本科毕业论文水务综合楼的各系统电气设计建筑电气论文设计.docx
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本科毕业论文水务综合楼的各系统电气设计建筑电气论文设计
摘要
随着我国建设大发展，建筑多样化、高层化、集群化是必然趋势。
因此，完整地水务综合楼电气设计是指区域到整体建筑群算涉及的相关电气设计。
需要强调的是，现代电气设计，无论思想、技术、产品选择等许多方面，与传统都不相同。
本论文主要概述了9层水务综合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。
主要包括强电设计和防雷接地的设计，强电设计包括：
用电负荷计算；照明及插座的设计；配电系统图设计；电气设计说明。
防雷接地设计包括：
防雷接地设计，防雷接地措施。
关键词：
供配电系统，照明，照度，负荷，防雷接地
设计依据
《民用建筑电气设计规范》
《供配电系统设计规范》
《建筑照明设计标准》
《建筑物防雷设计规范》
《建筑供电与照明》
《民用建筑电气设计数据手册》
1概况
1.1建筑电气概况
建筑的电气专业是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善室内空间的电、光、热、声环境的一门科学。
随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的出现，建筑电气所涉及的范围已由原来单一的供配电、照明、防雷和接地，发展成为以近代物理学、电磁学、无线电电子学、机械电子学、光学、声学等理论为基础的应用于建筑工程领域内的一门新兴学科。
而且还在逐步应用新的数学和物理知识结合电子计算机技术向综合应用的方向发展。
这不仅使建筑物的供配电系统、保安监视系统实现自动化，而且对建筑物内的给水排水系统、空调制冷系统、自动消防系统、保安监视系统、通信及闭路电视系统、经营管理系统等实行最佳控制和最佳管理。
因此，现代建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志。
[1]
1.2设计题目
上海水务综合楼
建筑资料
1）屋顶：
沥青膨胀珍珠岩150㎜，查《暖通-动力》，K=0.58W/（㎡·℃），属于Ⅱ型；
2）外墙：
250㎜，查《暖通-动力》，K=0.7W/（㎡·℃），属于Ⅲ型；
3）内墙：
结构为240㎜加气混凝土，内外表面分别抹20mm厚加灰，K=1.76W/（㎡·℃）；
4）玻璃幕墙：
双层反射中空玻璃，高2.8m，查《空气调节》附录2-4表7得K=1.6W/（㎡·℃）；（一层、二层、三层的南面均为玻璃幕墙）
5）门：
外门为铝合金玻璃门，高2.7m，查《供热工程》附录7得K=3.4W/（㎡·℃）；
6）内门为单层木门，高2.1m，查《供热工程》附录7得K=2.91W/（㎡·℃）；
7）窗：
为塑钢窗，双层中空透明玻璃，高2.4m，查《空气调节》附录2-4表6得K=3.4W/（㎡·℃）；
8）夏季空气调节日平均温度为30℃，考虑城市热岛效应，室内设计温度为：
大厅tn=25℃，办公室tn=26℃，走廊及楼梯间不设置空调；
9）冬季室外计算温度为7℃，室内设计计算温度为22℃，走廊及楼梯不空调；
10）该综合楼空调运行时间为8∶00～18∶00；
11）室内压力稍高于室外大气压，大厅采用局部机械排风，办公室为正压无组织排风。
1.3设计原则
本次设计是对上海9层水务综合楼的电气设计。
本工程概况：
上海水务综合楼，地下一层，地上八层，其中地下一层主要是车库和设备间，地上部分一层是站式服务大厅，二层为办事大厅，三层为总公司卡式办公大厅，四层为办公套房，五至七层为客房，八层有办公套房、客房和舞厅。
建筑地下室层高为4.5m，地上一层层高为5m，二层层高为4.5m，三层层高为3.6m，四～七层层高为3.2m，八层层高为4m。
按照分类，本次设计属于二类建筑。
设计需要做到经济科学、合理规范、安全可靠，并且还要为以后的电量增加留有增长空间。
