教学楼建筑电气毕业设计论文.docx
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教学楼建筑电气毕业设计论文
优秀论文审核通过
未经允许切勿外传
山西大学工程学院
毕业设计（论文）
题目某高校教学楼的电气施工图设计
系别电力工程系
专业电气工程及其自动化
班级
姓名
指导教师
下达日期2013年2月25日
设计时间自2013年2月25日至2013年6月1日
毕业设计（论文）任务书
一、设计题目：
1、题目名称某高校教学楼的电气施工图设计
2、题目来源现场项目
二、目的和意义
本次毕业设计是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤，依据电气工程师所需的专业知识，选择公共建筑进行电气设计，是完全按照毕业后从事实际工程设计的步骤进行的。
通过本毕业设计题目要达到以下目标：
（1）熟练运用计算机CAD、天正电气软件技术进行建筑电气工程设计，熟练掌握其使用方法；
（2）熟悉各种建筑电气设计、施工规范；
（3）掌握建筑电气设计的基本思路和计算方法；
（4）熟练运用互联网查询相关厂家产品、规范；
（5）综合运用所学知识解决本专业实际问题，深化提高知识水平。
三、项目概况
1、本工程为某高校的基础教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。
主体六层，总建筑面积7558.94m2，建筑高度为22.05m，为学校标志性建筑。
建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为六度；结构形式为钢筋混凝土框架结构体系；室外消防用水量25Ls。
2、附教学楼建筑施工图及电子版图形文件。
四、设计说明书及内容
提供一套完整的建筑施工图，以此为条件图进行建筑电气施工图设计。
电气设计包括以下内容：
1）220380V配电系统；
2）照明系统；
3）建筑物防雷、接地系统及安全措施；
4）综合布线系统；
五、设计完成的成果
1、文字部分：
论文正文字数不少于16000字，外文翻译实词5000字以上。
2、设计思路及设计方法：
按照建筑设计要求，所有教室均按多媒体教室设计。
要求结合区域供电条件、学校用电管理及节约用电需求、学校安全保卫需要等客观情况，合理确定工程设计方案。
3、图纸部分：
1）设计说明
2）配电系统图
3）照明平面图
4）防雷接地平面图
5）弱电系统图（消防、综合布线）
6）弱电平面图（消防、综合布线）
六、主要设计参考资料
《中小学校设计规范》GB50099—2011
《照明设计手册》（第二版）北京照明学会照明设计委员会编
《05系列建筑标准设计图集》
七、进度要求
1、设计阶段
第一周至第三周熟悉工程项目；收集、整理参考资料；进行相关软件学习，完成设计方案。
第四周至十四周绘制施工图，整理计算书，准备答辩。
2、答辩日期第十四周
八、其它要求
1、设计期间，周六、日连续进行。
2、使用AutoCAD2008及以下版本进行施工图设计，可以使用专业软件。
3、图纸为A3图幅，出图打印为A3图幅。
计算书规格A3图幅。
4、设计成果要求提交全套纸质图纸及电子版图形文件。
某高校教学楼电气施工图设计
摘要
本工程为某学院某号教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。
主体六层，总建筑面积7558.94平方米，为学校标志性建筑。
按照建筑设计要求，所有教室均按多媒体教室设计。
要求结合区域供电条件、学校用电管理及节约用电需求、等客观情况，合理确定工程设计方案。
本设计主要包括强电和弱电两部分设计。
强电部分主要内容包括：
低压配电系统、照明插座系统及防雷接地系统的设计，其中照明系统、低压配电系统又包括照度计算、照明负荷计算等。
弱电部分主要内容包括：
电视系统、电话网路综合布线系统、火灾自动报警及消防联动系统、摄像头监控系统。
关键词：
配电系统；照明系统；防雷接地；综合布线；火灾自动报警及消防联动系统。
TheElectricalDesignofCollegeTeachingBuilding
Abstract
Thisbuildingisoneuniversityteachingbuildingfoundation,whosebuildingfunctionismainlyusedasalargeclassroom.Subjectareaof7558.94squaremeters,landmarkbuildingfortheschool.Accordingtothearchitecturaldesignrequirements,alltheclassroomsareinaccordancewiththedesignofmultimediaclassroom.Demandsofregionalpowersupplyconditions,schoolmanagementandeconomicalrequirements,theschoolsecurityneedsandobjectiveconditions,reasonablydeterminetheengineeringdesign.
