毕业设计论文高层住宅.docx
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毕业设计论文高层住宅
安徽建筑工业学院
毕业设计（论文）
专业电气工程及其自动化
班级
学生姓名
学号
课题某32层高层公寓1#楼电气设计
指导教师刘红宇
2012年6月7日
某32层高层公寓1#楼的电气设计
机械与电气工程学院电气工程及其自动化专业2008级3班李磊
指导教师：
***
摘要
本次设计是针对某32层高层公寓1#楼的供配电和弱电系统，主要对整栋楼的照明系统、防雷接地、CATV系统和综合布线系统等进行设计。
同时，也完成了包括照度计算、负荷计算、线缆选型等的任务。
关键词：
供配电系统、电气照明、防雷接地、有线电视系统、综合布线系统
Abstract
Thisdesignisaimedattheelectricalandweakcurrentsystemofa32-storyhigh-riseapartmentbuilding.Itinvolvessomeaspectsoftheentirebuilding,whicharesupplyanddistributionsystem,lightingsystem,lightningprotectionandgroundingsystem,CATVsystemandcablingsystemetc.Ihavecompletedilluminationcomputation,loadcomputation,electriccableselectionsandsoon.
Keywords:
Supplyanddistributionsystem，Electricallighting，
Lightningprotectionandgrounding，CATVsystem，Cablingsystem
1引言
随着社会经济的发展以及科技的进步，建筑物中的用电设备种类越来越多，如电力、照明、电梯、空调、消防、通信计算机等，而且不断向智能化方向发展，所以对其的电气设计可以说是非常关键的环节。
本论文主要阐述了某32层高层公寓的各系统电气设计的设计依据、原则和方法以及选择的结论。
主要包括强电和弱电设计，其中强电包括：
住宅负荷计算；照明配电平面图设计（包括照明和插座的设计）；配电系统图设计；防雷接地平面图设计；电气设计说明等。
弱电包括：
弱电平面图设计（电视、电话、网络、可视对讲的设计）；弱电系统图设计等。
本次设计使用天正电气软件绘图，共完成图纸20张，其中强电部分13张，弱电部分4张，系统图2张，设计说明1张。
2设计部分
2.1设计概述
本节主要对设计部分做简要的概述。
2.1.1建筑物概述
本建筑属于一类高层民用建筑，是集住宅、商场为一体的高层大楼，共32层，1至3层的层高为4m，其余层高为2.9m，建筑高度101.4m。
占地面积约为1218.5m2。
其中，主楼为住宅，裙楼为商铺，包括215套住宅，和23家商铺。
2.1.2设计内容
1、照明配电、负荷计算、灯具布置、照明控制、灯具选择、照度计算、照度验算；
2、防雷接地系统；
3、CATV系统，综合布线系统，可视对讲系统；
5、配电系统图和配电干线图。
2.1.3设计步骤
1、收集原始资料，主要了解建筑物结构和用处，确定建筑物负荷等级，搜集查看相关规范；
2、根据建筑物总体结构和负荷等级确定供电干线形式；
3、确定照明配电系统，包括配电分区的划分，设置配电箱的数量，各配电箱供给的区域、楼层；确定配电箱的安装位置及方式；确定电源点至各配电箱之间的接线方式；
4、选择合适的光源和灯具类型；根据照度要求确定灯具的数量及控制方式；
5、确定照明回路及各级保护设备；确定照明配电系统的接地及安全措施；
6、进行负荷计算、电压损失计算、无功功率补偿计算和保护装置整定计算；
7、选择导线型号、截面及敷设方式；
8、根据建筑物结构确定防雷等级，根据防雷等级确定防雷措施；
9、绘制照明平面图、系统图，防雷接地图；
10、根据建筑物结构及其用处确定CATV和综合布线系统干线方式；
11、确定CATV系统前端箱位置，综合布线系统楼层配线架位置；
12、确定电视接口、信息插座及电话插座的数量、布置位置；确定水平子系统的布线方式；确定干线系统线缆类型布线方式；