1.4设计范围
本次设计主要阐述了9层水务综合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果。
本设计主要包括照明部分设计、插座部分设计、防雷及接地部分设计以及导线的选择和敷设。
1）照明设计部分主要内容包括：
照明平面图设计；供配电系统图设计；照度的计算；用电负荷的计算；电气设计总说明。
2）导线选择主要包括导线的种类、型号和规格。
本设计图纸共16张，8张照明图纸，8张插座图纸。
用电负荷计算：
选用需用系数法计算并确定计算负荷，
建筑照明：
按照规范要求对建筑内的灯具进行布置，其中办公室和客房的安全型双联二三极暗装插座、卫生间防水防尘插座以及空调插座分别由单独回路供电。
插座设计：
选用三相五孔插座，其中办公室和客房的安全型双联二三极暗装插座、卫生间防水防尘插座以及空调插座分别使用单独回路提供电。
防雷接地：
根据《建筑物防雷设计规范》的防雷等级划分可知，本次设计为二级防雷建筑。
建筑物的防雷要做到防直击雷、防雷电感应、防雷电波浸入。
2照明系统设计
2.1.照明设计概述
照明设计主要根据实际生活的条件和要求，结合经济技术的可能性，合理的选择光源，合理的照度分布，一般照明与局部照明的配合。
从而达到美观、舒适的效果。
1）按照明方式分为：
一般照明，局部照明和混合照明。
2）按照明种类分为：
正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明，障碍照明，装饰照明和艺术照明。
[2]
本次设计的内容仅包括灯具的布置以及照度的计算。
2.2.照明设计考虑要素
1）应该考虑灯光的照度亮度；
2）应该考虑灯光的颜色搭配；
3）应该考虑光污染；
4）应该考虑灯具的功率。
2.3.照明光源的选择
照明光源选择的一般原则：
1）发光效率要高；
2）显色性要好；
3）使用寿命要长久；
4）可靠、方便、快捷；
5）性能价格比要高。
2.4.照明灯具的选择
灯具的基本功能是提供照度。
在选择灯具的时候，除了美观之外，还要注意技术性能。
合理的选用灯具，关系到照明质量等等之类能否达标。
选择灯具的时候应该遵循以下原则：
1）选择照明灯具应符合国家现行相关标准的有关规定；
2）荧光灯灯具的效率不应低于表2.4-1的规定
表2.4-1
灯具出光口形式
开敞式
罩（玻璃或塑料）
格栅
透明
磨砂、棱镜
灯具效率
75%
65%
55%
60%
本次设计灯具的选择：
图2.4-1
图2.4-2
办公室和会议室选择双管荧光灯（图2.4-1，图2.4-2），单管功率为35W，型号为TL5HE35W/827，额定电压为220-240V。
图2.4-3
图2.4-4
客房选择圆形吸顶灯（图2.4-3，图2.4-4），功率为50W，型号为YH50（7200K）（三基色），额定电压为220V。
图2.4-5
卫生间选择防水防尘灯（图2.4-5），型号MQ145-Y25，功率为35W，额定电压为220V。
2.5.照度计算
照度计算的基本方式有两种，即利用系数法和单位容量法。
在本次设计中，由于灯具均匀布置，所以选用平利用系数法。
2.5.1.照度选择
照度的选择是照明设计的一个重要环节，因此照度太低会损坏视力，照度太高又会浪费电力。
在满足标准照度的条件下，应合理选择一般照明、局部照明和混合照明三种方式。
表2.5.1-1
房间或场所
照明功率密度（W/m²）
对应照度值（lx）
现行值
目标值
起居室
6
5
100
卧室
75
餐厅
150
厨房
100
卫生间
100
公共车库
4.0
3.0
30-50
普通办公室
9.0
8.0
300
会议室
9.0
8.0
300
客房
7.0
6.0
—
客房走廊
4.0
3.0
50
门厅
11.0
9.0
300
公共大厅
9.0
8.0
200
营业大厅
9.0
8.0
200
交易大厅
9.0
8.0
300
普通仓库
5.4
3.5
100
2.5.2.照度计算公式
