大同铁一中电气设计
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文章编号:1009-6825(2013)03-0107-03
大同铁一中电气设计
收稿日期:2012-11-24
作者简介:靳春光(1970-),男,高级工程师靳春光
(大同市建筑设计研究院,山西大同037006)
摘要:结合大同铁一中新校区的电气设计,概述了中学电气设计中配电、照明、插座、弱电、防雷与接地等系统,提出了学校电气设计应注意的问题,以指导电气设计实践,确保供电安全。
关键词:中学,电气,设计
中图分类号:TU852文献标识码:A
1项目概况
大同铁一中新校区基地为东西向290m,南北向340m的长方形,基地占地面积约9.78hm2,总建筑面积6.3万m2。新建学校为完全中学,其中初中部为14轨42个教学班,高中部为12轨36个班。
校园功能布局综合考虑教学活动、分期建设、改造扩建等方面因素,把校区分为校前综合教学区、初中教学区、高中教学区、学生生活区、运动区等5个区。
2供配电系统设计
2.1供电电源
本校由1座实验综合楼(6F),3座高中教学楼(5F),3座初中教学楼(5F),1座食堂(3F),2座宿舍楼(6F),1座风雨操场(2F,预留),1座运动场看台(1F),1座换热站等组成,总建筑面积为6.3万m2。按照体量最大的综合实验楼计算,体积为4.7万m3,未超过5万m3,因此室外消防用水量为25L/s。根据GB50016-2006建筑设计防火规范第11.1.1条,本建筑消防负荷供电等级为三级,其他负荷也均为三级,由单电源供电即能满足消防规范要求。因此,从市政引来一路10kV电源,采用YJV22-10kV高压电缆埋地敷设至校区内10kV高压配电室,低压电源电压等级380V/220V。通信机房、网络机房、有线电视机房、保安监控机房等重要用电负荷的备用电源采用EPS应急电源供电,应急及疏散指示照明设备采用自带蓄电池的灯具。
2.2负荷计算
整个校区结合绿化、环境、景观、安全等因素综合考虑,在靠近负荷中心的位置设置2座1000kVA箱式变电站。1号箱变主要负责初中教学楼、实验综合楼、风雨操场等的用电及2号箱变消防负荷的备用电源,设备容量为1233kW;2号箱变主要负责高中教学楼、食堂、宿舍、换热站等的用电及1号箱变消防负荷的备用电源,设备容量为1238kW。本工程总设备容量为2471kW,计算总容量为1611.5kVA,变压器总安装容量为2000kVA,变压器平均负载率为80.6%。
计算过程为:
箱变用电设备安装容量P s=2471kW。
需要系数为K x=0.6。
计算有功负荷P j=K xˑP s=2471ˑ0.6=1482.6kW。
计算无功负荷Q j=P jˑtgθ=1482.6ˑ0.426=631.6kvar。
为改善电源质量提高功率因数,在各箱变低压侧设置无功功率自动补偿装置,根据负荷情况对无功功率动态进行补偿,使功率因数保持在0.9以上,本设计按照补偿后平均功率因数为cosθ=0.92。
计算总容量S j=P2j+Q2
槡j=1611.5kVA。
2.3供配电系统
低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式,对于单台容量较大的负荷和消防负荷(如水泵房、食堂厨房动力、热交换站、太阳能辅助电加热设备等)采用放射式供电;对于一般负荷,采用树干式与放射式相结合的供电方式,引至各建筑单体的首层电气小间或电气竖井内总配电箱。尽管按照GB50016-2006建筑设计防火规范第11.1.1条规定,本工程采用一路高压供电,但是按照第11.1.5条“消防控制室、消防水泵房、防烟与排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电,应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置”的规定,本设计消防设备采用双回路供电,分别从1号,2号箱变引出单独干线回路至各建筑单体总双电源分线箱,再采用双回路引至用电设备,并在末端自动切换。3教室配电设计
