1、工作接地为了保护人员和设备安全，保证电气设备的正常工作，将电气设备通过导电体与大地相连。2、保护接地保护接地是指电气设备在正常工作时不带电，当设备工作情况出现问题，设备绝缘保护遭受破坏，为防止其金属部分导电造成人员伤亡和财产损失，将金属部分与接地体通过导线连接起来。保护接地可以进一步保证电气设备的安全，保证了电气设备漏电时对地电压在安全范围。1.4.4接地系统设计1、接地系统分类根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008，将建筑低压配电系统分为TT系统，IT系统与TN系统，其中TN系统又分为TN—C、TN—S、TN—C—S系统。（1）TT系统：电源中性点和设备金属外壳之间相互独立直接接地，它可以抑制高低压绕组间的绝缘击穿和过电压。（2）IT系统：电气设备的金属外壳直接接地，电源中性点不接地，IT系统在设备发生故障时不会立即切断电源。并且不会在设备检修时对工作人员造成伤害。（3）TN系统：设备外壳和电源的中性点直接连接并直接接地，TN系统根据接地零线和保护零线是否分开可分为TN—C、TN—S、TN—