利用系数法计算平均照度
利用系数：
一般室内取0.4
维护系数：
一般室内取0.7～0.8
2.5.3.本工程照度计算
（1）四层办公室照度计算
四层面积为20.53m²的办公室的照度功率密度为9.0W/m²。
该房间选择安装双管荧光灯，单管功率为35W，型号为TL5HE35W/827，额定电压为220-240V。
=（20.53*9.0）/35=5.3
所以该房间安装6个单管荧光灯，即3组双管荧光灯。
（2）四层以及五至七层办公室照度计算
四层以及五至七层面积为28.38m²的办公室的照度功率密度为9.0W/m²。
该房间选择安装双管荧光灯，单管功率为35W，型号为TL5HE35W/827，额定电压为220-240V。
=（28.38*9.0）/35=7.3
所以该房间安装8个单管荧光灯，即4组双管荧光灯。
（3）五至七层客房照度计算
五至七层面积为20.53m²的客房照度功率密度为7.0W/m²。
该房间选择安装圆形吸顶灯，功率为50W，型号为YH50（7200K）（三基色），额定电压为220V。
=（20.53*7.0）/50=2.87
所以该房间安装3个圆形吸顶灯。
（4）八层客房照度计算
八层面积为48.03m²的客房照度功率密度为7.0W/m²。
该房间选择安装圆形吸顶灯，功率为60W，型号为YH60（7200K）（三基色），额定电压为220V。
=（48.03*7.0）/60=5.6
所以该房间安装6个圆形吸顶灯。
（5）四至八层会议室照度计算
四至八层会议室的面积为214.50m²，会议室的照度功率密度为9.0W/m²。
会议室选择安装双管荧光灯，单管功率为35W，型号为TL5HE35W/827，额定电压为220-240V。
=（214.50*9.0）/35=55.2
为了安装美观，故选择安装64个单管荧光灯，即32组双管荧光灯。
（6）办公室及客房门口照度计算
所有面积为20.53m²的房间的门口部分面积为2.36m²，由于面积较小，故安装一个型号为YH22（7200K）（三基色），功率为22W，额定电压为220V的吸顶灯即可。
（7）办公室和客房卫生间照度计算
办公室和客房的全部卫生间面积都不超过5m²，卫生间的照度功率密度为6W/m²，由于面积较小，所以安装一个功率为35W，额定电压为220V的防水防尘灯即可。
（8）其他区域
其他区域按照此方法计算，不一一列举。
3插座系统设计
3.1.插座设计概述
随着电器的日益繁华，家用电器不再单一，插座的种类也日渐壮大，从之前的单调，变到现在的多样化。
无论是在功率、形状，还是安全性都不再像之前那样。
可见，插座在当今建筑中的重要性。
用电设备的多样化，带来了插座的时代，插座的型号、安全以及实用性也被人们注重起来。
3.2.插座设计考虑要素
1）电流和电压等级不同的插座安装在一起时，应有明显的标志区分，并且插座头和插座形状要有区别，防止插错。
2）插座安装高度一般为0.3-0.9m，在住宅以及公共场所应不低于1.8m，有儿童活动场所的插座应采用安全插座。
如果该采用普通插座时，安装高度应不低于1.8m。
同一场所安装的插座，高度差应不大于5mm，成排安装插座时，高度差应不大于2mm。
3）当插座为单独回路时，数量不宜超过10个。
4）当插座和灯具混为一路时，其中插座数量不宜超过5个。
3.3.电源插座的选择
电源插座应根据国家有关产品质量监督部门检验合格的产品。
建筑内用电电源插座应采用安全型插座，卫生间等潮湿场所应采用防溅型插座。
在本次设计中，办公室和客房采用安全型双联二三极暗装插座（图3.3-1），图如下：
图3.3-1
空调插座（图3.3-2），型号：
B2-011S，图如下：
图3.3-2
卫生间采用三相密闭插座。
3.4.插座的接线方式
插座接线的原则在于“左零右火中间地”。
3.5.插座安装
插座安装要规范合理，符合相关规范和标准。
插座安装要注意高度的计算，过高的话，不容易使用。
过低的话，又会不安全。
所以安装高度一定要符合设计和标准。