教学用房的配电按照以下原则:教学用房和非教学用房的照明线路分设不同支路。门厅、走道、楼梯间、卫生间(盥洗室)照明线路设单独支路。教室、实验室照明线路支路,控制范围不宜过大,以一个教室为宜,最多不超过两个。教室内电源插座与照明用电分设不同支路。实验室设置独立配电箱。
3.1教室照明设计
根据GB50034-2004建筑照明设计标准的要求:学校一般教室、实验室、语音教室、计算机教室等课桌面(0.75m水平面)平均照度不低于300lx,美术教室平均照度不低于500lx,教室黑板面平均垂直照度不低于500lx,显示指数R a不低于80,统一眩光值UGR不大于19,照度均匀度不低于0.7。照明功率密度值:普通教室、实验室不大于11W/m2,美术教室不大于18W/m2。3.1.1普通教室一般照明
本工程普通教室轴线尺寸为9mˑ8.1mˑ3.6m,楼板采用现浇空心管楼板,除框架梁外,没有次梁,不会对灯具布置产生影响。灯具选用9只2ˑ36W细管径直管蝙蝠翼配光型荧光灯,配电子镇流器(消耗功率2W),其光通量为6700lm。为减少眩光区和光幕反射区,灯具纵向布置,灯具长轴平行于学生的主视线,并与黑板垂直。为保证照度均匀度,距高比(L/h r)不大于所选用灯具的最大允许距高比,灯具安装高度距地2.8m。平面布置见图1。
照度计算采用利用系数法:
灯具安装高度:2.8m。
课桌面高度:0.75m。室空间高:h r=2.8-0.75=2.05m。
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701
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第39卷第3期2013年1月山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol.39No.3
Jan.2013
2400240024001800
9000
1300
2750
2750
1300
摄像机插座
4
44
3
3
3
投影机插座3600
850
B
M 3000
33B
333
B 电视插座电动幕布插座
195012003001200300
1200
8100
普通教室3
3
850V
图1隧道教室配电平面图
房间尺寸:长l =9m ,宽b =8.1m 。
室形指数:RI =l ˑb /h r ˑ(l +b )=(9ˑ8.1)/2.05ˑ(9+8.1)=2.08。
顶棚反射比ρc =70%,墙反射比ρw =50%,地面反射比ρf =10%。
查照明设计手册,得利用系数:U =0.62。灯具数量:N =9。
灯具光通量:Φ=6700lm 。
工作面面积:A =l ˑb =9ˑ8.1=72.9m 2
。
灯具维护系数:K =0.75。
课桌面平均照度:E av =N ˑΦˑU ˑK /A =9ˑ6700ˑ0.62ˑ0.75/72.9=384lx 。
灯的距高比:A —A 方向:L /h r =2.75/2.05=1.34,小于该灯具最大允许值1.52;B —B 方向:L /h r =2.4/2.05=1.17,小于该灯具最大允许值1.25,照度均匀度不低于0.7,满足要求。
照明功率密度P =18ˑ38/72.9=9.38W /m 2,小于11W /m 2
,满足要求。
教室灯具控制方式为:黑板灯单独控制,教室横向第一排灯具单独控制,教室中后部的灯具分三路纵向单独控制。这样设计的目的一方面是考虑节能,另一方面是在看投影幕布时,可以关
闭第一排的灯,以利于教室后边的同学看清幕布内容,而不影响正常的视觉要求。
3.1.2实验室、语音、计算机、多媒体教室一般照明
本工程实验室、
语音、计算机、多媒体教室的轴线尺寸均为12m ˑ8.1m ˑ3.6m 。灯具均选用12只2ˑ36W 细管径直管蝙蝠翼配光型荧光灯,配电子镇流器,经过验算照度为397lx 。控制方式与普通教室相同。
3.1.3
美术教室照明
本工程美术教室轴线尺寸也是为12m ˑ8.1m ˑ3.6m 。一般照明灯具均选用16只2ˑ36W 显色性好的三基色荧光灯管,
