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由于現(xiàn)代文明的發(fā)展,都市的高層建筑越來越普及,在高層建筑配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中,供電可*性、工程經(jīng)濟性和施工便利性越來越重要,采用普通電力電纜供電,三者的矛盾總難完全統(tǒng)一,只能根據(jù)不同工程而有所側(cè)重。按傳統(tǒng)方法,在樓層配電設(shè)計中,通常采用的辦法有三種:
(1)放射式,由地下配電間分別對各個樓層引電纜直接供電,卻需要大量的電纜、橋架和較大的電纜井,造價高,經(jīng)濟性最差。
(2)鏈接法,由配電間引出電纜至底層配電箱,再由底層逐層向上鏈接供電,此法經(jīng)濟性最佳,但由于層數(shù)越多,安全系數(shù)越低(安全系數(shù)是逐級相乘)。
(3)分區(qū)樹干式,把一座高層建筑劃分成n個單元區(qū),每個單元采用電纜接從配電室供電,然后再分配至單元區(qū)內(nèi)各個樓層。經(jīng)濟性都比較好,經(jīng)常被采用。
(4)干線電纜分支法,從配電室引出一根(或數(shù)根)主干電纜,每個樓層在干線電纜上供頭分支,此法經(jīng)濟性最好,但施工卻是最麻煩的,更麻煩的是在主電纜上做樓層分支頭時,受電纜的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場施工條件以及人員素質(zhì)的影響,接頭質(zhì)量參差不齊,但這種方法卻促使人們想到把接頭與電纜一同制造,由此誕生了新一代的建筑配電電纜——分支電纜。
分支電纜是把經(jīng)過專門工藝處理的單芯電力電纜作為建筑主干電纜,根據(jù)各具體建筑的結(jié)構(gòu)特點和尺寸量體裁衣,預(yù)先把分支接頭與分支線、主干電纜一同設(shè)計制造。是把上面第(4)種方法中現(xiàn)場施工和管理的工作由專業(yè)制造廠完成,而且工藝一致性也帶來了質(zhì)量一致。
分支電纜較早出現(xiàn)于英國和日本,在技術(shù)標準方面,1980年,日本電線工業(yè)協(xié)會頒布了第一部行業(yè)性標準JCS376(1980),隨著技術(shù)的發(fā)展與進步,在1992年對該標準進行了修訂,放寬了對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料方面的要求,提高了成品技術(shù)指標,目前,國內(nèi)正規(guī)的分支電纜生產(chǎn)廠的產(chǎn)品標準主要是以該標準為基礎(chǔ)。
2、結(jié)構(gòu)分支電纜在結(jié)構(gòu)上,分為單芯型和多芯絞合型兩種,每根單芯分支電纜又可分為三部分:
(1)主干電纜;(2)支線電纜;(3)分支連接體。
目前,因單芯型分支電纜結(jié)構(gòu)簡單,本論文由
型分支電纜實質(zhì)上是多個單芯電纜的絞合體,而不是傳統(tǒng)概念多芯電纜的結(jié)構(gòu),多芯型分支電纜的每項導(dǎo)體外面都有單獨的絕緣和護套,每根線芯有獨立的分支連接體。多芯型分支電纜具備一般多芯電纜的運行性能,國內(nèi)只有為數(shù)極少的大型綜合性電纜廠才具備生產(chǎn)能力,目前也已在推廣應(yīng)用中。
3、性能分支電纜是一種新型的電力配送電纜,其關(guān)鍵性能有兩項:首先,一根具備良好品質(zhì)的分支電纜,必須是性能優(yōu)良的電力電纜,對于國內(nèi)產(chǎn)品,其導(dǎo)體性能、絕緣性能、材料的機械物理性能均應(yīng)符合GB12706-91標準——電纜的性能是分支電纜產(chǎn)品的基礎(chǔ)指標。
第二,分支連接體的性能至關(guān)重要,這是分支電纜的關(guān)鍵性能。分支連接體把干線電纜與支線電纜的導(dǎo)體連為一體,并作絕緣防潮處理。從外觀上看,無法知道內(nèi)部接頭質(zhì)量,有兩項重要的試驗?zāi)軌驒z測接頭性能,即機械拉力試驗和電熱循環(huán)試驗。對機械拉力試驗而言,分支連接體(含干線與支線導(dǎo)體)的拉斷力應(yīng)保持在連接前的80%以上,對電熱循環(huán)試驗而言,在125次一定時間間隔的額定載荷與空載循環(huán)后,分支連接體的溫度不得大于電纜表面溫度的8℃。決定分支連接體的機械與電氣性能的關(guān)鍵在于分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶而言,應(yīng)充分關(guān)心分支電纜的電纜質(zhì)量、接頭的材料選擇和生產(chǎn)工藝工裝。
我們講,分支電纜更適合于現(xiàn)代建筑的配電系統(tǒng),為什么?要分析這個問題,我們必須首先弄清楚相關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范中對配電線路的要求。
二、相關(guān)規(guī)范對建筑電氣系統(tǒng)中配電線路的設(shè)計要求
1、建筑電氣相關(guān)的設(shè)計規(guī)范目前與建筑電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的規(guī)范主要有:
(1)GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范
(2)GB50054-1995低壓配電設(shè)計規(guī)范
(3)JGJ/T16-92民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范
(4)GBJ16-87建筑設(shè)計防火規(guī)范(1997年版本)
