某企业办公楼的电气工程设计.docx
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某企业办公楼的电气工程设计
某企业办公楼的电气工程设计
摘要：
本文主要阐述了某办公楼的电气系统设计，包括设计思路、方法、过程、依据的规范、以及设计的结果。
在分析办公楼的建筑结构、布局、功能等原始资料的基础上，完成了机械维修室、服装设计室及展示室等房间的照明系统、插座布置、应急照明设计；完成整栋大楼的低压配电系统的设计；通过对负荷的分级、计算确定了不同负荷的供电方式，完成了负荷计算，对电线、电缆等电气设备进行了选择与校验；完成了大楼的火灾自动报警、消防控制系统设计以及有线电视、电话、网络系统等弱电设计；并绘制了相应的电气图纸。
关键词：
照明设计；低压配电；负荷计算；火灾自动报警；弱电设计
ElectricalEngineeringDesignofAnEnterpriseOfficeBuilding
Abstract：
Thispapermainlydescribestheelectricalsystemdesignofanofficebuilding,includingthedesignideas,methods,processes,standards,andtheresultsofthedesign.Thisthesisconsistsoffivechapters.Thefirstfivechaptersincludingstrongpartofthedesign,thesixthchaptermainlyincludestheweakpartofthedesign.Theanalysisbasedontherawdataoftheofficeofthebuildingstructure,layout,functions,completedthemechanicalmaintenanceroom,clothingdesignstudioandshowroomroomlightingsystem,socketlayout,emergencylightingdesign;completethedesignoflowvoltagepowerdistributionsystemforthewholebuilding;throughtheclassificationofload,calculateanddeterminethedifferentloadofthepowersupply,loadcalculation,ofwires,cablesandelectricalequipmentselectionandvalidation;completedthebuildingfireautomaticalarmandfirecontroldesignofweakcurrentsystemdesignandcableTV,telephone,networksystem.Electricaldesignoftheofficebuilding,itspurposeisthroughthedesignpractice,theintegrateduseofknowledge,theorywithpractice,exerciseindependentanalysisandsolvetheproblemofbuildingelectricaldesignability,forfutureworklaidasolidfoundation.
Keywords:
Lightingdesign;lowvoltagepowerdistribution;loadcalculation;automaticfirealarm;weakcurrentdesign
第1章绪论
1.1课题的来源和基本情况
本课题设计来源于某企业办公楼电气工程工程。
某企业办公楼为生产辅助用房，地上4层，建筑高度19.05m，结构形式采用全框架结构，建筑面积为3365m2,包括办公室、维修室、产品展示和设计室等功能区。
该办公楼的建筑结构划分：
地上一层涵盖机械维修室、洽谈室、大厅、厕所、消防值班室等；地上二层涵盖机修维修室、洽谈室、通信机房等，地上三层与四层建筑结构相同，涵盖服装展示室与设计室等。
本次设计主要应用基于AutoCAD2014软件进行电气工程图纸设计。
1.2选题背景及课题的发展现状
1.2.1选题目的
随着人民生活水平的日益改善和办公水平的不断提高，涌现出了许多新的办公楼建筑，人们对办公建筑设备的现代化要求也与日剧增。
办公楼建筑电气设计一直是国内电气设计行业相对薄弱的一个领域。
办公楼的电气设备具有电设备种类多、用电量大且负荷密度高、供电可靠性要求高、电气系统复杂、电气线路多、电气用房多等特点，设计的复杂性也增加很多。
AutoCAD是目前国内外使用最广泛的计算机辅助绘图和设计软件之一，是电气工程设计人员需要的基本工具，熟练的掌握本软件的使用对电气工程设计者有重要的意义。
为了提高办公楼建设电气设计水平，培养学生严谨的科学态度和扎实的实践技能、良好的工程意识，并能在设计中学会如何发现、分析和解决工程实践问题的技能和方法，将所学知识综合应用于工程实践中。
让学生得到一次进行独立设计的工程实践锻炼，同时熟练一种绘图的基本工具，为今后踏上工作岗位打下基础。
1.2.2选题意义
随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供照明、配电、消防、防雷接地、通信等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。