插座安装高度一般为0.3-0.9m，在住宅以及公共场所应不低于1.8m，有儿童活动场所的插座应采用安全插座。
如果该采用普通插座时，安装高度应不低于1.8m。
同一场所安装的插座，高度差应不大于5mm，成排安装插座时，高度差应不大于2mm。
3.6.本工程插座的设计
面积为20.53m²的办公室安装3组安全型双联二三极暗装插座，1个空调插座，在卫生间安装1个三相密闭插座（图3.6-1）。
图如下：
图3.6-1
面积为28.38m²的办公室安装4组安全型双联二三极暗装插座，1个空调插，在卫生间安装1个三相密闭插座（图3.6-2）。
图如下：
图3.6-2
面积为20.53m²的客房安装3组安全型双联二三极暗装插座，1个空调插，在卫生间安装1个三相密闭插座（图3.6-3）。
图如下：
图3.6-3
面积为48.03m²的客房安装5组安全型双联二三极暗装插座，1个空调插，在卫生间安装1个三相密闭插座（图3.6-4）。
图如下：
图3.6-4
会议室面积为214.50m²，安装7组安全型双联二三极暗装插座，2个空调插（图3.6-5）。
图如下：
图3.6-5
4供配电系统设计
4.1.负荷分级和供电要求
4.1.1.负荷分级
用电负荷的等级不同决定了供电系统的构成形式不同，要根据建筑物的分类和用电负荷的性质来进行。
按照我国现行的《民用建筑电气设计规范》规定，将用电负荷分为如下三个等级：
1）一级负荷：
中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失或将造成公共场所次序严重混乱的负荷。
2）二级负荷：
中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失或造成公共场所秩序混乱的用电负荷。
3）三级负荷：
不属于一级和二级的一般负荷均。
4.1.2.各负荷对供电电源的要求
1）一级负荷对供电电源的要求；要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
2）二级负荷对供电电源的要求；要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。
通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。
3）三级负荷对供电电源的要求对供电电源无特殊要求
4.1.3.配电系统设计的要求
1）配电系统应从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
2）应考虑负荷的增长，预留必要的发展余地，做到远近结合，以近期为主。
3）供电系统的设计，应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
4）用户的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济确定。
5）当用电设备容量在250kW及以上或需用变电器容量在160kVA以上时，宜以10（6）kV供电；当用电设备容量在250kW以下或需用变电器容量在160kVA以下时，可由低压220/380V供电。
6）需要两路电源线路的用电单位，宜采用同级电压供电。
但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，亦可采取不同电压供电。
7）有一级负荷的用户难以从地区电网取得两个电源而有可能从邻近单位取得第二电源时，宜从该单位取得第二电源。
8）同时供电的两回及以上供配电线路中一路中断供电时，其余线路应满足全部一级负荷及二级负荷的供电要求。
9）供电系统应简单可靠，同一高压电源供电系统的配电级数不宜多于两级。
10）应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。
4.1.4.配电系统的形成
