住宅楼的电气设计(一)

住宅楼的电气设计（一）
论文关键词：低压配电照度防雷有线电视消防报警
论文摘要：本论文主要阐述了鸿铭中心金街银苑住宅小区中的一栋15.5层住宅楼电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。

本论文共包括强电和弱电两大块，分为六章，前四章为强电部分，五、六章为弱电部分。

强电部分的主要内容有：低压配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计，其中包括负荷计算和照度计算等。

弱电部分的主要内容有：电话系统、有线电视系统、宽带接入网系统及消防报警系统等。

本次对鸿铭中心金街银苑6号住宅楼的建筑电气毕业设计，旨在运用所学的电工理论知识，联系实际，通过自身的设计实践，掌握建筑电气设计的一般步骤、方法，并能够对工程中的某些问题进行分析和解决，为今后从事建筑电气工作打下良好基础。

Abstract：This thesis mainly explains the electrical design basal principle，methods and the selective conclusion of the design in each electrical system of a certain dwelling house building which is sixteen floors .The thesis include two parts: the forceful electric power part and the light current part. It has six chapters and previous four chapters are mostly about the design of the forceful electric power part and chapter 5 and 6 are mostly about the design of the light current part.
The part of forceful electric power mainly including: the distribution system of the low voltage，lighting system and ground connection for lightning protection system，among others include load-calculation and illumination-calculation.
The part of light current mainly including: telephone system，CATV，Wide Band system and fire-warning system，etc.
This electrical design of the dwelling house building is a graduation design. The purpose of this design is to manage electrician theory and contact practice so as to get the method
of electrical design and be able to analyze and solve practical problems of project. It will lay a good foundation for future work.
Key Words: The distribution system of the low voltage，Illumination，Lightning-protection，CATV，Fire-warning
1 绪论
1.1 建筑电气概况
现代建筑电气是以电能、电气设备、电气技术、计算机技术、无线电技术和通信技术为手段来创造、维持和改善建筑或建筑群室内空间的电、光、热、声和通信环境，并将随着科技的进步向更加完善的自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全、有线电视和通信等系统的要求也是越来越高，这促使了建筑电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。

建筑电气设计包括强电和弱电的设计。

在认真执行国家
有关经济技术政策和标准规范的前提下，要求设计出能保障人身、财产、设备和建筑物安全的图纸，并力求可靠、安全、合理、节约、先进。

1.2 设计依据
本次设计是对市鸿铭中心金街银苑住宅小区高15.5层的6号楼进行的电气设计，其主要概况是：住宅楼，地下一层为架空层，作为停车场，以上15.5层为住户，其中15和15.5层作为复式楼，高为54.5m，属二类建筑。

设计要综合运用所学的理论知识，利用AUTO CAD和天正电气专业软件绘图，理论联系实际，认真贯彻国家的相关标准和规范的要求，执行我国建筑电气行业相关的政策方针，力求使设计做到安全合理、运行可靠、技术先进、节约成本。

1.3 设计的内容
本工程根据户主的要求，联合实际的情况进行设计。

本论文主要阐述了该住宅楼建筑电气各方面系统的设计理论依据、原则和方法以及设计选择的结论等。

本论文共包括强电和弱电两大块，分为六章，前四章为强电部分，五、六章为弱电部分。

第二章为低压配电系统设计，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求、用需要系数法进行负荷计算和配电的方式等内容的相关原理、方法。

用需要系数法进行的负荷计算，用于确定各个系统照明和用电设备等负荷的容量、计算电流，并以此选择出所需要的断路器、刀闸开关和导线，并根据不同级别的负荷及负荷大小采取不同的配电方式，选择合适的配电箱。