而合理的供配电系统设计不仅节省一次性的投资，而且对提高供电质量、节约大量的电气材料、节约运行中的电能、便于日常运行管理和维修等都具有较大的现实意义。
利用建筑电气及自动化相关知识从而使建筑电气的安全性，可靠性达到更高的标准，体现当代办公环境的智能化，为人们提供了一个快捷、舒适的办公和生活环境。
本建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行民用建筑电气设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理，具有较大的现实意义。
作为衡量城市建筑现代化标准，建筑的设计和智能化是两个主要方面，弱电系统作为其中重要组成部分，是目前现代建筑不可缺少的部分；智能建筑弱电设计以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，可以为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的的生活和办公平台。
因此，作为将来建筑发展的整体趋势，重视对建筑弱电系统的研究和发展是非常必要而且意义深远的。
就目前国内而言，建筑弱电系统的发展越来越快，但国内自身有限的技术和管理水平制约其正常的发展。
因此，重视研究建筑弱电系统将对我国城市实现现代化和智能化起着重要的促进作用。
通过对办公楼的弱电设计，加深自己理论知识的理解，也是对之前课程设计的深化；通过对建筑弱电一般的设计方法和步骤的了解，自己对自己即将从事的工作增加很多的认识，为即将走上工作岗位的自己奠定基础。
1.3设计要求
1.熟悉AutoCAD软件，绘制相关设计图纸，编写设计说明。
2.设计内容符合《民用建筑电气设计规范》JGJ-16-2008、《低压配电设计规范》GB50054-2011、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007等国家规范的相关规定。
在本次设计中，需要完成对该栋办公楼的电气工程设计，设计范围包括：
1.完成照明和动力配电系统设计。
包括主要场所照度计算、光源和灯具的选择；应急照明设计；插座等动力设备的配电设计等。
2.完成整栋大楼的低压配电系统的设计。
3.进行负荷计算，选择校验相关电气设备。
4.完成大楼弱电设计，包括有线电视、电话、网络系统以及火灾自动报警、消防控制系统。
第2章照明系统设计
2.1引言
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。
2.2照明的基本概念
2.2.1照明设计的概念
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
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、灯具数量、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。
2.2.2照明方式
照明装置按照其分布特点分为三种照明方式。
1.一般照明为照亮整个场所而设置的均匀照明。
即在整个房间的被照面上产生同样照度。
一般照明的照明器在被照空间均匀布置，适用于除旅馆客房外的对光照方向无特殊要求的场所。
2.分区一般照明对某一特定区域、如进行工作的地点，设计成不同的照度来照亮该一区域的一般照明。
3.局部照明特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明。
局限于工作部分的固定的或移动的照明，是为了提高房间内某一工作地点的照度而装设的照明系统。
4.混合照明一般照明与局部照明组成的照明。
对于工作位置需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。
此时，一般照明照度宜按不低于混合照明总照度的5%-10%选取，且不低于20lx。
2.2.3照明分类
因为本建筑为办公楼，所涉及的照明种类大致可分为两类：
1.正常照明在正常情况下使用的室内外照明。
是能顺利完成工作、保证安全通行和能看清周围的物体而永久安装的照明。
所有居住房间、工作场所、公共场所、运输场地、道路以及楼梯和公众走廊灯，都应设置正常照明。
2.应急照明因为正常照明的电源失效而启动的照明。
是指当正常工作照明因故障熄灭后，为了避免人身伤亡、继续维持重要工作而设置的照明。
应急照明。
包括疏散照明、安全照明和备用照明。
应急照明一般在下列场所设置：
1.封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间及其前室、合用前室和避难间
2.配电室、消防控制室、消防水泵室、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时任需坚持工作的其他房间。
3.观众厅，每层面积超过400平方米的展览厅、多功能厅，建筑面积超过200平方米的演播室。
4.公共建筑的疏散走道和高层居住建筑内走道长度超过20米的内走道。
2.3照明系统的具体设计
2.3.1照明总体设计
1.照明、插座须分别由不同的支路供电，其中普通照明为单相二线、插座为单相三线，住宅内的普通照明、插座回路均是采用PVC管暗敷；应急照明的配电箱出线侧采用暗敷，所有的插座回路、室外照明回路均需设剩余电流断路器保护。
2.应急照明：
大楼的楼梯间、电梯、走道、大厅、人员密集的出入口等场所需设置应急照明和疏散指示照明。
2.3.2照明光源的选择