13、绘制弱电平面图，CATV及综合布线系统图；
14、编写设计说明书。
2.1.4设计依据
1、民用建筑电气设计规范JGJ16－2008
2、供配电系统设计规范GB50052－2009
3、低压配电设计规范GB50054－2011
4、建筑照明设计规范GB50034－2004
5、高层民用建筑防火规范GB50045-95（2001年版）
6、建筑物防雷设计规范GB50057－2010
7、有线电视系统工程技术规范GB50200－94
8、综合布线系统工程设计规范GB50311-2007
2.2照明电气设计
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。
2.2.1照明电气设计任务
照明电气设计的任务可归纳如下：
1、满足光照设计确定的各种电光源对电压大小、电能质量的要求，使他们能工作在额定状态，以保证照明质量和灯泡寿命；
2、选择合理、方便的控制方式，以便照明系统的管理、维护和节能；
3、保证照明装置和人身的电气安全；
4、尽量减少电气部分的投资和年运行费。
2.2.2照明灯具的选择及布置
1、选择光源的一般原则
1）细管径（≤26mm）直管形荧光灯光效高、寿命长、显色性较好，适用于高度较低的房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产场所；
2）商店营业厅宜用细管径（≤26mm）直管形荧光灯代替较粗管径（＞26mm）荧光灯，以紧凑型荧光灯取代白炽灯，以节约能源。
小功率的金属卤化物灯因其光效高、寿命长和显色性好，可用于商店照明；
3）因白炽灯光效低和寿命短，为节约能源，一般情况下，不应采用普通照明白炽灯，而选择节能型灯具。
本设计灯具选择见表2.2-1
表2.2-1各场所灯具种类选择
房间或场所
灯具类别
楼梯、走廊、门厅
声光控节能吸顶灯
卧室
吸顶灯
厨房、卫生间
防水防尘吸顶灯
起居室
吸顶灯
商业区
双管荧光灯
2、灯具的布置
要达到做到合理的节能，尽可能的节省能量并且可以满足人们的生活需要。
有以下几种方法：
1）应根据环境条件、使用特点合理选择照明控制方式，并应符合下列规定：
1 应充分利用天然光，并应根据天然光的照度变化控制电气照明的分区；
2 根据照明使用特点，应采取分区控制灯光或适当增加照明开关点；
3 公共场所照明、室外照明宜采用集中遥控节能管理方式或采用自动光控装置。
表2.2-2照明功率密度值及照度值
类别
房间或场所
照明功率密度（W/m2）
照度值（lx）
现行值
目标值
住宅区
起居室
7
6
100
厨房
100
餐厅
150
卧室
75
卫生间
100
商业区
一般商店营业厅
12
10
300
高档商店营业厅
19
16
500
一般超市营业厅
13
11
300
高档超市营业厅
20
17
500
2）根据不同场所照度要求不同确定灯具的数量，且照明功率密度值不宜大于表2.2-2。
2、灯具的布置应做到美观并使整个房间的亮度尽量均匀，根据环境的不同灯具选择也应当不同。
1）厨房照明：
厨房由于油烟污渍较多，灯具清洗难度比较大，而且已被腐蚀，因而应选用易清洗耐腐蚀的灯具；
2）卫生间照明：
考虑到卫生间一般都是浴室和厕所兼用，照明灯具宜使用防水防潮式。
照明器具安装要避免从坐便器的顶上或背面射而出现阴影；吸顶式应开热水龙头或位于浴缸上方。
装有排气的卫生间，常将他的控制开关和一般照明器联动，以保证坐便时空气流通；
3）卧室照明：
睡眠时室内光线要低柔，可以选用床边脚灯；穿衣时，要求匀质光，光源要从衣镜和人的前方上部照射，避免产生逆光；卧室通常还兼做家庭主妇的化妆用房，化妆时的照明要尽可能选用显色性好的光源不要从正前方照射脸部，最好两侧也有辅助灯光防止化装不均匀。
人们在卧室内往往还要进行一些家务或阅读书报活动，因此应设置一些插座，便于增设台灯，作为辅助光源；
4）客厅照明：
照明灯具的选择应和吊顶取得一致，如果顶棚装饰豪华，最好选用光线可以达到顶棚的悬挂式或吸顶式照明器；对室内重点照明可以辅以局部照明，如投光灯，窗帷照明等。
客厅的照明控制应满足不同需要时的启闭，所以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；
5）商业区照明：
商业区照明对照度要求很严格，因而灯具的数量要经过严格的照度计算，必须满足照度，这点和住宅区就有些差别。