Thedesignof.Incontentincludes:
lowvoltagedistributionsystem,lightingsocketsystemandlightningproofgroundingsystemdesign,inwhichtheilluminationsystem,lowvoltagedistributionsystemandincludingintensityofilluminationcomputation,lighting,socketloadcalculationofloadcalculation,airconditioningloadcalculation,etc.Theweakpartofthemaincontentincludes:
integratedwiringsystem,automaticfirealarmandfirelinkagesystem,surveillancecamerasystem.
Keywords:
Electricpowersupplysystem；LightningProtectionandlightningprotectionandgroundingSystem；ComprehensiveWiringSystem；Automaticfirealarmandlinkedsystem.
1前言1
2工程概况2
3照明系统的设计3
3.1照明设计要求3
3.2照明光源、灯具选择3
3.3照明计算4
3.4插座的设计7
3.5照明负荷的计算9
3.6应急照明设计10
3.7导线的选择11
3.8低压断路器13
4供配电系统的设计16
4.1负荷等级16
4.2供电要求16
4.3照明配电系统设计原则16
4.4配电系统形式17
4.5供配电的负荷计算18
5防雷接地系统的设计21
5.1防雷分类21
5.2雷击次数计算21
5.3防雷的措施22
5.4接地系统22
6电气消防系统的设计25
6.1火灾自动控制报警系统的工作原理25
6.2火灾自动报警系统25
6.3消防联动控制系统28
6.4消防线路的敷设29
7综合布线系统的设计30
7.1综合布线的特点30
7.2综合布线系统组成30
8视频监控系统的设计32
8.1闭路电视监控系统的组成32
8.2摄像机的选择32
8.3视频传输线路的选择33
8.4多媒体监控系统34
结论35
谢辞36
参考文献37
外文38
译文40
1前言
随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的不断出现，建筑电气所涉及的范围愈来愈广，所跨的学科也进一步加深加宽。
它已由单一的供配电、照明、防雷和接地，逐步发展成以近代物理学、电工学、机械电子学、光学、声学、自动控制、计算机技术等科学为基础的一门新兴学科。
它是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人们居住或工作的一门跨学科的综合性的技术科学。
建筑电气作为一个专业，从无到有，由简单变复杂，发展到如今已经囊括了兼之强电和弱电在内的多个系统，并且随着以IT业为龙头的科学技术发展，及其在建筑业的应用，综合弱电项目的智能电气更是突飞猛进。
特别是近年来绿色建筑、智能建筑的兴起，使得现代计算机技术、现代控制技术、网络技术和现代通信技术在建筑电气领域取得了广泛的应用，使得建筑更加节能、环保，安全。
在工程实践中，伴随着不断暴露的问题和解决问题的过程，建筑电气必将日趋成熟和发展健全；在避免二次投资造成浪费的同时，走向专业化、正规化和规范化。
本次毕业设计是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤，依据电气工程师所需的专业知识，选择公共建筑进行电气设计，是完全按照毕业后从事实际工程设计进行的。
2工程概况
本建筑为基础教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。
作为我校标志性建筑，主体五层，总建筑面积7558.94㎡建筑高度为22.05m；建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为六度；结构形式为钢筋混凝土框架结构体系；室外消防用水量25LS。
本楼一层设有低压配电室、消防控制室；二层设有电视监控室。
所有教室均按多媒体教室设计。
本设计主要阐述了某校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，设计时依据国家相关规范。
