电气照明系统设计-(2).doc

《建筑电气专业方向综合课程设计》指导及任务书

设计课题:
电气照明系统

专业
电气工程及其自动化
学生姓名

班级

学号

指导教师

专业系主任

设计地点

起至时间
2012.1.2-2012.1.13
发放日期
2011年12月26日

电 气 工 程 学 院

目 录
引 言 2
一、设计目的 2
二、设计任务 2
三、设计内容 3
1、光源的选择 3
2、确定教室灯的盏数 6
3、导线的计算选择 9
（1）、导线的选择 9
（2）、电流计算 9
4、穿线管径选择 11
5、开关的选择 11
6、配电箱的安装 12
7、应急疏散照明的设计 13
四、设计小结 15
参考文献 16

引 言
教学楼照明设计是电气设计的基本内容之一，其设计的质量好坏，直接关系到人们工作、学习和生活质量的高低。照明设计的目的就是根据具体环境的要求，正确的选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建设资金的允许下，获得一个良好、舒适愉快的工作、学习和生活环境。此外，良好的照明设计还可以烘托建筑造型，体现建筑艺术的美学特点，达到美化环境的效果。
一、设计目的
建筑电气综合课程设计的目的是进一步强化建筑电气设计理论与建筑电气工程的设计、施工实践能力的有机结合，更有效地培养本业专业综合设计思维以及施工、安装的实践能力。本课程设计的任务包括高层建筑的强弱电气系统的方案设计以及强弱电气系统电气施工图的设计。
电气照明是建筑物内外人工环境的重要组成部分，它的基本功能是在自然光不足时，为人们进行各种活动提供视觉的必要条件，而且对人的生理、心理健康具有重要影响，所以电气照明设计应满足学习生活的需求，并且要确保用电安全。
我们分小组完成设计任务，我主要负责的是电气照明系统。
二、设计任务
盐城工学院新校区教学楼D楼强弱电系统设计：设计本校新校区教学楼D楼(含两侧与B、C楼相连的连接部分)的供电系统、电气照明系统、电梯供电与监控系统、供水系统、中央空调系统、大楼安防与监控等系统的系统图、平面布置图、设备接线图。
照明系统设计：1）确定照明种类、灯具型式、照度标准；2）确定应急照明电源型式；3）确定照明线路型号的选择及敷设方式；4）绘制照明灯具（包括应急照明及疏散照明）平面布置图。
各人设计并用计算机或手工绘制绘制一份建筑电气施工图（含系统图、平面布置图、设备接线图）、各人编制设计说明书一份、各人完成设计小结一份。
三、设计内容
1）、应遵照执行有关的国家标准和规范，如GBJ133-1990《民用建筑照明设计标准》、JGJ/T16-1992《民用建筑电气设计规范》等。
2）、应根据视觉要求和环境条件进行恰当的设计，使教室区域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，以提高工作效率。
3）、在确定照明放案时，还应该考虑不同类型的建筑对照明的不同要求确定合理恰当控制方式并尽量选用节能高效灯具。同时处理好电气照明与天然采光，节约建设资金与保证合理的照明质量等问题的关系，达到以合理的投入获得良好的照明效果。
4）、电气照明设计应有利于人员的活动安全，注意消除不必要的阴影，限制眩光，控制光热和紫外线辐射对人和物产生的不利影响。
5）、照明设计应考虑到维修的方便性。
1、光源的选择
常用的电光源
根据其由电能转换光能的工作原理不同，大致可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源是利用物体通电加热而辐射发光的原理制成的，如白炽灯，气体放电光源是利用气体放电时发光的原理制成的，如荧光灯。
1）、白炽灯
它的结构如下图所示，由灯头、灯丝和玻璃外壳组成。灯头有螺纹口和插口两种形式，可拧进灯座中。对于螺口灯泡的灯座，相线应接在灯座中心接点上，零线接到螺纹口端接点上。
灯丝由钨丝制成，当电流通过时加热钨丝，使其达到白炽状态而发光。一般40W以下的小功率灯泡内部抽成真空，60W以上的大功率灯泡先抽真空，再充以氩气等惰性气体，以减少钨丝发热时的蒸发损耗，提高使用寿命。

白炽灯以及接线图
2）、荧光灯
荧光灯又称日光灯，是气体放电光源。它由灯管、镇流器和启辉器三部分组成。灯管由灯头、灯丝和玻璃管壳组成，其结构如图所示。灯管两端分别装有一组灯丝与灯脚相连。灯管内抽成真空，再充以少量惰性气体氩和微量的汞。玻璃管壳内壁涂有荧光物质，改变荧光粉成分可以获得不同的可见光光谱。目前荧光灯有日光色、冷白色、暖白色以及各种彩色等光色。灯管外形有直管形、U形、圆形、平板形和紧凑型（双曲形、H形、双D形和双X形）。