商业区一般面积都较大，灯具较多，布置过程中应着重考虑美观、均匀，还要考虑到建筑物内的梁柱，不要把灯具布置在横梁上。
为了节能尽量让每个灯具都有自己的控制开关，照明系统中的每一单相分支回路电流不宜超过16A，光源数量不宜超过25个；
6）公共照明：
公共照明主要是指走廊及楼梯照明，该处与是外界接触较多，且很少有人进行维护，因而灰尘较多，灯具也较容易损坏，应采用维护较少且可以阻挡灰尘的吸顶灯。
住宅区人流量较小从节能方面考虑，公共照明的控制方式应采用声光控制开关，对灯具进行有效的控制，从而达到节省能源的目的；
7）应急照明：
应急照明采用白炽灯、卤钨灯、荧光灯，因在正常照明断电时可在几秒内达到标准流明值。
应急照明在正常供电电源停止供电后，其应急电源供电转换时间应满足下列要求：
备用照明不应大于5s，金融商业交易场所不应大于1.5s，疏散照明不应大于5s。
当采用蓄电池作为疏散照明的备用电源时，在非点亮状态下，不得中断蓄电池的充电电源。
首层疏散楼梯的安全出口标志灯，应安装在楼梯口的内侧上方。
综上考虑，本设计中，选择灯具及安装方式如下：
1）卧室预留裸灯头，待装修时，具体型号由业主确定；
2）商铺均采用双管节能荧光灯36W×2（cos
>0.8），自带电容补偿，配电子型整流器，如有吊顶，嵌入吊顶安装，无吊顶则吸顶安装；
3）厕所采用防水防尘灯40W，吸顶安装；
4）走廊公共照明采用环形节能电子荧光灯18W，吸顶安装；
5）走道、门厅和楼梯应急照明灯2×3W，自带蓄电池，壁装下口距地2.8m，电池供电时间不小于20min；
6）疏散照明采用的方向诱导灯3W/个，自带蓄电池，电池供电时间不小于90min，安装高度下口距地0.5m；安全出口灯3W/个，距门洞上方0.1m暗装。
2.2.3照度计算
照明计算是照明设计的重要内容之一。
它包括照度计算、亮度计算、眩光计算等照明质量的定量评价指标的计算，目前还不能全部予以实现。
它将随着照明技术的发展、电子计算机的应用和计算方法的完善而逐渐得到解决。
本次设计主要进行照度计算，亮度计算及眩光计算暂时不予考虑。
1、平均照度计算——利用系数法
利用系数法是按光通量流明计算照度，故又称流明法，它是根据房间的几何形状、灯具的数量和类型确定工作面平均照度的计算法。
流明法既考虑直射光通量，也考虑反射光通量。
对于每个灯具来说，由光源发出的额定光通量与最后落到工作面上的光通量之比值称为光源光通量利用系数（简称利用系数）。
基本计算公式如下：
（2-1）
式中U—利用系数；
—由灯具发出的最后落到工作面上的光通量，lm；
—每个灯具中光源额定总光通量，lm。
有了利用系数的概念，则室内平均照度即可由下式计算：
（2-2）
式中N—灯具数；
U—利用系数；
K—维护系数；
A—工作面面积，m2；
—工作面平均照度，lx；
—每个灯具中光源的额定总光通，lm。
1）维护系数查表2.2-3：
表2.2-3维护系数
环境污染
特征
工作房间或场所示例
维护系数
灯具擦洗次数
（次/年）
清洁
卧室、起居室、办公室等
0.8
2
一般
商店营业厅、剧院观众厅等
0.7
2
污染严重
铸工、锻工车间等
0.6
3
室外
道路和广场等
0.7
2
2）按《建筑照明设计规范》GB50034-2004可知，各部分照度标准如下：
表2.2-4居住建筑照明标准值
房间或场所
参考平面
及其高度
照度标准值
（lx）
Ra（显色
指数
起居室
一般活动
0.75m水平面
100
80
书写、阅读
300
卧室
一般活动
0.75m水平面
75
80
床头、阅读
150
餐厅
0.75m餐桌面
150
80
厨房
一般活动
0.75m水平面
100
80
操作台
台面
150
卫生间
0.75m水平面
100
80
表2.2-5商业建筑照明标准值
房间或场所
参考平面
及其高度
照度标准值
（lx）
UGR（统一
眩光值）
Ra（显色
指数）
一般商业营业厅
0.75m水平面
300
22
80
高档商业营业厅
0.75m水平面
500
22
80
一般超市营业厅
0.75m水平面
300
22
80
高档超市营业厅
0.75m水平面
500
22
80
收款台
台面
500
—
80
表2.2-6公共场所照明标准值
房间或场所
参考平面
及其高度