主要包括强电和弱电设计，具体设计以下系统：
（1）低压配电系统设计：
各用电设备组的负荷计算，设备选型；
（2）低压照明系统设计：
照度计算，确定灯具数量，插座、开关设置；
（3）防雷接地系统设计：
划分防雷等级，设计避雷带、避雷网及引下线，确定接地电阻；
（4）电视监控系统设计：
在重要部位布置监控探头，配置合理，满足规范要求；
（5）综合布线系统设计：
在办公室、教室等要考虑设置网络、电话插座；
（6）电气消防系统设计：
在走廊、教室及重要设备控制室布置感烟探测器，手动自动报警装置，并联动消火栓系统。
3照明系统的设计
随着国家经济建设的发展和人民生活水平的提高，电气照明已成为人们生产和生活当中的重要的组成部分，同时根据不同的地点和条件对照明技术提出了更高的要求。
因此进行照明设计时必须遵照有关技术规程的规定，还应根据视觉作业，视觉卫生和特殊条件选择照明装置。
保证适宜的照度和显色性，并要达到亮度分布合理、视觉舒适的要求，同时还要必须考虑照明装置的安全可靠性和节约能源。
3.1照明设计要求
（1）教室照明一般要求：
1）满足学生看书﹑写字﹑绘画等要求，保证视觉目标水平和垂直照度要求，亮度的分布要合理。
2）满足显色性，控制眩光，减少光幕反射，保护视力，提高视功能和可见度水平。
3）教室照明还应做到安全﹑可靠，方便维护与检修，并与环境协调。
4）每个教室均应安装黑板灯，灯具的光轴应以55°入射角照射到黑板的下端，黑板照明灯具的保护角至少要45°，一般都大于60°。
（2）卫生间照明的一般要求：
卫生间照明控制应设在门外。
卫生间一般宜使用防水防潮式吸顶灯。
照明时宜适当提
高照度标准，以100lx。
照明器具安装要避免从便池的顶上或背面射而出现阴影；装有排气的卫生间，常将控制开关和一般照明器联动，以保证空气流通。
（3）走廊、楼梯间照明的一般要求：
走廊和楼梯间作为建筑物内平时人员流动和应急疏散时的通道，是建筑物必不可少的组成部分。
作为一个人员流动而非长期工作或停留的场所，人们对走廊和楼梯间照明的要求不高，照度宜选75lx。
开关位置应设在出入口或便于出入启闭照明灯的地方，以便人们能方便的对灯具进行控制。
3.2照明光源、灯具选择
（1）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）寿命长；
4）启点可靠、方便、快捷；
5）价格比高。
（2）灯具选择
照明灯具是包括光源在内的所有照明附件所组成的装置，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。
照明灯具按其向上、下两个半球空间发出的光通量的比例来分类，有直接型灯具、半直接型灯具、漫射（直接-间接）型灯具、半间接型灯具、间接性灯具等。
其中，直接型灯具又可以分为特窄照型、窄照型、中照型、光照型、特广照型。
选灯具时，在满足眩光限制和配光要求下，应优先选用配光合理、效率高的灯具，同时，应根据环境条件和使用特点，合理地选定灯具的光强分布、效率、遮光角、类型、造型尺度以及灯的表观颜色等。
应尽量选用反射罩效率高的灯具。
室内开启式灯具的效率不宜低于70%，带有包合式灯罩的灯具效率不宜低于55%，带格栅灯具的效率不宜低于50%。
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。
3.3照明计算
3.3.1照明质量
（1）平均照度
评价照明的最重要的指标就是照度，我们一般所说的照度值均为作业面或参考平面上间的照度要求值见表3-1所示；
表3-1民用建筑照度标准
房间或场所
参考平面及其高度
照度标准值（lx）
显色指数（Ra）
眩光值（UGR）
多媒体教室
0.75水平面
300
80
19
控制室
0.75水平面
300
80
22
一般阅览室
0.75水平面
300
80
19
大厅
地面
200
80
—
配电室
地面
200
60
—
一般展厅
地面
200
80
22
电梯厅
地面
100
80
22
门厅
地面
100
—
60
卫生间
地面
75
60
—
楼梯
地面
30
60
—
（2）反射比
当环境各表面的亮度比较均匀,眼睛功能才会达到最舒适和最有效率,故希望室内各表面亮度保持一定比例。
为了获得比较均匀亮度比，必须使室内各表面具有适当的反射比。
反射值如表3-2所示。
表3-2工作房间表面反射比
表面名称
反射比
取值
顶棚
0.6～0.9
0.7
墙面
0.3～0.8
0.5
地面
0.1～0.5
0.2
（3）色温