一般来说，用电量较小的建筑，可直接从市电低压电网或从临时建筑的变电所引入220/380V的三相四线制低压电源。
用电量较大的建筑和建筑群需从电力网引入三相三线制的高压电源（一般为10kV），经变电所（10kV变电所）变换为220/380V的三相四线制低压电源，再用导线分配至各建筑或各用电设备使用。
对于高层建筑或大型建筑需要不止一个变电所，通常把从电力网引入的10kV高压电源通过配电所分配至不同地方的变电所，再变换为低压，分配给建筑内的各用电设备使用。
对于超高层建筑则需从电力网引入35kV的高压电源，通过变电站降为10kV，再分配至不同的变电所降为低压后给用电设备供电。
现行的建筑电气设计规范规定，当用电设备容量在250kW或需用变电器容量在160kVA以下时，应以高压方式供电；当用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kWA以下时，应以低压供电方式，特殊情况也可以高压方式供电。
在上述的诸多供电系统构成方式中最具有代表性的供电系统有两种形式，即采用电源电压等级为10kV和220/380V两种供电系统。
由于本建筑属于二类建筑，所以本次工程采用电压等级为220/380V的供电系统。
图4.1.4-1
图4.1.4-2
4.2.导线选择与敷设
4.2.1.导线的选择
导线型号的选择是根据供电线路的额定电压、电力负荷的等级、导线敷设的方式和导线使用的环境条件等条件来确定，它的选择原则和动力线路的选择的原则是一样的。
导线的选择除了满足载流量的要求外，铜芯导线截面最小值，如下：
1）单相进户线不小于10mm²，三相进户线不小于6mm²；
2）照明配电箱的进线不小于6mm²；
3）照明分支回路不小于1.56mm²；
4.2.2.导线的型号及敷设
本次设计中考虑到用电的功率和电流，考虑到导线的承载能力选择导线型号如下：
YJV10、YJV16、YJV25
BV2.6、BV4
由于电线的敷设位置不同，所以敷设的方式也不相同。
本次设计敷设的方式如下：
WC、CC、SC
4.3.负荷计算
4.3.1.常见电气设备功率
表4.3.1-1
用电设备
功率（W）
电冰箱
300
洗衣机
380-400
电视机
100-300
空调
1500-2500
音响
50-300
电脑及其附件
500
饮水机
500
榨汁机
260
电磁炉
800-1800
电饭煲
500-1000
微波炉
800-1300
电烤箱
700-1500
吸尘器
100-800
排烟机
80-200
消毒柜
140-500
电熨斗
300-1200
排气扇
40
浴霸
1200
电吹风
300-500
空气清洁器
80
电动剃须刀
100-200
4.3.2.负荷计算的方法及选用原则
建筑照明工程中计算负荷的主要方法有三种，分别为单位指标法（又称负荷密度法）、需要系数法和二项式系数法。
这三种方法是根据设计的不同阶段分别采用。
在一般情况下，照明的方案设计阶段可采用单位指标法。
在照明的初步设计阶段和施工图设计阶段可采用需要系数法。
在用电设备较少容量相差较大时，可采用二项式系数法。
本次设计采用需要系数法计算负荷。
4.3.3.负荷计算公式
需要系数法：
、
、
——分别为有功、无功、视在计算负荷
——计算电流
——用电设备的额定电压
——用电设备功率因数角的正切值
——用电设备的设备功率（也称设备容量）
——需要系数（0.7-0.9）
4.3.4.本工程负荷计算
1）四层面积为20.53m²的办公室的安装了35W双管荧光灯3组（6个）；门口安装1个22W的吸顶灯；卫生间安装1个35W的防水防尘灯；3组安全型双联二三极暗装插座，每组1000W；1个空调插座1500W；卫生间安装1个三相密闭插座800W。
备用负荷为2000W。
需要系数取0.8。
该房间的负荷为：
（35*6+22*1+35*1+1000*3+1500*1+800*1+2000）*0.8=6053.6W
为计算方便起见，取整百数，故该房间的负荷为6500W。
