建筑电气照明课程设计说明书.docx

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建筑电气照明课程设计说明书

郑州轻工业学院

课程设计说明书

题目：

别墅建筑2电气照明系统设计

姓名：

XXXXXXX

院（系）：

XXXXXXXXXXX

专业班级：

XXXXXXXXXX

学号：

XXXXXXXXXX

指导教师：

XXXXXXXXX

成绩：

时间：

20XX年6月22日至20XX年6月26日

《电气照明技术》课程设计任务书

一、设计题目

某别墅电气照明系统设计

二、设计资料

1.基本概况

本工程是一栋三层高的别墅楼，设计内容为电气照明系统。

（1）建筑为三层别墅楼，建筑高度12.9米，地上三层，一层高4.9米，二层高4.1米，三层高3.9米。

（2）建筑面积972.26平方米

给定资料：

各层建筑平面图。

2.参考资料

1）民用建筑电气设计规范及条文解释

2）2009全国民用建筑工程设计技术措施电气

3）建筑电气设计手册

4）国家标准电气制图电气图形符号应用示例图册

5）有关产品样本

6）建筑电气施工验收规范

7）供配电系统设计规范

8）低压配电系统设计规范

9）建筑照明设计标准

三、设计成果

1、计算书

内容包括：

照度计算、负荷计算、线缆及保护管的选择、配电箱的选择、低压电器的选择。

2、图纸

1）设计说明、图例、图纸目录

2）各层照明平面图（1：

100）和各层插座平面图（1：

100）

3）供电干线平面图（1：

100）

4）供电干线系统图（1：

100）

5）照明配电箱系统图

3、课程设计说明书

四、设计步骤

1．熟悉资料、设计规范。

对已给资料进行整理。

根据建筑物的特点，确定供电等级：

根据建筑平面图，拟定各户配电箱具体位置；根据外线情况确定进户总箱位置；并在平面图上绘出。

2．绘制照明平面图（包括楼梯间设照明）

根据建筑平面图针对不同的使用功能,按照电气照明设计规范进行照度设计.以满足使用对照度及功能要求.

（1）根据房间的用途确定灯具的种类、型号及安装高度。

（2）查出各房间的照度标准，进行照度计算。

（3）根据计算结果绘出照明平面布置图。

（4）绘出线缆（单线图）。

3．根据房间的用途确定插座的种类、型号及安装高度

（1）绘出插座平面布置图。

（2）绘出线缆（单线图）。

4.绘出各层及总的供电系统图。

5.负荷计算

（1）计算各支线负荷，选择支线线缆（型号、规格）及敷设方式并标注在平面图上，选择支线开关（型号、规格）并标注在系统图上。

（2）计算每个房间的负荷，选择每个房间的线缆（型号、规格）及敷设方式并标注在平面图上，选择开关（型号、规格）并标注在系统图上。

（3）计算每层的负荷，选择线缆（型号、规格）及敷设方式并标注在平面图上，选择开关（型号、规格）并标注在系统图上。

（4）计算整幢教学楼的负荷，选择进户线缆（型号、规格）及敷设方式并标注在供电干线平面图上，选择总开关（型号、规格）并标注在系统图上。

6．整理图纸并写出设计说明、图例及图纸目录。

（1）说明书

内容包括：

建筑用途、设计依据、负荷等级及电源进户方式、配线、配电箱及等电位联结。

（2）图例

内容包括：

符号、名称、规格型号、容量、安装高度、方式及场所。

（3）图纸目录

内容包括：

图别、名称、

7.整理计算书

内容包括：

照度计算、负荷计算、线缆、开关及配电箱的选择。

8.设计注意

安全、可靠、经济实用、美观。

设计前应先学习有关的规范，严格按照规范设计。

选择导线截面时，留有余地。

保护电器选择要注意满足前后级间的选择性配合。

图纸尺寸及采用图形和文字符号应符合现行标准。

摘要

随着社会的进步和人们生活水平的提高，电气设计在高层建筑设计中的地位也越来越重要，对设计人员的要求也越来越严格。

本文通过理论联系实际的的方法，研究相关最新规范，严格按照国家规范标准来制定设计步骤和内容，对于建筑内的一些关键部位进行了重点论证，同时融入了自己的一些设计思想，对欧洲花园10#住宅楼进行了电气设计。