不同光源的相关色温不同，它给人们不同的冷暖感觉，合理的色温会使人感觉愉悦舒适。
光源颜色的分类见表3-3所示。
表3-3光源的颜色分类
光源颜色分类
相关色温（K）
颜色特征
适用场所示例
I
<3300
暖
居室、餐厅、宴会厅、多功能厅、酒吧、咖啡厅、重点陈列厅
Ⅱ
3300～5300
中间
教室、办公室、会议室、阅览室、营业厅、一般休息厅、普通餐厅、洗衣房
Ⅲ
>5300
冷
设计室、计算机房、高照度场所
（4）照度的稳定性
照度变化引起照明的忽明忽暗，不但会分散人们的注意力，给工作和学习带来不便，而且会导致视觉疲劳，尤其是5~10次秒到1次分的周期性严重波动，对眼睛极为有害。
因此，照度的稳定性应予以保证。
（5）限制眩光
眩光是由于光源的高亮度，或有强烈的亮度对比，对人眼产生刺激作用。
限制眩光是限制光源的亮度，降低灯具表面的亮度，正确选择灯具，合理布置，并选择适当的悬挂高度。
（6）照明功率密度（LPD）
即单位面积的照明安装功率,它是从宏观上规定的评价照明节能的一项指标，是最大允许限值。
设计中应从节约能源、保护环境的大局出发，采取措施选用高效光源等照明器材，优化设计方案，力求实际LPD值低于或远低于规定的LPD值，为节能做出实际贡献。
本工程普通教室主要采用T8系列直管荧光灯作为主要光源并配电感镇流器，或专用电子镇流器，镇流器功率因数为0.9以上，当使用电感式镇流器时，其能耗应符合现行国家标准《管形荧光灯镇流器能效限定值和节能评价值》的规定，悬挂安装。
阶梯教室选用嵌入式格栅荧光灯。
所有教室均安装黑板灯，距离黑板0.8m处悬挂安装。
门厅、走廊主要采用吸顶灯，吸顶灯具配备有防尘垫圈，密封性能好，能避免小飞虫进入灯罩，适用于走廊风尘和蚊虫较多的地方。
卫生间空气潮湿，宜采用防水防尘灯。
照度标准按照现行除了注明外，照明导线采用2.5mm2导线穿PC管敷设；各层照明配电箱均为嵌墙安装，底边距地1.5m。
照明开关除注明外，均为250V10A，暗装，开关底边距地1.3m，距门框0.2m。
3.3.2照度的计算方法
（1）利用系数法
利用系数是表征照明光源的光源利用程度的一个参数，用投射到工作面上的光通量与全部光源发出的总光通量之比来表示，利用系数法适用于照明器均匀布置的一般照明的照度计算。
（3-1）
式中：
U——利用系数；
——由每个灯具发出的最后落到工作面上的光通量，单位是lm；
——每个灯具中光源额定总光通量，单位为lm。
室内平均照度的计算公式如下：
（3-2）
式中：
Eav——工作面平均照度，单位为lx；
N——灯具数；
A——工作面面积，单位为m2；
Φ——每个灯具的光通量，单位为lm；
K——维护系数，一般取0.8。
（2）单位容量法
实际照明设计中，也经常常采用“单位容量法”对照明灯具进行估算。
（3-3）
式中：
p——光源比功率，wm2；
A——房间面积；
——每个灯具的额定功率，单位w。
本工程的照明设计采用利用系数法和单位容量法进行照度计算，求取照明器数量。
3.3.3照度计算实例
例1：
双班（1-2）教室的照度计算
房间的长度l=14.4m，宽度w=7.7m，层高为3.6m的矩形规则房间。
室内采用悬挂的方式来安装灯具，灯具安装高度为3m，工作面高度为0.75m。
灯管选用飞利浦的T8标准直管荧光灯，维护系数取0.8。
教室平均照度要求值为300lx。
灯具的主要参数如下：
管长L=1200mm，直径：
25mm，光源选择2×36W，色温3300k，光通量：
5700lm
室形指数
RI==14.4x7.7（2.25x22.1）=2.23
式中：
；高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min。
3.6.2应急照明灯具选择
应急照明必须选用能瞬时启动的光源，只有应急照明作为正常照明的一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明才可选用其它光源，因为若选用不瞬时启动的光源（如气体放电灯）时，当其不在正常照明运作中一同使用，一旦发生事故，因其启动时间长而不能起到事故照明的作用。
3.6.3应急灯具控制方式
（1）非持续式（常备式）。
正常状态下，无交直流输出；强切状态下，交流输出；转入应急状态下，直流输出。
（2）持续式（常亮式）。
正常状态下，交流输出；强切状态下，交流输出；转入应急状态下，直流输出。
（3）可控制方式。
正常状态下，输出交流，灯开关自由控制开断；强切状态下，交流输出，开关失控；应急状态下，直流输出，开关失控。
3.6.4应急照明系统的设计内容