荧光灯
荧光灯的工作原理为：接通电源后，在电源电压的作用下，启辉器产生辉光放电，其动触片受热膨胀与静触点接触形成通路，电流通过并加热灯丝发射电子。但这时辉光放电停止，动触片冷却恢复原来形状，在使触点断开的瞬间，电路突然切断，镇流器产生较高的自感电动势，当接线正确时，电动势与电源电压叠加，在灯管两端形成高电压。在高电压作用下，灯丝通电、加热和发射电子流，电子撞击汞原子，使其电离而放电。放电过程中发射出的紫外线又激发灯管内壁的荧光粉，从而发出可见光。
电光源的类型，应根据照明的要求和使用场所的特点进行选择，而且应尽量选择高效、光色、起动性能、稳定性好，工作可靠及使用寿命长的光源。
教室的照明光源，考虑到电能的节约且悬挂高度在4M以下，宜选用日光色直管型荧光灯，而楼梯走道用60w白炽灯。
照明负荷统计表
设备名称
设备型号
数目
双管荧光灯
2*40W.220V
909
单管荧光灯
1*40W.220V
124
走廊灯
1*60W.220V
99
应急照明灯
1*60W.220V
31
疏散指示灯
1*40W.220V
41
2、确定教室灯的盏数
良好的的视觉环境需要对自然光和人工照明进行精心设计。照明的质量是衡量照明设计优劣的主要指标，包括照度水平、亮度分布、照度的均匀性、光源的显色性、照明的稳定性、阴影、眩光和光色等。
照度是决定物体明亮程度的间接指标，在一定范围内照度增加可以使视觉的动能提高，合理的照度有利益保护视觉提高工作效率，照明环境不但应使人能清楚地观察事物，而且要给人以舒适的感觉，所以在整个视野内各个表面有合适的亮度是必要的。
照度计算方式有单位容量法(比功率法)、利用系数法、概率曲线法、逐点计算法等。
在照明计算中，根据工作面所需要的照度要求，查手册可得到照度标准，然后是选择等的功率及数量，所以一般采用单位容量法(比功率法)，单位容量法是从利用系数法演变而来的一种计算方法，它是借助于单位面积安装功率表进行计算的。
（1）、 计算步骤
1）选择照明光源和灯具；
2）根据要求选择照度，查手册求得单位面积的安装功率
3）按照以下公式计算灯具数量，根据布置一般灯具照明，确定布灯方案。
（2）、计算公式
根据建筑物特点、建筑物功能和照明要求确定灯具型式，选择带反射罩的灯具，根据建筑物功能、房间照度标准、房间面积、计算高度确定单位面积安装功率，并按下式计算出房间内照明灯具（一般照明）的总功率

Pt —套安装容量（不包括整流器）
该教室已知其面积为16m×12m，高为3.8m。选用带有灯罩的直管荧光灯，拟按照矩形布置，现确定灯间距离以及每盏灯的安装功率。
1）、确定灯具类型教室一般要求照度均匀、照度适中、经济合理，所以选择荧光灯，型号为YG2—1，带反射罩，链吊式的40w荧光灯。照度确定查手册可得，教室的照度标准为100、150、200lx，在这里考虑经济合理性对一般教室照度可取200lx。
2)、 确定教室灯具安装总功率
　　 教室面积：
S=12×16=192㎡
查手册，得教室单位面积安装功率为P0=8.5W/㎡，则该教室灯具安装总功率为：
192×8.5≈1600W
3)、确定灯具数量
∁=PP0=160040=40
考虑到布置问题，选用19套双管荧光灯，两套单管荧光灯。
4）、灯具计算高度H的确定
灯具悬挂高度的各种参数如图表示。图中房间总高度为h，灯具悬挂高度为h1，工作面的高度为h2，灯具的垂吊高度为h3，计算高度H为：

或

灯具的计算高度示意图
一般办公室、教室、阅览室等的工作面高度可取0.75m，灯具的垂吊高度应根据室内层高和建筑照明要求来确定，在设计和安装照明灯具时，要满足规范规定的最低悬挂高度要求。
该教室高度为3.8m， 考虑安全、避免碰撞，确定灯具垂吊高度h3=0.8m，教室课桌一般高度h2=0.75m，所以该教室灯具的计算高度为：
　　　H=h-h2-h3=3.8-0.8-0.75=2.25m
5）、灯具布置
查手册，当采用荧光灯作多行布置时较佳的居高比L/H=1.4，于是等效灯距L为L=1.4×2.25=3.18m。灯具数量等于21，La=3m、Lb=3.4m