2）四至七层面积为28.38m²的办公室安装了35W双管荧光灯4组（8个）；门口安装1个22W的吸顶灯；卫生间安装1个35W的防水防尘灯；4组安全型双联二三极暗装插座，每组1000W；1个空调插座1500W；卫生间安装1个三相密闭插座800W。
备用负荷为2000W。
需要系数取0.8。
该房间的负荷为：
（35*8+22*1+35*1+1000*4+1500*1+800*1+2000）*0.8=6909.6W
为计算方便起见，取整百数，故该房间的负荷为7000W。
3）五至七层面积为20.53m²的客房安装了50W圆形吸顶灯3个；门口安装1个22W的吸顶灯；卫生间安装1个35W的防水防尘灯；4组安全型双联二三极暗装插座，每组1000W；1个空调插座1500W；卫生间安装1个三相密闭插座800W。
备用负荷为2000W。
需要系数取0.8。
该房间的负荷为：
（50*3+22*1+35*1+1000*4+1500*1+800*1+2000）*0.8=6805.6W
为计算方便起见，取整百数，故该客房的负荷为7000W。
4）八层面积为48.03m²的客房安装了60W圆形吸顶灯6个；卫生间安装1个35W的防水防尘灯；5组安全型双联二三极暗装插座，每组1000W；1个空调插座1500W；卫生间安装1个三相密闭插座800W。
备用负荷为2000W。
需要系数取0.8。
该房间的负荷为：
（60*6+35*1+1000*5+1500*1+800*1+2000）*0.8=7756W
为计算方便起见，取整百数，故该客房的负荷为8000W。
5）四至八层面积为214.50m²的会议室安装了35W双管荧光灯32组（64个）；7组安全型双联二三极暗装插座，2个空调插座。
备用负荷为3000W。
需要系数取0.8。
该会议室的负荷为：
（35*64+1000*7+1500*2+3000）*0.8=12192W
为计算方便起见，取整百数，故该会议室的负荷为15000W。
6）其他区域负荷依照此方式计算，不一一列举。
5防雷及接地系统设计
5.1.防雷接地的概述
防雷：
采用避雷装置将雷电经引下线进入接地极，再传播给大地，保证建筑物的安全。
接地：
用电设备金属装置连接引下线，做等电位连接，保证设备正常工作以及人员的安全。
5.2.防雷的分类措施
建筑物防雷设计应按照国家标准《建筑物防雷设计规范》-GB50057-2010的要求，根据建筑物的重要性、使用性质和发生雷击的可能性及后果，确定建筑物的防雷分类。
上海水务综合楼属于人员密集的建筑物，且雷暴日数为28.4d/a，故定为二类防雷建筑物。
5.3.防雷接地设计的一般规定
1）建筑物防雷设计，要认真调查地址、地貌、气象、环境等因素和雷电活动规律等特点，因地制宜的采用防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理。
2）不应采用装有放射性物质的接闪器。
3）按建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，建筑物的防雷等级分为三级。
5.4.防雷及安全措施
二类防雷建筑物需要做到防直击雷、防雷电感应、防雷电波浸入。
图5.4-1
对于电梯机房的防雷，在机房周围设置避雷带。
做法如图5.4-1。
图5.4-2
图5.4-3
在建筑物的拐角和建筑物的柱，设置引下线。
做法如图5.4-2，图5.4-3。
5.5.本建筑防雷计算公式
N--建筑物一年内预计遭受雷击次数（词\a）；
K--累计次数校正系数；
--建筑物所在地区其遭受雷击大地的年平均密度；
--建筑物遭受相同次数雷击的等效面积；
--该地区的年平均雷击日数；
其中，建筑物高度不同，
计算方式也不同。
5.6.本建筑防雷措施
1）屋面设避雷带保护，二类防雷建筑物避雷带网格不大于10×10m和12×8m。
并引至屋顶女儿墙的避雷带及引下线。
避雷带φ10热镀锌圆钢作避雷带
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