(5)GB50045-1995高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范其中:《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和《低壓配電設(shè)計規(guī)范》是兩項基礎(chǔ)規(guī)范,主要內(nèi)容參照采用了IEC標準。本論文由
致,但由于這是一個建筑行業(yè)的專業(yè)標準,建筑相關(guān)的部分規(guī)定更具體,如供電系統(tǒng)的負荷簡等級,除規(guī)定分級原則外,更規(guī)定了各類具體建筑名稱的負荷級別。
由于上述規(guī)范在頒布實施時,分支電纜產(chǎn)品在國內(nèi)還沒有應(yīng)用先例,因此在規(guī)范中并未提及分支電纜,但在眾多條款中體現(xiàn)了設(shè)計指導(dǎo)方向,總的說來,有三種觀點:
1、關(guān)于配電級數(shù)——越少越好;
2、關(guān)于配電方式,從高到低依次為放射式>樹干式>分區(qū)樹干式>鏈接式;
3、關(guān)于安裝敷設(shè)方式,應(yīng)與環(huán)境、建筑特征、機電應(yīng)力等多種因素相適應(yīng)。
(一
)、關(guān)于配電級數(shù):對配電級數(shù)而言,GB50052-95第3.07條規(guī)定:供電系統(tǒng)應(yīng)簡單可*,同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)不宜多于兩級,JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中8.14條規(guī)定:“自變壓器一次側(cè)至用設(shè)備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級,但對非重要負荷供電時,可超過三級。”上述規(guī)范體現(xiàn)了一個要領(lǐng),那就是配電級數(shù)越少越好,越少可*性越高,技術(shù)越先進。
(二)、關(guān)于配電方式,GB50052-95中第6.02、6.03、6.04、6.05條中提出:“在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi),當大部分用電設(shè)備為中小容量,但無特殊要求時,宜采用樹干式配電”,“當用電設(shè)備為大容量,或負荷性質(zhì)重要,或在有特殊要求的車間、建筑物內(nèi),宜采用放射式配電”,“當部分用電設(shè)備離供電點較遠,而彼此相距很近、容量很少的用電設(shè)備,可采用鏈式配電,但每一回路環(huán)鏈設(shè)備不超過5臺,其總?cè)萘坎灰顺^10kW”:“在高層建筑物內(nèi),當向樓層各配電點供電時,宜采用分區(qū)樹干式配電,但部分較大容量的集中負荷或重要負荷,應(yīng)從低壓配電室以放射式配電”。
(三)、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中對配電方式有更為詳細的規(guī)定,如:“8.2.15居住小區(qū)的高層建筑,宜采用放射式配電”“8.2.2.4除多層民用住宅外的其他民用建筑,對于較大的集中負荷或較重要的負荷應(yīng)從配電室以放射式配電;對于向多層配電間或配電箱配電,宜采用樹干式和分區(qū)樹干式的方式”“由層間配電間或?qū)优潆娤渲粮鞣峙潆娤涞呐潆?,宜采用放射式與樹干式結(jié)合的方式”,“8.2.3.2對于容量較大的集中負荷或重要負荷,宜從配電室以放射式配電對各層配電間的配電宜采用下列方式之一:
(1)工作電源采用分區(qū)樹干式,本論文由
(2)工作電源和多用電源都采用由首層到頂層垂直干線方式。
(3)工作電源采用分區(qū)樹干式,多用電源取自應(yīng)急照明等電源干線。
上述規(guī)定,是限于制定規(guī)范時,分支電纜尚未在國內(nèi)推廣應(yīng)用,供電線路主要依賴普通電力電纜和母線。筆者認為,在應(yīng)用分支電纜配電后,上述規(guī)定應(yīng)該可以簡化。放射式高于樹干式,又高于鏈接式的觀點。
(四)、關(guān)于電纜和母線安裝敷設(shè)方式。
GB50054-94中5.5.1、JGJ/T16-92中9.12.1都規(guī)定“封閉母線宜用于干燥和無腐蝕性的屋內(nèi)場所。”
GB50054-94中5.7.2、JGJ/T16-92中4.13.5規(guī)定“豎井垂直布線時應(yīng)考慮下列因素:……。垂直干線與分支線的連接方法?!?/p>
GB50054-94中5.7.3豎井內(nèi)垂直布線采用大容量單芯電纜大容量線線作干線時,應(yīng)滿足下列條件:
1、載流量要留有一定的裕度;本論文由
GBJ16-87《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中10.1.4規(guī)定:“消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)穿管保護。當暗敷時應(yīng)敷時應(yīng)敷設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi),其保護層厚度不應(yīng)小于3cm,明敷時必須穿金屬管,并采取防火措施。采用絕緣和護套為非延續(xù)燃性材料的電纜時,可不采取穿金屬管保護,但應(yīng)敷設(shè)在電纜井溝內(nèi)。
GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中對消防電源及其配電,9.1.4條也規(guī)定了相同內(nèi)容。
上述規(guī)范說明:電纜配電比母線具有更好的環(huán)境適應(yīng)性,安裝敷設(shè)更便利。
在熟悉電氣規(guī)范的相關(guān)規(guī)定后,讓我們來分析分支電纜配電方法與規(guī)范的符合性與技術(shù)先進性.