3、导线的计算选择
（1）、导线的选择
选择导线截面的原则：
1）、要有承受最低机械强度的要求。导线中的计算负荷电流不大于其长期连续负荷允许载流量；
2）、导线应能满足负载长时间通过正常工作的最大电流的需要；
3）、导线上的电压损失不超过规定的允许电压降。一般公用电网电压降不得超过额定电压的5%；
4）、导线应能满足负载长时间通过正常工作的最大电流的需要，既按导线的安全电流选择：导线必须能够承受负载电流长时间通过所引起的温升，不能因过热而损坏绝缘。导线所允许长时间通过的最大电流称为该截面的安全载流量。同一截面的导线在不同敷设条件下的安全载流量是不一样的。
5）、各种导线的安全载流量是可以查手册，通过计算负载的实际电流，再通过查手册就可以得出导线截面：
（2）、电流计算
电流计算公式

Kx—需要系数，因为许多负载不一定同时使用，也不一定同时满载，所以要打个折扣；
UL-线电压（380V）,指三相配电时；
—各负载总和；
—负载平均功率因数。
如果是单相配电，公式为

1）、照明配电，3.6KW负荷的导线选择，额定电压220V，功率因数COSθ=0.7，则：

据查手册可以选择BV-0.5,截面积为2.5m㎡的导线，此导线还可以用于负荷为2.7KW教室照明及1KW的走廊照明线路。
2）、各教室的插座预留容量为2*1KW，考虑到用TN-C-S系统供电，单相负荷最大为6KW ，则：

据查手册可以选择BV-0.5,截面积为4m㎡的导线。
3）、一层进入各教室语音或计算机配电箱导线，据各配电箱预留的输出功率6KW，则：
据查手册可以选择BV-0.5,截面积为10m㎡的导线。
4）、从总配电箱到各层配电箱之间的导线，因一层负荷比较特殊选择BV-0.5,截面积为16m㎡的导线外，其于的全部用BV-0.5,截面积为10m㎡的导线。

4、穿线管径选择
穿线管径选择（PVC管）：

导线标称截面（M㎡）
导线根数
2
3
4
5
6
7
8
电线管最小管径（MM）
2.5
16
16
19
25
25
25
25
4
16
19
25
25
25
25
32
10
25
25
25
32
38
38
38
16
25
32
32
38
38
51
51
35
32
38
51
51
64
64
64
5、开关的选择
开关的作用是接通或断开照明灯具电源。根据安装形式分为明装式和暗装式两种。明装式有拉线开关、扳把开关等；暗装式多采用扳把开关(跷板式开关)。 插座的作用是为移动式电器和设备提供电源。有单相三极三孔插座、三相四极四孔插座等种类。开关、插座安装必须牢固、接线要正确，容量要合适。它们是电路的重要设备，直接关系到安全用电和供电。
教室的灯具开关布置，考虑到控制方便，所以将其安装在门边顺手侧，采用暗装形式，距地1.3m。每极开关控制三盏灯，即一个两极开关，一个单极开关。插座的布置，考虑多媒体教学的需要，所以在黑板两侧各装一个2+3孔单联插座，暗装且距地高度0.5m。插座与灯具分设各自的回路。考虑到教室的整体美观效果、电气的安全性能，所有的配电导线采用暗敷设；暗敷设线路应走捷径。
6、配电箱的安装
配电箱有挂墙明装，嵌墙暗装和落地安装三种方式，可根据配电箱容量的大小，建筑墙壁的尺寸大小等具体情况选用。据于本设计，配电箱采用暗装形式，暗装时，应在土建进行时根据箱体尺寸大小预留安装位置，实际安装时，将配电箱放入预留位置，将相内的进出线穿入并校正水平及垂直度后，用碎砖填齐箱体四周空间，再用水泥沙浆填充抹平。
注：金属箱体上的穿线孔应加装橡皮护圈。
（1）、刀开关、负荷开关及断路器等设备应垂直安装并且上端接电源，下端接负荷。对于少数可以横装的设备，如熔断器等，应将其左侧（面对盘面看）接电源，右侧接负荷；
（2）、对配电箱一次大电流回路10 m㎡以上导线应压接接线鼻子后再与电气连接。
（3）箱内二次配线所用铜芯线截面不小于1.5 m㎡，电流互感器二次回路导线截面积不应小于2.5 m㎡，配线时需要排列整齐，横平竖直，绑扎成束。箱内引出线应预留适当长度，以便检修。
（4）、为了便于修查线，二次线最好采用带色的铜芯塑料线，A相用黄色，B相用绿色，C相用红色，N线用黑色，PE线用半黄半绿线。
（5）、配电箱体、电器的金属外壳及电流互感器的二次侧均应有良好的接地。
（6）、配电箱低距离地面高度宜为1.5M。配电箱内的交直流不同电压等级的电源，应有明显的标志，用电回路也应标注名称。
（7）、配电箱内应分别设置中性线N和保护线地线PE母线排，中性线和保护地线应分别在母线排上连接，不得交结，并有编号。金属箱体应与PE母线排可靠连接并接地。
7、应急疏散照明的设计
由疏散照明的定义，应想到疏散照明系统应有疏散照明中的一般照明与疏散照明中指示（诱导）照明组成。疏散照明中的一般照明体现相关规范中对其照度值的约定，如：0.5Lx、1.0Lx及5.0Lx的要求，而指示（诱导）照明则应能明确清晰地指示疏散路线及出口或应急出口的位置或使人们能容易看到设置在疏散通道上消防设备。对疏散指示应急灯具的要求，除应满足国标《消防安全标志》GB13495和《消防应急灯具》GB17945对其外型、电气参数、图标规定等要求外，其灯具表面亮度应在15cd/m2~30cd/m2之间。其表面亮度一般应由灯具自身产生，但也可借助其它光源（此光，应不低于应急照明灯具发光面的亮度要求）照亮之，但此光源的可靠性应同与之应急照明灯具的要求。
若某一空间比如楼梯间、电梯前室等，其装设的应急疏散指示灯具所发出的照度已能达到规定的照度值（此空间最不利点）的要求，此时的疏散指示灯具的照明可并做疏散照明中的一般照明的要求，否则还应增设应急照明灯。疏散指示照明灯具的设置位置，现行不少设计规范都有相关严格地规定，我们在设计中必须严格地执行之但疏散照明中的一般照明，其灯具灯位的设置则应结合具体的工程情况采用逐点照度计算法确定之。
在我们设计实践中，很多场合须设置疏散照明，除《高层民用建筑设计防火规范》（后简称《高规》）GB50045－95－2005第9.2.2条规定18层及以下居住建筑疏散走道设疏散照明可不设疏散指示（诱导）照明外，均须设置疏散照明疏散指示（诱导）照明。假如我们在设计疏散指示照明时，适当地增加灯具的光源容量，在通廊走道增加些灯具的密度，使其最不利点的照度值满足现行规范的要求，就有又能在做疏散照明设计时完全由疏散指示（诱导）照明灯具的构成。这样，可大大地减少应急照明灯具的种类与数量，减低应急照明灯具的配线与控制型式，从而降低工程造价，提高经济效益。但这种设计手法只可应用于疏散楼梯间及狭长的公共走道等场所，不适用于大空间场所的应急疏散照明的设计。
应急照明的设置范围和设计
应急照明类别
标志颜色
设计要求
设置场所示例