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、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、灯具配光和超所条件适应，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）、经济性；
4.限制眩光。
办公楼的主要房间照明通常采用荧光灯，因为荧光灯的显色性好、发光效率高、色温也高，适宜办公或者学习。
应能单灯单控，人少时可以少开灯，距离窗户较远处可以较长时间用灯，这样有利于节能。
本设计中拟选用的光源和灯具是飞利浦的TLD36W/840/3350型和TES100-236-1C-E2型双管荧光灯，光源光通量
=3350lm/只。
2.4照度计算
2.4.1照度概念
照度是照明的光学概念之一,它通常用来表示物体被光源照亮的程度，照度是衡量照明情况最的重要标志。
计算公式
（2-1）
式中：
E照度（lx）；
光通量（lm）。
依据文献[13]，选择照度是照明设计的重要问题,照度太低会损害工作人员的视力,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。
办公建筑照明功率密度值如表2-1，建筑照明照度标准值如表2-2。
表2-1办公建筑照明功率密度值
场所名称
照明功率密度（W/
）
对应照度值（lx）
先行值
目标值
普通办公室
11
9
300
高档办公室、设计室
18
15
300
会议室
11
9
300
营业厅
13
11
300
文件整理、复印、发行室
11
9
300
档案室
8
7
300
表2-2办公楼建筑照明照度标准值
房间及场所
参考平面及其高度
照度标准值/lx
UGR
Ra
普通办公室
0.75m水平面
300
19
80
高档办公室
0.75m水平面
500
19
80
会议室
0.75m水平面
300
19
80
接待室、前台
0.75m水平面
300
-
80
营业厅
0.75m水平面
300
22
80
设计室
实际工作面
500
19
80
文件整理室
0.75m水平面
300
-
80
资料、档案室
0.75m水平面
300
-
80
参考上表可知：
需要考虑规范对二装要求每户一般照明功率密度值
W/
，在满足照度的条件下还需要校验功率密度值是否超标，不能一味的追求亮度而忽视了节能要求。
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，达到良好的照明质量。
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。
依据文献[2]规定的办公建筑照明标准。
反射比，长时间工作的房间，其表面反射比宜按表2-3选取。
表2-3工作房间表面反射比
表面名称
反射比（%）
顶棚
60～90
墙面
30～80
地面
10～50
作业面
20～60
参考上表，本设计中，取办公楼中各个屋室：
顶棚反射比
=0.7；墙面反射比
=0.5；桌面反射比
=0.1。
2.4.2计算举例
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0.75m工作面照度。
至此，可以对房间的灯具数量和布置进行设计。
在这里，灯具数量的计算方法依据文献[13]中的查曲线法进行计算。
计算公式如下：
工作面上的平均照度（lx）：
（2-2）
式中：
灯具数量（套）；
光源的光通量（lm）；
利用系数；
维护系数；
工作面面积（
）。
室空间比RCR:
（2-3）
式中：
室内灯具计算高度（m）；
房间长度（m）；
房间宽度（m）；
室形指数。
灯具数量：
（2-4）
根据以上的公式及指导老师给的办公楼的建筑平面图（此处先拿一层楼平面图机械维修室举例计算），各个房间的灯具数量计算的具体步奏如下：
1.根据原始数据：
光源光通量
=3350lm/只，灯具类型TBS100E2，室长l=19.2m,室宽b=6m，灯具的计算高度hr=4.2m-0.75m=3.45m。
顶棚反射比
=0.7，墙面反射比
=0.5,桌面反射比
=0.1,工作面的平均照度
。
2.计算室空间比：
（按式2-2）
3.取灯具维护系数：
本办公楼采用荧光灯，其维护系数按照表2-4中所规定，取
=0.80。
表2-4维护系数
环境污染特征
工作房间或场所
维护系数
灯具擦洗次数/a
清洁
住宅卧室、办公室、餐厅、阅览室、绘图室等
0.80
2
一般
商店营业厅、候车候船室、影剧院观众厅等
0.75
2
污染严重
厨房
0.60
3
4.确定利用系数：
参照文献[13]飞利浦样本（表2-4）。
表2-5利用系数表（飞利浦灯具）
室形
指数
放射系数
70
50
30
50
50
30
10
50
30
10
10
10
30
10
10
10
30
10
10
10
10
0.60
0.39
0.38
0.33
-
-
-
-
-
-
0.80
0.48
0.45
0.40
-
-
-
-
-
-
1.00
0.54
0.51
-
-
-
-
-
-
-
1.20
0.59
0.56
-
-
-
-
-
-
-
在
=0.7，
=0.5，
=0.1时，其时空间比RCR=3.77，RI=1.33时；
利用系数U=0.56。
5.灯具安装数量：
按式（2-4）计算灯具实际安装值。
灯具计算数量为11.5个，但实际的灯具数量应该是整数，并且大于计算数量。
根据房间的几何形状及考虑灯具布置的美观性，布置3排4列共计12个灯具。
实际布置数大于计算数（12>11.5），故满足要求。
6.计算照度值：
按式子（2-5）；