三、分支電纜配電的技術(shù)先進性
1、分支電纜的配電方式分支電纜配電系統(tǒng)一般如圖所示,在一個n層的大樓中,垂直豎井干線和各樓層供電由一根整預(yù)制的分支電纜完成,PG是總配電柜,PX是樓層配電箱,ZJX是轉(zhuǎn)接箱,當PG與ZJX之間距離不遠時,(滿足載流量與起動運行壓降要求)一般不予選用,這樣可減少一個連接點,節(jié)約投資。
2、分支電纜配電的技術(shù)先進性從上述配電系統(tǒng)的分析中,可以知道分支電纜可以使樓層配電簡化成二級配電,每個樓層都可以達到最簡單的二級配電,符合規(guī)范中配電級數(shù)越少越好的原則,這是先進性之一。
分支電纜配電系統(tǒng)的實質(zhì)是一種放射式配電系統(tǒng),適用于各種重要場合甚至是特別重要場合的配電,這是先進性之二。
分支電纜是一種經(jīng)過預(yù)制的電力電纜,本論文由
在出廠時經(jīng)受過水中耐壓和絕緣電阻試驗,因此對環(huán)境要求低,能適用于潮濕、鹽霧酸堿等環(huán)境,而母線在規(guī)范中明確不能應(yīng)用于這些環(huán)境,比母線適用范圍廣。而且,其安裝方式簡便,施工工期短,工費低,符合規(guī)范中設(shè)計應(yīng)注重經(jīng)濟性的觀點,這是其技術(shù)先進性之三。
四、分支電纜配電設(shè)計的注意點
我們已分析:分支電纜配電系統(tǒng)的技術(shù)先進性,可以說分支電纜就是一種為現(xiàn)代建筑度身定做,量體裁衣的專業(yè)產(chǎn)品,具有最佳的適用性和技術(shù)經(jīng)濟性,但在工程設(shè)計中,需注意一點——那就是分支線的保護問題。對由于支線截面一般都有比干線小,因此,當支線發(fā)生過載或短路時,干線保護系統(tǒng)一般不會對其發(fā)生作用,必須在支線配電箱中設(shè)置保護器,保護器與分支接頭問題不超過3m,如超過,分支線必須受敷設(shè)在不燃的管或槽中,且當該段發(fā)生單相或兩相短路時,干線保護應(yīng)能夠斷開。對此,應(yīng)予以注意。
分支電纜作為一種從國外傳入的新型建筑配電電纜,
充分滿足建筑物的使用功能建筑物的電氣設(shè)計最終目的是為了滿足人們對于消費品的使用功能。一般考慮到的使用功能有:照明的亮度、顯色指數(shù);運輸通道的暢通,色溫、空調(diào)溫度的舒適度等,也包括一些特殊的工藝要求。這些大大小小的所有的要求都需要在建筑電氣設(shè)計時得到充分的考慮,設(shè)計成果要充分的保證這些功能能夠得到滿足。并且隨著生活水平的提高,人們用電量會有所提升這一點要做出一定的預(yù)測,電氣的設(shè)計要留有一定超額設(shè)計。不能夠過于緊湊,以防出現(xiàn)用電高峰期或者突然的超負荷工作。充分考慮經(jīng)濟條件和節(jié)能環(huán)保在當今世界,節(jié)能環(huán)保是社會發(fā)展的主要趨勢,所以在建筑電氣設(shè)計時需要充分的考慮節(jié)能問題,以節(jié)能環(huán)保為設(shè)計理念和主要的原則。但是在節(jié)能設(shè)計的同時也應(yīng)該考慮到經(jīng)濟性。在節(jié)能設(shè)計和經(jīng)濟效益之間一定要找到一個平衡點,來達到最好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益,避免一邊倒的情形發(fā)生。比如一些電氣設(shè)計對于建筑功能的發(fā)揮沒有多大益處,那么這些電能的損耗就是無用的,所以設(shè)計時要采取合適的方法來避免這些不必要的損耗。這也使得建筑電氣的設(shè)計更加符合使用者的要求和更好的發(fā)揮建筑本身的功能。
2.建筑電氣設(shè)計需要實現(xiàn)的目標分析
總體來說,建筑電氣設(shè)計是為了滿足使用者的需求。建筑電氣的設(shè)計是以一定時間內(nèi),使用者使用電負荷作為建筑用電數(shù)據(jù)作為參考,也要有一定超負荷的預(yù)測,合理的設(shè)計出未來的電路。要確保電氣設(shè)計能夠使得電力設(shè)備正常的運作,并且在電力設(shè)計有效期內(nèi)不會出現(xiàn)大量的電路的更改。同時對于建筑電能質(zhì)量,建筑物內(nèi)部用電設(shè)備工作情況要保證其正常的運作,以免影響人們的正常工作和生活。
二、建筑電氣設(shè)計中的問題
1.安全是建筑電氣設(shè)計的重要基礎(chǔ)電力供應(yīng)配置
電力是建筑一切電氣設(shè)施的動力源泉。沒有了電力,建筑也就是去了很大的價值。電力是穩(wěn)定供給才能保證居民的正常生活。在現(xiàn)代化的建筑電氣設(shè)計一般都至少有兩個獨立電源來確保電力的供應(yīng)。兩個電源相互獨立,又相互備用。一旦一個電源出現(xiàn)故障,其他的獨立電源就會繼續(xù)供電,這樣就不會影響到整個建筑的電力供應(yīng),也會更加安全。通常是不會出現(xiàn)停電導(dǎo)致的事故。比如電梯,加熱設(shè)備等。對于一個建筑到底需幾個獨立的電源,和每個電源負荷大小的問題,應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐碾娋W(wǎng)條件決定。