照度标准值
（lx）
UGR（统一眩光值）
Ra（显色
指数）
门厅
地面
100
—
60
走廊、流动区域
地面
50
—
80
楼梯、平台
地面
30
—
60
电梯前厅
地面
75
—
60
2、利用系数法计算灯具数
计算公式如下：
（2-3）
下面以商铺为例说明利用系数法计算灯具数，商铺长14.7m，宽4.2m，高4m：
图2-1商铺侧面图
根据《建筑照明设计规范GB50034-2004》得：
商铺照度标准是：
300lx
维护系数：
0.8参考作业面：
0.75m
顶棚反射比：
0.8墙面反射比：
0.5
作业面反射比：
0.4地面反射比：
0.2
灯具选用双管节能荧光灯36W×2（cos
>0.8）其光通量取4800lm。
安装方式：
管吊0.6m，安装高度3.4m，作业面0.75m,（层高4m）。
（1）求室内空间系数
室空间系数：
顶棚空间系数：
地板空间系数：
式中
—室空间高度（m）；
—顶棚空间高度（m）；
—地板空间高度（m）；
L—房间长度；
W—房间宽度。
（2）求顶棚有效反射比
（2-4）
其中：
平均反射比
（2-5）
（3）求地板空间有效反射比
其中:
（4）查荧光灯利用系数表得：
当RCR=4，ρW=0.5，ρCC=0.69时，利用系数表U=0.46；
当RCR=5，ρW=0.5，ρCC=0.69时，利用系数表U=0.41；
用内插法可得：
RCR=4.07时，U=0.45
表2.2-7荧光灯利用系数表
（5）因为
≠0.2,按
=0.1查地板空间对利用系数修正表的修正系数为0.96；所以U=0.45×0.96=0.43
（6）求灯的数量
N取16,因为是双管，故商铺布置8盏双管节能荧光灯。
3、利用单位容量法进行负荷密度验算
在实际工作中为估算照明用电量常采用“单位容量法”，即将不同类型的灯具，不同的室空间条件，列出“单位面积光通量（lm/m2）”或“单位面积安装电功率（W/m2）”的表格，以便查用。
表2.2-8商业建筑照明功率密度值
房间或场所
照明功率密度值（W/m2）
对应照度值（lx）
现行值
目标值
一般商业营业厅
12
10
300
高档商业营业厅
19
16
500
一般超市营业厅
13
11
300
高档超市营业厅
20
17
500
商铺：
面积A=14.7×4.2＝61.74m2，灯具安装高度3.4m，工作高度0.75m，计算高度2.65m。
安装8盏2×36Ｗ双管直荧光灯，单位面积瓦数为（36×2）×8/61.74=9.32W/m2，符合规范要求。
经验算，其他各部分也符合规范要求。
平面布置如下图：
图2-2灯具布置平面图
2.2.4插座的选择及布置
插座在住宅中起着非常重要的作用，通常布置插座是参照建筑专业提供的家具布置图，插座的选择应该按照规范要求来进行。
住宅内电热水器、柜式空调宜选用三孔15A插座；空调、排油烟机宜选用三孔10A插座；其它宜选用二、三孔10A插座；洗衣机插座、空调及电热水器插座宜选用带开关控制的插座；厨房、卫生间应选用防溅水型插座。
每一插座回路的数量不宜超过10个（住宅部分可适当增加）。
每户住宅插座的数量应该满足表2.2-9：
表2.2-9住宅类建筑各房间插座设置
部位
插座类型
起居室
卧室
厨房
卫生间
空调、洗衣机、热水器、冰箱专用插座
二、三孔双联插座（组）
3
2
2
——
——
防溅水型二、三孔双联
插座（组）
——
——
——
1
——
三孔插座（个）
——
——
——
——
各1
图2-3插座布置平面图
2.2.5导线、电缆的选择与敷设
1、电线、电缆形式的选择
导线型式的选择主要包括选择额定电压、导体材料、绝缘材料、内外护层等，选择时主要考虑环境条件、运行电压、敷设方法和经济、可靠性方面的要求。
1）额定电压：
绝缘导体和电缆的额定电压应不低于使用地点的额定电压。
2）导体材料：
在室内建筑内，电气线路一般采用暗敷方式，考虑施工、经久耐用和安全等问题，一般选用铜芯导线和电缆。
3）绝缘及护套：
导线和电缆的绝缘材料主要有塑料、橡皮等。
在建筑物表面直接敷设时，应选用塑料绝缘和塑料护套线。
选择导线和电缆的绝缘材料时，应首先考虑敷设方式及环境条件，其次应考虑其经济性，由于塑料绝缘线的生产工艺简单，绝缘性能好，成本低，应尽量选用塑料绝缘电线。
4）电缆外护层及铠装：