本章设计出图一张，包括有住宅照明配电箱、电梯配电箱、通风机控制箱。

第三章为照明系统设计，主要内容包括光源、灯具的选择，进行的照度计算，一般照明及应急灯的选择等。

并根据资料文献用利用系数法进行照度计算，选择出各个房间适合的灯具数量。

本章出图五张，包括各个楼层的照明平面图。

第四章为防雷接地系统设计，主要说明对直击雷、侧击雷和感应雷的防护和接地系统的方式及其具体要求等内容，并根据文献且结合本建筑的特点，做了防直击雷、侧击雷和感应雷设计及接地系统设计，本章出图一张，为屋顶防雷平面图。

第五章为火灾自动报警与联动控制系统设计，它又可分
为两大部分，第一部分为火灾报警系统，主要说明感温、感烟探测器、手动报警按钮、消防电话、消防广播等的选择原则、方法、布置位置等内容，并通过计算结合利用保护半径作辅助线的方法确定出各场所所需的探测器数量，确保保护无死区，同时也进行了消防广播、消防电话等设计工作；第二部分为联动控制部分，主要说明对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯等的控制等内容，并对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯的控制做出了具体设计，确保发生火灾后相关水泵能启动，风机能按要求投入或退出，非消防电源能自动切断，电梯实现回归地层，对重要设备能在控制室手动控制。

本章出图五张，包括各个楼层的火灾自动报警平面图和火灾自动报警及联动控制系统图。

第六章为弱电系统设计，包括电话接入系统、有线电视系统、宽带接入网系统。

电话接入系统主要是每户需安装电话门数的确定和敷设线路的注意事项等；有线电视系统主要是系统组成和功能，前端信号直接从市区有线电视网引入；宽带接入网系统主要是介绍宽带网的具体实现功能，可根据
实际情况装设、升级；本次设计按每户口设置标准依据考虑各个房间确定工作区点数。

各章节的框架如下图所示：鸿铭中心金街银苑住宅楼的电气设计SHAPE \* MERGEFORMAT
2 低压配电系统设计
2.1 负荷等级及供电要求
2.1.1 负荷等级的分类
不同的电力负荷，其重要程度是不同的。

重要的负荷对供电可靠性的要求高，反之则低。

因此电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。

可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷[2，6-10]。

1.
一级负荷
1)中断供电将造成人身伤亡时。

2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时
间才能恢复等。

3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常供电。

例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

2.二级负荷
1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱。

3.三级负荷
不属于一级和二级负荷的负荷者为三级负荷。

2.1.2 供电要求
对于供电要求有如下规定：
1.一级负荷的供电应由两个电源供电，当一个电源发生故障而中断供电时，另一个电源应不致同时受到损坏，而应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。

当一级负荷设备容量在200KW以上或有高压用电设备时，应采用两个电压等级相同的高压电源供电。

当需双电源供电的用电设备容量在100KW及以下，又难于从地区电力网取得第二电源时，宜从邻近单位取得第二低压电源或用柴油发电机组作为备用电源。

对于特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源（如应急柴油发电机），并且该电源严禁接入其他负荷。

2.二级负荷的供电宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，可用自备柴油发电机组，且供电系统应做到当电力变压器或线路发生故障时，不致中断供电或中断供电能够及时恢复。

当负荷较小或地区变电条件困难时，可由一路6KV及以上专用的架空线路供电，或采用两根电缆供电，其每根电缆应能承担全部二级负荷。

3.三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应
使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。

此外，应该注意，作为应急用电的自备电源与电力网的正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。

本工程为二类高层建筑，应急照明设备用电、消防控制室、消防水泵、消防电梯和防烟排烟风机为一级负荷，采用两路专用回路供电。

火灾事故照明和疏散指示可采用蓄电池作为备用电源，事故时其连续供电时间不应小于20min。

普通客梯、排水泵、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷，应由两路电源供电，楼梯照明灯采用电子延时开关控制，火灾时强制点亮。