2.供電線路的選擇
隨著社會的發(fā)展,人們的生活離不開電,同樣建筑也離不開電,建筑沒有了電就不能滿足人們的需求。所以電力的供應(yīng)是建筑必須設(shè)施。所以建筑的電氣設(shè)計及其重要。安全性是建筑電氣設(shè)計的基礎(chǔ)。要做到建筑的電氣設(shè)計的安全性,首先要考慮到供電線路的選擇,在一般的居民建筑中,各種電路復(fù)雜繁多,為了保證安全性和穩(wěn)定性,供電電路的主線截面不能隨意更改。如果線路截面變小,電路電阻就會變大功率過載的情況下將會導(dǎo)致電路發(fā)熱,嚴重的可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。所以供電線路的選擇對于建筑電氣設(shè)計的安全性是非常必要的。
3.電氣設(shè)備的接地設(shè)計
現(xiàn)代社會中,電氣設(shè)備諸多復(fù)雜,有電視,電腦,洗衣機,冰箱等都需要接地保護。通常,電氣設(shè)備都是通過保護接地系統(tǒng)的重復(fù)接地與共用接地體相連,為了保證使用者的安全,通常規(guī)定共用接地體的電阻不應(yīng)大于1Ω。
4.建筑的消防控制設(shè)計
建筑的消防設(shè)計也就是火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)。主要是為了實現(xiàn)建筑報警滅火自動化。火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)主要包括四個部分,分別是:火災(zāi)探測器、消防中心和氣體自動噴射滅火,分區(qū)消防報警控制器及自動灑水滅火系統(tǒng)。對于消防線路設(shè)計要求消防管線穿金屬管或者暗敷。其主要的目的是保證在發(fā)生火災(zāi)后消防線路可以正常使用,能夠確保信號和命令正常的傳輸。在整個防火系統(tǒng)中,消防水泵的線路和控制尤其重要,如果消防水泵的線路出了故障,那么其他所有的消防設(shè)施和線路都是徒勞。所以消防水泵的設(shè)計一定要多一層保障,通常采用兩條線路通向消防水泵,一條由引至消防水泵控制柜;另一條線路則是引至消防控制室。由這兩條線路便可以確保消防控制的順利完成。以免出現(xiàn)特殊情況下某條線路不暢通,使得信息不能夠傳達,造成了火災(zāi)搶救的最佳時間。同時這一點也能夠確保建筑電氣的安全性。
5.建筑電氣設(shè)計中經(jīng)濟性問題的分析
為了提高建筑電氣設(shè)計的經(jīng)濟性,必須重視強電環(huán)節(jié)。建筑電氣的強電主要包括高壓配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)兩部分。其中高壓配電系統(tǒng)是一個建筑工程配電的源頭,因此要提高這一部分的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在選擇合適的可靠的產(chǎn)品為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,降低了出現(xiàn)不必要故障的幾率。以免建筑用電出現(xiàn)故障。低壓配電系統(tǒng)屬于民用建筑設(shè)計的核心部分。要提高這個部分的經(jīng)濟性可以從以下幾個方面考慮。但是這個方法有一定的缺陷就是出線端出現(xiàn)故障時可能造成大面積斷電。為了確保經(jīng)濟性,要正確的選擇系數(shù),和功率因數(shù)。以上這幾個系數(shù)對于建筑電氣設(shè)計的經(jīng)濟性有很大的影響。因此在設(shè)計過程中一定要進行調(diào)查研究,對于實際情況下,一些設(shè)備的運行情況和負荷要要有一定的調(diào)查計算,最后得到一個合理的系數(shù)。
某機關(guān)辦公大樓,總面積21000m2,高60m,地面15層,地下1層,屬一類高層建筑。按甲方提出的要求,需做到方案合理、技術(shù)先進、運行可靠、滿足相關(guān)規(guī)范的要求,還要簡捷實用、便于操作、管理和維護,減少綜合投資。
2.負荷計算和估算
廣州市越秀建筑設(shè)計院主要進行本工程的一次設(shè)計,二次裝修部分由專業(yè)裝飾設(shè)計公司完成。這
就要求一次設(shè)計時預(yù)留供電電源,既要符合實際情況,又要留有發(fā)展變化的余地。本大樓內(nèi)部功能分為:一般辦公室、區(qū)領(lǐng)導(dǎo)辦公室、大會議室、展廳、大堂、多功能廳(禮堂)、信息中心(計算機中心)、通訊中心(電話總機)、制水中心、空調(diào)機房、水泵房等。
在一般辦公區(qū)按50~60W/m2考慮,在特殊辦公區(qū)按50~80W/m2考慮。對于上述特殊裝修場所,設(shè)計估算參數(shù)如下表所示。
電力負荷一般由各專業(yè)提供技術(shù)要求及負荷大小??傠娏ω摵尚栌孟禂?shù)Ks為0.75,功率因數(shù)0.8,總照明負荷需用系數(shù)Ks為0.85,功率因數(shù)0.8.