设计的主要内容分强电系统和弱电系统，包括电力、照明等系统，以及配电系统、负荷计算、供电电源和电压的选择和设备选型。

关键词高层住宅楼/配电系统/照明系统

1绪论

1.1工程概况

本工程是一栋三层高的别墅楼，设计内容为电气照明系统。

（1）建筑为三层别墅楼，建筑高度12.9米，地上三层，一层高4.9米，二层高4.1米，三层高3.9米。

（2）建筑面积972.26平方米

给定资料：

各层的建筑平面图。

1.2设计原则

1）民用建筑电气设计规范及条文解释

2）2009全国民用建筑工程设计技术措施电气

3）建筑电气设计手册

4）国家标准电气制图电气图形符号应用示例图册

5）有关产品样本

6）建筑电气施工验收规范

7）供配电系统设计规范

8）低压配电系统设计规范

9）建筑照明设计标准

10）建筑物防雷设计规范

11）电力工程电缆设计规范

1.3设计内容

本设计内容包括根据所提供的设计资料完成该建筑的配电系统设计，设计说明书和配电系统干线图、低压主接线图、层配电系统图，具体要求如下：

配电系统干线图、低压主接线方案应根据设计资料提供的功能平面图、负荷类别等信息，根据供电要求和相关配电规范要求确定；要求在图中标注配电回路、配电箱编号信息，用电负荷信息，计算负荷，干线规格、型号、截面等信息，配电系统干线图、低压主接线信息要一致。

配电系统图要求标注计算负荷，导线规格、型号、截面等信息

绘制层配电系统图：

根据设计资料确定楼层配电系统图，要求标注配电回路编号、计算负荷等信息，并根据支线计算负荷，选择支线规格、型号、截面。

2照明系统

2.1概述

被照面上某点的照度，通常由两部分光通量组成：

一部分直接来自光源，称为直射光源；另一部分从空间各个面反射过来，称为反射光通。

这两部分光通形成该点的照度。

照度计算就是根据被照面的照度要求进行电光源的功率及布灯计算，或根据电光源的实际功率及实际布灯计算被照明的照度。

照明计算通常由利用系数法、单位容量法、逐点法三种：

1）利用系数法：

利用系数发适用于均匀布置灯具的一般照明，是根据多次相互反射的理论求得灯具利用系数，再按照利用系数计算出要求达到的平均照度所需的灯数。

利用系数定义为室内的工作面上，由灯具的照射和墙、顶棚的反射而得到的

光通量

与光源发出的光通量之比值，即

式中

为利用系数，

为每个灯具的光源光通量，

为灯具数量。

利用系数与下列因数有关：

（1）灯具配光曲线的因数；

（2）灯具的效率的因数；

（3）房间形状的因数；

（4）反射因数。

为了计算的准确性，我们选择利用系数法计算照明灯具及照度。

利用系数法的计算公式为：

式中

——工作面上的平均照度，lx；

——每个灯具的光源的光通量，lm；

——房间的面积，

；

——照度补偿系数；

——灯具效率；

——利用系数；

——最小照度系数。

计算室空比RCR=

h——灯具最低端到工作面的距离；

a——房间的长度；

b——房间的宽度。

2.2照明方式和种类

2.2.1、照明方式

1、一般照明，有分为均匀照明和分区照明。

均匀照明——获得相同照度而设置的照明

分区照明——需要提高房间内某些特定工作区的照度

2、局部照明——局限于特定工作部位的固定或移动照明。

3、混合照明——一般照明和局部照明

2.2.2照明种类

正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、障碍照明等。

2.3以房间1为例计算其照度

参考标准：

《建筑照明设计标准》/GB50034-2004

参考手册：

《照明设计手册》第二版:

计算方法：

利用系数平均照度法

房间类别：

照度要求值:

100.00LX,功率密度不超过11.00W/m2

房间名称：

房间长度L:

6.13m

房间宽度B:

3.60m

计算高度H:

2.25m

顶棚反射比（%）：

70

墙反射比（%）：

50

地面反射比（%）：

10

室形系数RI:

1.01

2.3.1灯具参数:

型号:

飞利浦TLD30W/54

单灯具光源数:

1个

灯具光通量:

1825lm

灯具光源功率:

30.00W

镇流器类型:

TLD标准型

镇流器功率:

0.00

2.3.2其它参数:

利用系数:

0.79

维护系数:

0.80

照度要求:

100.00LX

功率密度要求:

11.00W/m2

2.3.3计算结果:

E=NΦUK/A

N=EA/（ΦUK）

其中：

Φ--光通量lm

N--光源数量

U--利用系数

A--工作面面积m2

K--灯具维护系数

计算结果:

建议灯具数:

2

计算照度:

104.79LX

实际安装功率=灯具数×（总光源功率+镇流器功率）=60.00W

实际功率密度:

2.72W/m2

折算功率密度:

2.59W/m2

2.3.4校验结果:

要求平均照度:

100.00LX

实际计算平均照度:

104.79LX

符合规范照度要求!

要求功率密度:

11.00W/m2

实际功率密度:

2.59W/m2

符合规范节能要求!

2.4其他区域照度计算表

卧室1

卫生间1

厨房

客厅

餐厅

楼梯间

门厅

卧室2

面积㎡

80.328

15.36

19.35

44.864

20.6

11.4912

10.5968

56.38

灯具数

2

1

1

1

1

1

1

1

单灯光源数

1

1

1

1

1

1

1

1

镇流器功率w

0

4.00

0

0

0

0

0

0

总功率w

60

400.00W

96.00

96

36

30.00

120.00

32.00

光通量lm

1825

1250lm

2050

2050

2000

1825

1800

2050

利用系数

0.79

0.36

0.47

0.47

0.45

0.79

0.45

0.30

维护系数

0.80

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

要求照度LX

100

75

100

100

75

100

75.00

100

计算照度LX

104.79

68.74

118.49

100.29

70.21

100.38

94.79

136.67

功率密度规范值W/m2

7.00

7.00

7.00

7.00

7.00

7.00

7.00

7.00

功率密度计算值W/m2

2.59

4.14

4.19

4.19

20.6

2.60

4.61

6.50

灯具参数

飞利浦TLD30W/54

防水防尘TLD18W/29

防水防尘YU40RR

荧光灯YU40RR

荧光灯YZ40RR（36W）

飞利浦TLD30W/54

吸顶灯YU40RR

荧光灯YU40RR

3负荷计算

3.1供配电系统的概述

随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅小区越来越多。

准确计算出住宅小区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。

供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。

另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，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。

供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：

    一、正确选择变压器的变压比和电压分接头。

    二、降低系统阻抗。

    三、采取补偿无功功率措施。

    四、宜使三相负荷平衡。

3.2负荷的分级及要求

一、负荷分级的相关规范：

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：

（一）符合下列情况之一时，应为一级负荷：

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工作。

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。

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。

（二）符合下列情况之一时，应为二级负荷：

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的公共场所秩序混乱。

（三）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

二、本工程的负荷情况：

本工程为普通民用别墅，属于规范规定的三级级负荷。

三级负荷的供电系统，对供电电源无特殊要求，可仅有一回路供电

3.3以卧室1为例进行负荷计算

荧光灯：

=KdPe=0.8×0．036×=0.0288kw

0.36A

空调插座：

有1个空调插座（

=1000W、

）取功率因数

=

×

=0.7×1=0.7kw

=0.525kvar

=

=0.875kv·A

=

=

=1.331A

式中，

表示用电设备组的有功，无功，视在计算负荷；

Pe：

用电设备组的设备容量总和，不包含备用设备容量；

:

额定电压；

：

用电设备的功率因素；

：

与功率因素对应的正切值;

:

用电设备组的计算电流；

：

用电设备组的需要系数。

普通插座：

有五个普通插座（

=100W，

=0.75）取功率因数

=

×

=0.075kw

=0.047kw

=

=0.048kw

=

=

=0.073

3.4负荷汇总

4设备选型

4.1电缆选择：

电缆选择至少要满足三个条件：

1）满足发热条件：

Ial≧Ic；

2）满足电压损失U%≦5%；

3）满足机械强度条件铜芯电缆Smin≧1mm2；

PC=Pe/η=32.7/0.85=38.47kW

Ic=Pc/√3UNcosφ=73.06A

a.经计算IC=73.06A，因此拟定采用BV-500-3*25+1*16电缆，Ial=98A（30°，埋地敷设）满足要求;

b.

U%=

=

=0.81%，0.81%

c.所选导线横截面积是25mm2，大于1mm²，显然满足机械强度的要求。

根据前面计算，故选用BV-500-3*25+1*16，作为输出回路电缆。

其它电缆选

择按照以上方法,均为耐火电缆，具体电缆选择见本工程的系统图。

在本工程中,部分穿钢管暗敷设,部分塑料暗敷设,地埋或暗埋在混凝土垫层,混凝土构件内。

若敷设在本层的楼板或敷设在本层的顶板内,所用材料差不多时,应优先考虑后者.因为敷设在本层的顶板内的管子两端的开口向下.在捣制混凝土楼板时,水泥砂浆不会从端口灌注,而且在设置分线盒时,顶班敷设容易处理。

水平敷设的线路,为了防止由于距离长管线截面比较大时,而敷设穿管线带来的困难.采用线槽在吊顶内敷设的方式。

在建筑物的吊顶内为了防火的要求,电线穿管要不能有外露部分,当同一方向布线的数量较多时,宜在设备层或专用电缆夹层内敷设。

敷设与潮湿场所或地下的金属管宜采用焊接钢管。

5防雷接地系统设计

5.1防雷系统

5.1.1防雷系统概述

防雷是一个整体的防护系统，根据雷击的种类以及对保护设备的不同可将整个防雷系统分为内外两个防雷系统进行分别阐述，内部防雷系统主要防护的是因雷击产生的电磁感应等，而外部防雷系统主要对直击雷进行防护。

外部防雷系统最直接的目的即保护人生安全，内部防雷系统则是保护设备不受雷。

5.1.2防雷分类

现代防雷技术系统的防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面：

（1）外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。

（2）内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。

通过在需要保护设备的前端安装合适的防雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。

将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。

避雷带、引下线（建筑物钢筋）和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护建筑物本体免受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。

5.1.3本建筑物年预计雷击次数的计算

本工程为某高级住宅小区，长L25米，宽W12.2米，高H12.9米，对于与建筑物接收相同雷击次数的等效面积为：

Ae=[L*W+2（L+W）{H（200-H）}½+πH（200-H）]*10-6=0.0115km²

校正系数K=1.0，年平均雷暴日数Td=21.4天，从而预计雷击次数为：

N=0.024KTd1.3Ae=0.024*1.0*21.41.3*0.0115=0.0148

根据规范可知，本建筑物应划分为第三类防雷建筑物。

5.1.4本工程防雷系统设计

第三类防雷建筑物，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。

避雷网（带）应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。

并应在整个屋面组成不大于20m*20m或24m*16m的网格。

平屋面的建筑物，当其宽度不大于20m时，可仅沿网边敷设一圈避雷带。

引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物，可只设一根引下线。

引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m。

利用建筑物钢筋混凝土柱内通长焊接的主钢筋（每组钢筋截面应大于2x∅16或4x∅10）作为防直击雷装置的引下线,其水平间距不大于25m。

利用建筑物桩基、地梁、底板内的钢筋作自然接地体。

每根引下线上部与屋面避雷带焊接,下部与底板的主钢筋焊接,构成良好的电气通路,组成可靠的防雷和接地系统。

等电位联结:

1）每层楼板的钢筋网要求与柱内的引下线可靠焊接。

2）防止电子设备过电压、抗干扰的装置由相关的专业公司另行设计。

5.2接地系统

5.2.1接地及等电位联接

所有电气设备的金属外壳及正常情况下不带电的其它设备的金属外壳,如配线用的钢管、电气安装构件、电缆支架、桥架、室外路灯金属杆、金属接线盒及水管、风管、空调机、钢构架等,均须与PE线相连接。

进入建筑物的一切金属管道,如:

水管、风管、气管、油管、电缆等均须埋地引入,并在进户处与接地装置连接。

详见97SD547<<等电位联结安装>>。

本建筑物所有需要接地的设备,电气安全保护接地、防雷设施、通风以及其它需要接地的设备,共用同一接地装置,接地电阻不大于1欧姆,施工后进行实测,当不能满足要求时,应增加人工接地极。

5.2.2本工程接地保护措施

本工程配电系统的接地为TN-S-C制,即工作中性线（N线）与安全保护线（PE线）,从各建筑物重复接地点开始分开,分开后二者不得混淆,N线对地绝缘,N线为淡蓝色,PE线为黄绿色。

A、B、C三相分别为黄、绿、红色。

所有配电箱应分别设有N线及PE线端子。

防雷和接地装置施工时,电气专业人员应密切配合土建专业,按施工程序做好桩基、承台、地梁、底板等基础接地装置组件之间以及引下线、圈梁、避雷带等防雷装置各处的连接点施工,及时留出所需外引钢筋或预埋钢板,并做好各项检查和电阻测试工作。

总结

照明设计不仅仅是时代表面层次的消耗品，还是地球上各种场所的多样化“光文化”的基础。

在本次设计当中，住宅电气设计充分应用了建筑供配电、照明等各个系统的专业课，特别是各种配电系统的选取，与实际相结合，对工程及设计有了整体系统的概念，并对如何选择灯具、计算照明负荷有了更深一步的了解。

设计过程中使用了最新的民用电气设计规范等，并且将新旧规范的一些重点部分进行对比，找出不同的地方分析、总结。

电气设计在高层建筑设计中的地位也有越来越重要，对设计人员的要求也越来越严格。

准确的选择设备，合理的设计结构，整个电气系统的安全性仍是不容忽视的焦点问题。

致谢

经过一周的奋战我的电气照明技术课程设计终于完成了。

在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对所学的《电气照明技术》知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。

课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。

自己要学习的东西还很多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。

通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己专业知识和综合素质。

这都要感谢老师给了我们实战的机会，在我遇到不解与疑惑的时候给予支持与鼓励，并且把问题引申到更深的层次，不断启发我们，拓展我们的思路。

老师对我们要求很严格，要求我们做出高质量的课程设计，而我也从中受益匪浅。

在设计过程中，小组长耐心的为我指出设计的问题，让我非常感激。

但是由于我水平有限，再加上资料运用不是很熟悉，本设计比较粗糙，其中还是有不少错误和不当，希望老师不吝批评指正。

在这里我向老师及关心和帮助我的同学表示诚挚的谢意！

参考文献

[1]黄民德郭福雁建筑电气照明；中国建筑工业出版社，2008.

[2]曹祥红.建筑供配电系统设计；人民交通出版社，2011.

[3]建筑照明设计标准GB50034-2013

[4]住宅设计规范GB50096-2011

[5]住宅建筑电气设计规范JGJ242-2011

[6]民用建筑电气设计规范JGJ16-2008

[7]住宅建筑规范GB50368—2005