疏散照明
安全出口标志灯
绿底白字或白底绿字（用中文或中英文标明《安全出口》并宜有图形）
正常时：在30M远处能识别标志，其高度不应低于15CD/M*M，不高于30CD/M*M。
应急时：在20M处能识别标志。
照度水平：>0.5LX。
持续工作时间：>30min。

人员密集建筑
疏散指示标志灯
绿底白字或白底绿字（用箭头和图形指示）
正常时：在20M远处能识别标志，其亮度不应低于15D/M*M，不高于300d/M*M。
应急时：在15m处能识别标志。
照度水平：>0.5LX。
持续工作时间：>30min

高层建筑中的疏散走道和长度>20m的走道
疏散照明灯
宜选择专用照明灯具
正常照明协调布置：
布灯：距比高<4。
照度水平：>5Lx。
持续工作时间：>30min
高层建筑中的疏散走道和长度>20m的走道
四、设计小结
“成功的花，人们只惊慕她现时的明艳，然而当初她的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。”
经历才能够更深刻的懂得。这更像是一次众多知识的大总结与大吸收，深刻又为我所用。在实际设计中才发现，一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。课程设计就像牛吃东西时的返胃，是对知识的吸收，对能力的实际应用，不再是课后题，不再是书中例，这就是实战。当我背着自己的电脑在图书馆画图设计一整天，才发现书中得来终觉浅，觉知此事要躬行。彻夜的奋战也让我意识到设计者的不容易。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
经过一次次的课程设计，我相信我会成长的更快！

参考文献
1、胡国文等编《现代民用建筑电气工程设计与施工》（中国电力出版社），2005年6月；
2、王子午，徐泽植 编《常用供配电设备选型手册---低压成套开关设
备（第二分册）》（煤炭工业出版社），2006年2月；
3、芮静康编《现代工业与民用供配电设计手册》（中国水利水电出版
社），2004年2月；
4、戴瑜兴编《民用建筑电气设计手册》（中国建筑工业出版社）（第二版），2007年5月；
5、沈瑞珠编《楼宇智能化技术》（中国建筑工业出版社），2004年2月；
6、张振昭、许锦标主编《楼宇智能化技术》第2版（机械工业出版社），2003年2月；
7、芮静康编《建筑安全监控防范技术》（中国建筑工业出版社），2006年1月。

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