2.1三相負荷計算方法:
將三相用電設(shè)備的設(shè)備容量乘以一個需用系數(shù)Kx,得有功計算負荷,即:
Pjs=Kx•;Ps(kW)
無功計算負荷Qjs確定:
Qjs=Pis•;tgΦ(kVar)
最后,確定視在計算負荷Sjs:
Sjs=Pjs2+Qjs2(kVA)或Sjs=Pjs/cosΦ(kVA)
計算電流為:
Ijs=Pjs/3UecosΦ。(Ue三相設(shè)備的額定電壓kV)
2.2單相負荷確定:
盡量將各單相負荷逐相均勻分配,以減少不平衡。計算時,當回路中的單相負荷的總?cè)萘啃∮谠摶芈啡鄬ΨQ負荷的總?cè)萘康?5%時,全部負荷按三相對稱負荷計算,當超過15%時,應(yīng)將單相負荷換算為等效三相負荷,再同三相負荷相加,功率及電流計算公式同上。
3.10kV供電系統(tǒng)
根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045-95)9.1.1條規(guī)定,一類高層建筑中的消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、應(yīng)急照明及消防用電按一級負荷要求供電。
按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ/T16-92)3.1條規(guī)定,省部級辦公建筑的客梯電力、主要的辦公室、會議室照明屬二級負荷。本辦公大樓屬一級負荷供電,通過傳統(tǒng)的幾種供電方案比較,選定了下面的供電方案。
即由不同區(qū)域變電站引來兩路10kV電源,10kV系統(tǒng)設(shè)計為單母線分段,中間有聯(lián)絡(luò)柜,正常工作時,兩路電源同時供電,互為備用,一路電源故障時,另一路電源供全部負荷。這樣做既方便檢修又可達到供電要求。此方案表面上符合供電要求,但實際很難做到,因為,國內(nèi)各地區(qū)的大電網(wǎng)都是并網(wǎng)的,電力網(wǎng)內(nèi)的各種故障均可能引起全部電源進線同時失去電源。多年來的實際運行經(jīng)驗表明,很多電氣故障難以限制在某一范圍內(nèi)部,因此,即使設(shè)計中采用了兩路市政電源,也很難保證一級負荷的供電要求。所以,為保證一級負荷別重要的負荷,必須增設(shè)應(yīng)急電源柴油發(fā)電機作為第三備用電源。
4.220/380V配電系統(tǒng)
本建筑配電電壓為交流220/380V,聯(lián)結(jié)形式采用TN-S系統(tǒng)。
結(jié)合工程實際情況,通過負荷計算,考慮到空調(diào)用電負荷占建筑物總用電量的50%,耗電量很大。因此,空調(diào)系統(tǒng)合理的配電與控制方式,很大程度上決定了整個大樓的經(jīng)濟運行情況。設(shè)計時,選用一臺1250kVA變壓器供中央空調(diào)用電,照明及其它動力負荷。選用另一臺1250kVA變壓器,兩個供電系統(tǒng)之間采用分段母線聯(lián)絡(luò),在不使用空調(diào)的季節(jié),可將空調(diào)變壓器退出,減少變壓器功耗,達到節(jié)電效果。同時,該變壓器可作為另一臺變壓器檢修時的備用設(shè)備。
4.1照明及其它動力配電系統(tǒng)。
辦公樓的配電系統(tǒng)主要由配電變壓器、低壓主開關(guān)柜、垂直干線、各樓層的配電箱和其后的分支電路組成,變壓器低壓側(cè)出線經(jīng)低壓主開關(guān)柜中的母線接至垂直干線,1~15層照明負荷采用額定截流量為1250A的密集型母線槽做主干線,各樓層設(shè)母線插接箱,由插接箱引至各樓層總配電箱,由總箱引至各室末端配電箱。末端配電箱是按照辦公室的不同功能來分設(shè)的,目的是便于管理、檢修。地下室其它動力設(shè)備,如水泵、電梯、風機等由低壓配電屏單回路放射式配電,這些重要動力負荷要求在末端配電箱設(shè)雙電源自動轉(zhuǎn)化裝置,使供電更可靠、更安全。
4.2空調(diào)機組的配電及控制系統(tǒng)。
4.2.1空調(diào)機組的配電
從變電所低壓引一路電源至地下室機房控制中心配電屏,此段線路采用額定量為2000A的封閉式母線槽。主機、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等外部設(shè)備均采用獨立回路供電,即放射式供電方式。保證了供電的可靠性。而首層以上空調(diào)機組(指風機彎管新風機)采用樹干式配電,用一根ZR-VV3×95+1×50的電力電纜,引至電纜分接盒,由此引至樓層空調(diào)配電箱。
4.2.2空調(diào)機組的控制方式