应急照明系统的设计宗旨就是使人更好的逃离危险区域，确保人生命和财产的安全。
因此在其每一层的通道设计或者是能够在电力系统发生故障的时候还能保持着正常的工作。
表3-6教学楼事故照明灯统计表
楼层
应急照明灯
安全疏散指示灯
安全出口标志
一层
22
13
12
二层
27
27
9
三层
21
26
6
四、五层
23
27
6
六层
22
25
6
3.7导线的选择
3.7.1一般导线截面的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，导线和电缆截面的选择必满足以下条件：
（1）发热条件：
导线和电缆（含母线）在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度；
（2）电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗值。
对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验；
（3）经济电流密度高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能的损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。
所选截面，称为“经济截面”。
此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。
但对建筑园区内较短的10KV及以下的高压线路和母线，可不按经济电流密度选择；
（4）机械强度：
导线的截面应不小于最小允许截面。
由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需要校验短路热稳定度。
此外，对于绝缘导线和电缆，还需要满足工作电压的要求。
3.7.2三相系统相线截面的选择
电流通过导线，要产生能耗，使导线发热。
裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。
而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至烧毁，或引起火灾。
因此，导线正常发热温度不得超过导线额定负荷时的最高允许温度（如常用的BV塑料绝缘导线最高允许温度为65℃）。
3.7.3中性线和保护线截面的选择
（1）中性线（N线）截面的选择：
三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响；
一般三相四线制线路的中性线截面A0，应不小于相线截面AJ的50%，即A0≥0.5Aj；
由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面A0应与相线截面AJ相等，即A0=AJ。
对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面AJ，即A0≥AJ；
（2）保护线（PE线）截面的选择：
保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。
根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按GB50054?
95《低压配电设计规范》规定：
表3-7PE线最小截面
相线芯线截面S（）
PE线最小截面S（）
S≤16
S
16＜S≤35
16
S＞35
S2
（3）保护中性线（PEN线）截面的选择：
保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。
3.7.4导线型号及敷设
（1）照明线路用的电线型式：
1）BLV、BV：
塑料绝缘铝芯、铜芯电线；
2）BLVV、BVV：
塑料绝缘塑料护套铝芯、铜芯电线。
（2）照明线路用的电缆：
1）VLV、VV：
聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铝芯、铜芯电力电缆，又称全塑电缆；
2）YJLV、YJV：
交联聚氯乙烯绝缘、聚乙烯绝缘护套铝芯、铜芯电力电缆。
电缆型号后面还有下标，表示其铠装层的情况。
在选择导线、电缆时一般采用铝芯线，但有爆炸危险的场所、有急剧振动的场所及移动式灯具的供电应采用铜芯导线。
（3）根据环境条件选择：
常用电线、电缆型号及敷设方法按环
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