电力电缆的外层及铠装种类较多，要根据其敷设方式、环境选用。
本次设计中干线用的电缆（总进线）型式采用的是聚氯乙烯绝缘铜芯电力电缆（YJV），照明线路用的电线（各个配电箱分支线路，包括照明线路、普通插座线路、空调插座线路）型式均采用的是塑料绝缘铜芯电线（BV）。
2、导线截面的选择
导线截面一般根据下列条件选择：
1）按载流量选择：
导线应能满足负载长时间通过正常工作最大电流的需要，选用时导线的允许载流量必须大于或等于线路中的计算电流值；
2）按电压损失选择：
导线上的电压损失应低于最大允许值，以保证供电质量；
3）按机械强度要求：
在正常工作状态下，导线应有足够的机械强度以防断线，保证安全可靠运行；
选择的导线、电缆截面必须同时满足上述各项要求，通常可先按允许载流量选择，然后再按其他条件校验，若不能满足要求，则应加大截面。
在本次设计中根据计算公式和安全载流量表可以确定各条线路的导线截面。
例如配电箱1AL-1的计算电流算得Id=11.4A，进线导线根数是5根，环境温度默认为30℃。
查表2.2-10，30℃时5根导线穿管敷设可得截面为6mm2，它的安全载流量为23A，大于实际电流11.4A。
利用相同的方法可以确定其他导线截面，根据规定，进户线截面不得小于2.5mm2，当遇到选择的导线截面小于2.5mm2也符合载流量时，应选2.5。
表2.2-10BV绝缘导线明敷及穿管持续载流量
环境温度/℃
30
35
30
35
导线根数
1
1
2~4
5~8
9~12
＞12
2~4
5~8
9~12
＞12
标称截面/mm2
明敷载流量
导线穿管载流量
1.5
2.5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
23
31
41
53
74
99
132
161
201
259
316
374
426
495
592
22
29
39
50
69
93
124
151
189
243
297
351
400
464
556
13
17
24
31
44
60
83
103
127
165
207
245
288
335
396
9
13
18
23
33
45
62
77
95
123
155
184
216
251
297
8
11
15
19
28
38
52
64
79
103
129
153
180
209
247
7
10
13
17
25
34
47
58
71
92
116
138
162
188
222
12
16
22
29
41
57
77
96
117
152
192
226
265
309
366
9
12
17
21
31
42
57
72
88
114
144
170
199
232
275
7
10
14
18
26
35
48
60
73
95
120
141
166
193
229
6
9
12
16
23
32
43
54
66
85
108
127
149
174
206
3、绝缘导线、电缆的敷设
通常对导线型式和敷设方式的选择是一起考虑的。
导线敷设方式的选择主要考虑安全、经济和适当的美观，并取决于环境条件。
在屋内，导线的敷设方式最常见的方式为明敷、穿管和暗敷三种。
绝缘导线穿电线管、焊接钢管，埋入墙内或地坪内，电线管和焊接钢管亦可敷设在顶棚内或多孔混凝土板孔中。
暗敷设的优点是导线因有管子保护，一般不易受到机械等因素的外伤，不易受潮，还能达到美观的要求。
难燃塑料电线套管重量轻、价格便宜、施工方便、可以在埋墙、暗敷顶棚内代替钢管。
本次设计主要采用的是穿管暗敷方式，总电源电缆直接埋地敷设，穿墙处穿焊接钢管敷设，引出的干线埋墙敷设或经桥架至各分配电箱，照明箱引出的照明回路导线规格均为BV-2×2.5mm2穿PVC16保护，插座回路地线均专引，BV-2×2.5mm2、BV-2×4mm2导线穿管管径选择如下：
2根穿PVC16，3～4根穿PVC20，5～7根穿PVC25。
导线敷设方式及敷设部位对照表：
表2.2-11导线敷设方式及部位
导线敷设方式
导线敷设部位
SC
穿焊接钢管敷设
WC
暗敷在墙内
TC
穿薄壁钢管敷设
BC
暗敷在梁内
CT
用电缆桥架敷设
FC
暗敷在地面或地板内
PVC
穿塑料管敷设
CC
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