分手動和自動兩種控制方式。手動控制時,制冷機與外部設(shè)備以及外部設(shè)備之間無電氣連鎖關(guān)系,各設(shè)備均可單獨啟動和停止,此時,制冷機由內(nèi)部保護電路進行保護,此種狀態(tài)主要是為了機組的調(diào)試和維修。自動控制時,各設(shè)備之間有連鎖關(guān)系,機組的啟動順序:冷卻塔風機—冷卻水泵—冷凍水泵—主機。停機時順序與啟動時相反,按照這個要求,設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)的二次控制回路,在火災(zāi)自動報警方面,空調(diào)系統(tǒng)與火警信號也要求有連鎖控制,當確定有火警發(fā)生時,消防值班室發(fā)出信號切斷空調(diào)機的總電源,并將開關(guān)動作信號反饋回消防控制中心。
5.采光與照明標準。
為了減少動力設(shè)備用電對照明線路電壓波動的影響,照明用電與動力用電線路盡量分開供給,本樓設(shè)有一般照明和應(yīng)急照明。
5.1辦公室照明設(shè)計
利用天然采光與人工照明相結(jié)合的方法,在天氣允許條件下,充分依靠天然采光以節(jié)約能源,當陰雨天氣時,工作面的照度不夠,則利用人工照明,按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,辦公室的一般照明照度的均勻度,按最低照度(100Lx)與平均照度之比確定,平均均勻度應(yīng)在0.7以上,最低均勻度不得低于0.3.工作面上有無眩光,是衡量采光與照明質(zhì)量的重要內(nèi)容,按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》,辦公室工作面上可以有輕微眩光。為防止天然采光產(chǎn)生的眩光,按功能要求選好采光口的方向,采用減少窗亮度和提高背景亮度,這也是控制不舒適眩光指數(shù)的有效措施。而避免人工照明所產(chǎn)生的眩光,要選好燈具,著重處理好背景亮度。搞好燈具布置,燈具布置間距宜不大于所選燈具的最大允許距離比,選用半間接型照明燈具。本方案選用格柵高光效熒光燈,從而限制了眩光,滿足了照明的照度、色溫、顯色指數(shù),達到了節(jié)能效果。
5.2應(yīng)急照明設(shè)置
地下室車庫、電梯間、樓梯間、公共通信和主要出入口等場所設(shè)應(yīng)急疏散指示照明及樓層指示燈,它們在正常及事故時均點燃。應(yīng)急疏散、樓層指示燈均自帶蓄電池。應(yīng)急供電時間不少于20分鐘。
地下室、電梯間、重要辦公室(區(qū)長、副區(qū)長)、重要會議室(常務(wù)、紀委)、大堂、禮堂、變配電房、主機房、消防控制中心、水泵房、電梯機房、電話總機、信息中心,這些場所均設(shè)應(yīng)急照明及工作照明,應(yīng)急照明分別占工作照明的25%~100%。
5.3特殊場所照明
對于有特殊要求的場所,如大樓外墻,節(jié)日彩光等設(shè)有泛光照明和特殊照明,設(shè)計時按估算負荷預(yù)留電源。
6.防雷與安全
防雷設(shè)計按二類防雷建筑物處理,利用建筑物金屬構(gòu)件作防雷裝置。屋面敷設(shè)避雷帶,共用天線用避雷針保護,利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作引下線,并利用混凝土基礎(chǔ)鋼筋作自然接地體。為防側(cè)擊雷,從30m以上,每三層設(shè)均壓環(huán),所有金屬門窗、建筑玻璃幕墻均應(yīng)與作防雷引下線的鋼筋連通。為了保證建筑物外立面的效果,所有防雷裝置均采用暗裝作法。
防雷接地、變壓器中性點接地,電氣安全接地以及其它需要接地的設(shè)備,弱電設(shè)備采用共用接地,共用接地體的接地電阻應(yīng)小于1Ω。這樣既保證了人身和設(shè)備的安全,也減少了由不合理接地引起的干擾。
一般使用中要求交流接觸器裝置結(jié)構(gòu)緊湊,使用方便,動靜觸頭的磁吹裝置良好,滅弧效果好,最好達到零飛弧,溫升小。按照滅弧方式分為空氣式和真空式,按照操動方式分為電磁式、氣動式和電磁氣動式。
接觸器額定電壓參數(shù)分為高壓和低壓,低壓一般為380V,500V,660V,1140V等。
電流按型式分為交流、直流。電流參數(shù)有額定工作電流、約定發(fā)熱電流、接通電流及分斷電流、輔助觸頭的約定發(fā)熱電流及接觸器的短時耐受電流等。一般接觸器型號參數(shù)給出的是約定發(fā)熱電流,約定發(fā)熱電流對應(yīng)的額定工作電流有好幾個。比如CJ20-63,主觸頭的額定工作電流分為63A,40A,型號參數(shù)中63指的是約定發(fā)熱電流,它和接觸器的外殼絕緣結(jié)構(gòu)有關(guān),而額定工作電流和選定的負載電流、電壓等級有關(guān)。
交流接觸器線圈按照電壓分為36、127、220、380V等。接觸器的極數(shù)分為2、3、4、5極等。輔助觸頭根據(jù)常開常閉各有幾對,根據(jù)控制需要選擇。
其他參數(shù)還有接通、分斷次數(shù)、機械壽命、電壽命、最大允許操作頻率、最大允許接線線徑以及外形尺寸和安裝尺寸等。接觸器的分類見表1
表1常用接觸器類型
使用類別代號適用典型負載舉例典型設(shè)備
AC-1無感或微感負載,電阻性負載電阻爐,加熱器等