显示指数R a 不低于90,配电子镇流器,经过验算照度为513lx 。另外在教室天花板均匀预留4组插座,以备今后增加导轨射灯,在四周墙上增加了电源插座,作为局部照明和重点照明的预留。3.1.4教室(实验室)黑板照明黑板照明选用具有非对称光强分布的专用黑板照明灯具。为了避免对学生产生反射眩光,对教师产生直接眩光,黑板灯具的
位置布置《照明设计手册》(第二版)有规定,但是该手册第249页图7—4与第256页表7—4有相互矛盾的地方,前后表述不一致。设计人经过验算,认为该手册第249页图7—4对于减少眩光更有利,因此,本设计黑板灯距黑板水平距离0.85m (考虑黑板的厚度,距安装黑板的墙水平距离应为0.9m 0.95m ),距地2.8m
安装。灯具选用3只T8,
36W 细管径直管非对称光强分布荧光灯,
配电子镇流器(消耗功率2W ),其光通量为3350lm 。黑板照明灯具平面布置见图1,剖面图见图2。
图2黑板照明剖面图
850
1000600600
1600
1200
B
E v I θθ=35°3.1.5走道、楼梯间照明及应急照明
教学用房为人员密集场所,学生同时下课,同时涌入走道和
楼梯间。如果走道、
楼梯间光线黯淡,不利于人员疏散,特别是发生意外事件时,容易造成混乱。因此按照GB 50099-2011中小学设计规范的规定,
走道、楼梯间的照度标准为不低于100lx 。同时,教学用房的走道、楼梯间的应急照明标准值也应按照
人员密集场所进行设计。关于应急照明的要求,在GB 50016-2006建筑设计防火规范、
JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范中均有规定。因此,综合《建筑设计防火规范》第11.1.3条、第11.3.1条和《民用建筑电气设计规范》第13.8.6条,学校走道、楼梯间的应急
照明照度值不低于5lx ,持续供电时间不低于30min ,并且按照要求在各主要出入口的门框上设安全出口标志灯及在走道上设置疏散指示灯。
3.2教室插座及电气设备
普通教室:在讲台和教室后墙距地0.5m 处各设一组单相五孔安全型插座,在教室前黑板左侧距地2.8m 处设电视机电源插座1个,在教室前黑板左上方设投影机电动幕布插座1个,在教室天花板中轴线前部约1/3(距黑板水平距离约3m )偏下处设投影机电源插座1个,在教室后黑板上方设摄像机电源插座1个。
实验室:实验室的插座除了按照普通教室所设置的电源插座外,根据各功能实验室的不同,还应设置各种供实验用的插座。所有实验室都在讲台进门处设配电箱,总电源进线均设置短路保护、过载保护措施;插座回路都按课桌纵向排列分回路,并设置剩余电流动作的断路器。
物理实验室:讲台处教师实验桌上设置380V /16A 三相电源
插座2个、
220V /16A 单相五孔安全型插座2个,24V 直流电源插座1个。在每个实验桌上设置220V 单相五孔安全型插座
1个,24V 直流电源插座1个(在讲台处设置交直流整流配电箱)。
化学实验室:讲台处教师实验桌上设置220V 单相五孔安全
型插座2个,
24V 直流电源插座1个。在每个实验桌上设置220V 单相五孔安全型插座1个,24V 直流电源插座1个(在讲台处设置交直流整流配电箱)。由于化学实验室的实验桌上设置排风设施,所以化学实验室设专用排风道引至屋顶,在屋顶设置离心排风机,排风机控制在讲台教师实验桌上。生物实验室:讲台处教师实验桌上设置220V 单相五孔安全
型插座2个。在每个实验桌上设置220V 单相五孔安全型插座
2个,其中1个供局部照明用。
实验准备室:除周围墙上距地0.5m 设置220V 单相五孔安全型插座外,
根据需要预留电冰箱、恒温箱等用电插座。语音、计算机、多媒体教室:讲台处教师操作台下地面设置220V 单相三孔安全型地插座2个。在每个学生工位的地面设置
220V 单相三孔安全型地插座1个。这些功能教室还预留设置空
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801·第39卷第3期2013年1月
山
西建筑