其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。

2.2 负荷计算
负荷计算一般采用需要系数法。

用电设备功率乘以需要系数和同时系数（一般可取K∑=0.9），便可直接求出计算负荷。

这种方法比较简单、应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

需要系数值是在一定的范围内按统计方法来确定的，它的准确性对负荷计算有重要的意义，可从许多文献中查表得到。

但是，需要系
数表中给出的只能是推荐值，这就要求设计者根据设计经验和具体情况从中选取一个比较恰当的值。

一般来说，当用电设备组的设备台数多时选取较小值，否则选取较大值；设备使用率高时选取较大值，否则选取较小值[1，13]。

（1）用电设备组的有功、无功和视在计算负荷：
（2）配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷：
又有，每层配电箱有功功率：
计算电流为：
式中W--------------------单位面积功率（W/㎡）S --------------------供电面积（㎡）
--------------------同时系数
-------------------需要系数
Q--------------------用电设备组无功功率(KVA)
P--------------------用电设备组有功功率(W)例如，对配电箱ZAL1进行负荷计算。

P=8KW，查表可知，需要系数Kx 取0.5，取0.9，则，可求得
=0.484 =0.5×8=4 KW =4×0.484=1.94 Kvar = =4.45 KVA = A=6.76 A转贴于所以可选择空气式断路器：C65-40/P，电度表用10（40）A的为宜。

又，对于配电箱AP1，P=180KW，Kx取0.5，取0.9，=0.484，则，可求得
=0.5×180=90 KW =90×0.484=43.56 Kvar = =99.99 KVA = A=151.92 A所以在干线上选择HUM8系列智能型塑料外壳式断路器，额定电流值选175A的为宜。

电源220/380V三相四线制以电缆穿钢管埋地分住宅照明、双回路电梯和通风机电源引入，进线处作重复接地并引
出保护PE线，接地电阻小于1Ω。

所有配电箱、照明箱、电表箱暗装于墙上，距地面高均为1.5m。

开关、触摸延时开关、插座、空调插座暗装于墙上，距地面高分别为1.3、1.3、0.3、2.0（厨房、阳台、卫生间、漱洗间均为1.5m，客厅空调插座0.3m）。

具体的计算书见附录A表1所示配电箱负荷计算表。

具体选择结果见附录配电系统图。

2.3 导线的选择
2.3.1 导线的选择原则
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；
4动力设备考虑自启动影响，断路器整定时要选高一级数值[5]。

2.3.2 导线的选择结果
根据规范要求，照明回路统一选用BV2*2.5，插座回路统一选用BV3*4，三相空调插座选用BV5*4。

详细情况见附
录B配电系统图所示。

2.4 配电方式的确定
高层建筑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；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。

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；对各层配电间的配电宜采用下列方式之一：
1.工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。

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[5]。

本工程配电采用分区树干式，详细见附录B配电系统图。

3 照明系统设计
3.1 照明设计的基本概念
电气照明设计的基本原则主要是实用、经济、安全、美观。

根据这一原则，在进行照明设计时，应根据视觉要求、
作业性质和环境条件，使工作区或空间获得：良好的视觉功效，合理的照度和显色性、适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。

在确定照明方案时，应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求，处理好电气照明与天然采光的关系、合理使用建设资金与采用节能光源高效灯具等技术经济效益的关系。