AC-2繞線式感應(yīng)電動機的啟動、分斷起重機,壓縮機,提升機等
AC-3籠型感應(yīng)電動機的啟動、分斷風機,泵等
AC-4籠型感應(yīng)電動機的啟動、反接制動或密接通斷電動機風機,泵,機床等
AC-5a放電燈的通斷高壓氣體放電燈如汞燈、鹵素燈等
AC-5b白熾燈的通斷白熾燈
AC-6a變壓器的通斷電焊機
AC-6b電容器的通斷電容器
AC-7a家用電器和類似用途的低感負載微波爐、烘手機等
AC-7b家用的電動機負載電冰箱、洗衣機等電源通斷
AC-8a具有手動復(fù)位過載脫扣器的密封制冷壓縮機的電動機壓縮機
AC-8b具有手動復(fù)位過載脫扣器的密封制冷壓縮機的電動機壓縮機
2、交流接觸器的選用原則
接觸器作為通斷負載電源的設(shè)備,接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進行,除額定工作電壓與被控設(shè)備的額定工作電壓相同外,被控設(shè)備的負載功率、使用類別、控制方式、操作頻率、工作壽命、安裝方式、安裝尺寸以及經(jīng)濟性是選擇的依據(jù)。選用原則如下:
(1)交流接觸器的電壓等級要和負載相同,選用的接觸器類型要和負載相適應(yīng)。
(2)負載的計算電流要符合接觸器的容量等級,即計算電流小于等于接觸器的額定工作電流。接觸器的接通電流大于負載的啟動電流,分斷電流大于負載運行時分斷需要電流,負載的計算電流要考慮實際工作環(huán)境和工況,對于啟動時間長的負載,半小時峰值電流不能超過約定發(fā)熱電流。
(3)按短時的動、熱穩(wěn)定校驗。線路的三相短路電流不應(yīng)超過接觸器允許的動、熱穩(wěn)定電流,當使用接觸器斷開短路電流時,還應(yīng)校驗接觸器的分斷能力。
(4)接觸器吸引線圈的額定電壓、電流及輔助觸頭的數(shù)量、電流容量應(yīng)滿足控制回路接線要求。要考慮接在接觸器控制回路的線路長度,一般推薦的操作電壓值,接觸器要能夠在85~110%的額定電壓值下工作。如果線路過長,由于電壓降太大,接觸器線圈對合閘指令有可能不起反映;由于線路電容太大,可能對跳閘指令不起作用。
(5)根據(jù)操作次數(shù)校驗接觸器所允許的操作頻率。如果操作頻率超過規(guī)定值,額定電流應(yīng)該加大一倍。
(6)短路保護元件參數(shù)應(yīng)該和接觸器參數(shù)配合選用。選用時可參見樣本手冊,樣本手冊一般給出的是接觸器和熔斷器的配合表。
接觸器和空氣斷路器的配合要根據(jù)空氣斷路器的過載系數(shù)和短路保護電流系數(shù)來決定。接觸器的約定發(fā)熱電流應(yīng)小于空氣斷路器的過載電流,接觸器的接通、斷開電流應(yīng)小于斷路器的短路保護電流,這樣斷路器才能保護接觸器。實際中接觸器在一個電壓等級下約定發(fā)熱電流和額定工作電流比值在1~1.38之間,而斷路器的反時限過載系數(shù)參數(shù)比較多,不同類型斷路器不一樣,所以兩者間配合很難有一個標準,不能形成配合表,需要實際核算。
(7)接觸器和其它元器件的安裝距離要符合相關(guān)國標、規(guī)范,要考慮維修和走線距離。
3、不同負載下交流接觸器的選用
為了使接觸器不會發(fā)生觸頭粘連燒蝕,延長接觸器壽命,接觸器要躲過負載啟動最大電流,還要考慮到啟動時間的長短等不利因數(shù),因此要對接觸器通斷運行的負載進行分析,根據(jù)負載電氣特點和此電力系統(tǒng)的實際情況,對不同的負載啟停電流進行計算校合。
3.1控制電熱設(shè)備用交流接觸器的選用
這類設(shè)備有電阻爐、調(diào)溫設(shè)備等,其電熱元件負載中用的繞線電阻元件,接通電流可達額定電流的1.4倍,如果考慮到電源電壓升高等,電流還會變大。此類負載的電流波動范圍很小,按使用類別屬于AC-1,操作也不頻繁,選用接觸器時只要按照接觸器的額定工作電流Ith等于或大于電熱設(shè)備的工作電流1.2倍即可。
3.2控制照明設(shè)備用的接觸器的選用
照明設(shè)備的種類很多,不同類型的照明設(shè)備、啟動電流和啟動時間也不一樣。此類負載使用類別為AC-5a或AC-5b.如果啟動時間很短,可選擇其發(fā)熱電流Ith等于照明設(shè)備工作電流1.1倍。啟動時間較長以及功率因數(shù)較低,可選擇其發(fā)熱電流Ith比照明設(shè)備工作電流大一些。表2為不同照明設(shè)備用接觸器選用原則。
3.3控制電焊變壓器用接觸器的選用
當接通低壓變壓器負載時,變壓器因為二次側(cè)的電極短路而出現(xiàn)短時的陡峭大電流,在一次側(cè)出現(xiàn)較大電流,可達額定電流的15~20倍,它與變壓器的繞組布置及鐵心特性有關(guān)。當電焊機頻繁地產(chǎn)生突發(fā)性的強電流,從而使變壓器的初級側(cè)的開關(guān)承受巨大的應(yīng)力和電流,所以必須按照變壓器的額定功率下電極短路時一次側(cè)的短路電流及焊接頻率來選擇接觸器,即接通電流大于二次側(cè)短路時一次側(cè)電流。此類負載使用類別為AC-6a.