与标准照度值300lx接近，符合照明要求。
7.功率密度校验
因此，3.75W/
<18W/
，满足要求。
所以，办公楼各楼层的主要房间的灯具数量均采用相同的计算方式，可求出每个房间的灯具计算数量，其具体数量需根据房间的几何形状进行具体选择，以达到规范和美观的要求。
再对其进行几何的规则的布置，便完成了对办公楼各层主要房间的照明荧光灯的设计。
每层办公楼各主要房间的荧光灯灯具数量及各参数列于下表2-6中。
表2-6办公楼各楼层主要房间灯具数量
楼层
房间
长（m）
宽（m）
面积
维护
系数
需要
系数
平均
照度
计算
照度
灯具
数量
一层
维修
室1
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
312
12
维修
室2
18.0
6.0
108.0
0.8
0.56
300
334
12
洽谈室
19.2
6.0
115.2
0.8
0.62
300
312
12
7.5
4.0
30.0
0.8
0.62
300
312
4
厕所
6.0
6.0
36.0
0.8
0.62
300
298
4
楼梯
-
-
-
-
-
200
-
2
走廊
-
-
148.1
0.8
0.62
300
305
16
消防
6.0
3.0
18.0
0.8
0.62
300
295
2
二层
维修
室1
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
312
12
维修
室2
14.0
6.0
84.0
0.8
0.56
300
334
9
通信
机房
6.0
4.0
24.0
0.8
0.56
200
194
4
洽谈室
19.2
6.0
115.2
0.8
0.62
300
312
12
7.5
4.0
30.0
0.8
0.62
300
312
4
楼梯
-
-
-
-
-
200
-
2
走廊
-
-
148.1
0.8
0.62
300
305
16
厕所
6.0
6.0
36.0
0.8
0.62
300
298
4
休息室
6.0
3.0
18.0
0.8
0.62
300
295
2
楼层
房间
长（m）
宽（m）
面积
维护
系数
需要
系数
平均
照度
计算
照度
灯具
数量
三层
服装
展示1
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
312
12
服装
展示2
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
334
12
服装设计1
18.0
6.0
108.0
0.8
0.62
300
312
12
服装设计2
24.0
6.0
144.0
0.8
0.62
300
312
24
厕所
6.0
6.0
36.0
0.8
0.62
300
298
4
楼梯
-
-
-
-
-
200
-
2
走廊
-
-
148.1
0.8
0.62
300
305
16
休息室
6.0
3.0
18.0
0.8
0.62
300
295
2
四层
服装
展示1
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
312
12
服装
展示2
19.2
6.0
115.2
0.8
0.56
300
334
12
服装
展示3
18.0
6.0
108.0
0.8
0.62
300
312
12
T台走秀室
24.0
6.0
144.0
0.8
0.62
300
312
24
厕所
6.0
6.0
36.0
0.8
0.62
300
298
4
楼梯
-
-
-
-
-
200
-
2
走廊
-
-
148.1
0.8
0.62
300
305
16
休息室
6.0
3.0
18.0
0.8
0.62
300
295
2
2.5应急照明
2.5.1应急照明分类
应急照明按照用途可分为三类：
疏散照明、安全照明、备用照明
1.疏散应急照明：
为保证人员在发生事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。
在疏散通道地面上提供的照度应达到1lx，最低不得小于0.2lx。
此外，在安全出口和疏散通道的明显位置还要设有标志指示灯；
2.安全应急照明：
在正常照明突然熄灭时，为保证潜在危险场所（如医院手术间）的人员人身安全而设置的照明。
安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5％，并且应在正常照明电源消失后0.5s以内提供安全照明电源；
3.备用应急照明：
正常照明发生事故时，能保证室内活动继续进行的照明，备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供，其应急电源主要应来自两个级别的电源：
电网电源和自备电源（发电机或集中蓄电池），照度一般为正常照度的10％。
疏散应急照明灯宜设在墙面上或顶棚上。
安全出口标志宜设在出口的顶部；疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面上。
走道疏散标志灯的间距不应大于20m。
应急照明和疏散指示标志，可采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少于20min；高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30mi
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