要求我们设计时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，防止人与光环境之间失去协调性[5]。

总之，电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。

其目的是应人的视觉功能要求，提供舒适明快的环境和安全保障。

设计要解决照度计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型，并绘制平面布置图、大样图和系统图。

3.2 照明电光源的选择
光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。

常用的光源有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体灯等。

照明光源的选择遵循以下的一般原则：
1.发光效率好；
2.显色性好，既显色指数高；
3.使用寿命长；
4.可靠、方便、快捷；
5.性价比高。

3.3 照明灯具的选择和布置
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。

照明灯具选择的一般原则[2，148-149]：
1.光通量与光分布。

根据环境对光通量的需要确定灯具的效率和光源，根据环境要求光通量的分布而确定灯型，两方面综合考虑。

2. 限制眩光。

3.场所的环境。

根据场所的环境（如：干燥少尘、潮湿、有腐蚀性气体、易受机械损伤、有爆炸或火灾危险）选择相
适应的灯具。

4.经济性原则。

在满足照明质量和达到环境要求的前提下，采用光源发光效率高、光通量利用率高、耐用、安装维护方便的灯具。

5.艺术性原则。

选用的灯具要与建筑结果协调，应与装饰空间、美化环境结合起来，达到照明的艺术效果。

灯具的布置就是确定灯的空间位置，直接决定工作面的亮度、光通量的均匀性、眩光、光的投射方向、亮度分布、环境的阴影、初期建设的投资、后期的维护费用、使用的安全性和耗电量等，合理的灯具布置能得到较高的照明质量和较高的艺术效果。

现介绍室内布置的两种方案：均匀布灯和选择布灯。

均匀布灯：是使灯具在一定的平面内或空间内均匀分布相同的灯具。

在要求照度均匀、阴影少、对眩光有较高限制的场合都采用均匀布灯，如发光顶棚等。

选择布灯：是指根据环境内不同区域对照度要求不同或追求艺术效果而设置不同的灯具，如办公室的台灯、卧室的壁灯、车间的工作灯等。

采用这种布灯方式可以减少设施投
资又可获得较好的照明效果，且可达到较高的艺术性。

3.4 照度和照明方式的选择
照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。

不同的照明种类有不同的照度要求。

所谓照度，是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。

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。

照明方式有一般照明、局部照明和混合照明三种。

在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当选用合适的照明方式，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。

3.5 照明设计
本建筑的照明设计可分为一般照明设计和应急照明设
计。

本建筑为普通民用住宅，一般照明主要为住宅室内照明和楼梯照明。

3.5.1 一般照明设计
住宅照明应具有浓厚的生活感，据统计一般人每天几乎有多一半的时间要在自己的家里度过，大大超过了在办公室、学校里停留的时间，因此不断改善住宅的光环境是至关重要的。

住宅照明质量的提高有赖于合理的选择灯具特性(科学性)，而灯具造型的多样化又是个人对灯具型式偏爱的需要，在条件允许时应尊重使用者的意愿进行照明设计以利住宅的商品化、生活化。

在住宅照明设计中，只规定在插座回路上设置漏电保护器，是因为插座回路所连接的电器主要是移动式和手持式设备，从防单相故障接地保护角度，这是必要的。

这里需要提醒的是卫生间内的灯具应设置在防护区以外为好。

随着人民生活水平的提高，美化家庭、节约电能的任务也越来越显得必要。

住宅建筑的照明主要应满足人们不同居住水平、不同居住条件的生活需要。

在住宅或公寓照明中，常用的光源有白炽灯和荧光灯两种。

住宅灯具的安装方式：厨房、厕所采用防水吊线式；客厅、卧室、门厅、过道采用吸顶式灯具；吸顶式灯具尽可能选用节能型灯具，如三基色照明灯具，不但光线柔和悦目、无频闪、保护视力，而且具有多种色温。

在许多文献和国家制定的规范中，对住宅照明的照度都有所规定并给出其标准值。

表3.1列出的就是住宅建筑照明的照度标准值。

参照表6.1的标准值，厕所、走廊为0m工作面照度，其他为0.75m的工作面照度，则可得出本建筑主要照度、光源及灯型选择参考如下：
1.配电室、消防控制室、门厅：300lx 三管格栅荧光灯；
2.电梯机房：50lx 日光灯；
3.起居室：200lx 白炽灯；
4.卧室：75lx 白炽灯；
5.厨房：100lx 白炽灯；
6.餐厅：100lx 白炽灯；
7.卫生间：75lx 白炽灯；
8.走道、楼梯、阳台：30lx 吸顶灯。