3.4電動機用接觸器的選用
電動機用接觸器根據(jù)電動機使用情況及電動機類別可分別選用AC-2~4,對于啟動電流在6倍額定電流,分斷電流為額定電流下可選用AC-3,如風機水泵等,可采用查表法及選用曲線法,根據(jù)樣本及手冊選用,不用再計算。
繞線式電動機接通電流及分斷電流都是2.5倍額定電流,一般啟動時在轉(zhuǎn)子中串入電阻以限制啟動電流,增加啟動轉(zhuǎn)矩,使用類別AC-2,可選用轉(zhuǎn)動式接觸器。
當電動機處于點動、需反向運轉(zhuǎn)及制動時,接通電流為6Ie,使用類別為AC-4,它比AC-3嚴酷的多??筛鶕?jù)使用類別AC-4下列出電流大小計算電動機的功率。公式如下:
Pe=3UeIeCOS¢η,
Ue:電動機額定電流,Ie:電動機額定電壓,COS¢:功率因數(shù),η:電動機效率。
如果允許觸頭壽命短,AC-4電流可適當加大,在很低的通斷頻率下改為AC-3類。
根據(jù)電動機保護配合的要求,堵轉(zhuǎn)電流以下電流應(yīng)該由控制電器接通和分斷。大多數(shù)Y系列電動機的堵轉(zhuǎn)電流≤7Ie,因此選擇接觸器時要考慮分、合堵轉(zhuǎn)電流。規(guī)范規(guī)定:電動機運行在AC-3下,接觸器額定電流不大于630A時,接觸器應(yīng)當能承受8倍額定電流至少10秒。
對于一般設(shè)備用電動機,工作電流小于額定電流,啟動電流雖然達到額定電流的4~7倍,但時間短,對接觸器的觸頭損傷不大,接觸器在設(shè)計時已考慮此因數(shù),一般選用觸頭容量大于電動機額定容量的1.25倍即可。對于在特殊情況下工作的電動機要根據(jù)實際工況考慮。如電動葫蘆屬于沖擊性負載,重載啟停頻繁,反接制動等,所以計算工作電流要乘以相應(yīng)倍數(shù),由于重載啟停頻繁,選用4倍電動機額定電流,通常重載下反接制動電流為啟動電流2倍,所以對于此工況要選用8倍額定電流。
3.5電容器用接觸器選用
電容器接通時電容器產(chǎn)生瞬態(tài)充電過程,出現(xiàn)很大的合閘涌流,同時伴隨著很高的電流頻率振蕩,此電流由電網(wǎng)電壓、電容器的容量和電路中的電抗決定(即與此饋電變壓器和連接導(dǎo)線有關(guān)),因此觸頭閉合過程中可能燒蝕嚴重,應(yīng)當按計算出的電容器電路中最大穩(wěn)態(tài)電流和實際電力系統(tǒng)中接通時可能產(chǎn)生的最大涌流峰值進行選擇,這樣才能保證正確安全的操作使用。
選用普通型交流接觸器要考慮接通電容器組時的涌流倍數(shù)、電網(wǎng)容量、變壓器、回路及開關(guān)設(shè)備的阻抗、并聯(lián)電容器組放電狀態(tài)以及合閘相角等,一般達到50至100額定電流,計算時比較煩瑣,可以參見文獻1.
如果電容器組沒有放電裝置,可選用帶強制泄放電阻電路的專用接觸器,如ABB公司的B25C、B275C系列。國產(chǎn)的CJ19系列切換電容器接觸器專為電容器而設(shè)計,也采用了串聯(lián)電阻抑制涌流的措施。
選用時參見樣本,而且還要考慮無功補償裝置標準中的規(guī)定。電容器投入瞬間產(chǎn)生的涌流峰值應(yīng)限制在電容器組額定電流的20倍以下(JB7113-1993低壓并聯(lián)電容器裝置規(guī)定);還應(yīng)考慮最大穩(wěn)態(tài)電流下電容器運行,電容器組運行時的諧波電壓加上高達1.1倍額定工作時的工頻過電壓,會產(chǎn)生較大的電流。電容器組電路中的設(shè)備器件應(yīng)能在額定頻率、額定正弦電壓所產(chǎn)生的均方根值不超過1.3倍額定電流下連續(xù)運行,由于實際電容器的電容值可能達到額定電容值1.1倍,故此電流可達1.43倍額定電流,因此選擇接觸器的額定發(fā)熱電流應(yīng)不小于此最大穩(wěn)態(tài)電流。
4、有特殊要求情況下交流接觸器的選用
4.1、防晃電型交流接觸器
電力系統(tǒng)由于雷擊、短路后重合閘以及單相人為短時故障接地后自動恢復(fù)等原因使供電系統(tǒng)晃電,晃電時間一般在幾秒以下。
在有連續(xù)性生產(chǎn)要求的情況下,工藝上不允許設(shè)備在電源短時中斷(晃電)就造成設(shè)備跳閘停電,可以采用新型電控設(shè)備:FS系列防晃電交流接觸器。
FS系列防晃電接觸器不依賴輔助工作電源,不依賴輔助機械裝置,具有體積小、可靠性高,它采用強力吸合裝置,雙繞組線圈,接觸器在吸合釋放時無有害抖動,避免了電網(wǎng)失壓時觸頭抖動引起的燃弧熔焊,因此減少了觸頭磨損。接觸器線圈帶有儲能機構(gòu),當晃電發(fā)生時,接觸器線圈延遲釋放,其輔助觸點延遲發(fā)出斷開的控制信號,由此躲開晃電時間,晃電時間由負載性質(zhì)和斷電長短決定,接觸器延時時間可調(diào)。
4.2、節(jié)能型交流接觸器
交流接觸器的節(jié)電是指采用各種節(jié)電技術(shù)來降低操作電磁系統(tǒng)吸持時所消耗的有功、無功功率。交流接觸器的操作電磁系統(tǒng)一般采用交流控制電源,我國現(xiàn)有63A以上交流接觸器,在吸持時所消耗的有功功率在數(shù)十瓦至幾百瓦之間,無功功率在數(shù)十乏至幾百乏之間,一般所耗有功功率鐵芯約占65~75%,短路環(huán)約占25~30%,線圈約占3~5%,所以可以將交流吸持電流改為直流吸持,或者采用機械結(jié)構(gòu)吸持、限電流吸持等方法,可以節(jié)省鐵芯及短路環(huán)中所占的大部分功率損耗,還可消除、降低噪聲,改善環(huán)境。
根據(jù)原理一般分為三大類:節(jié)電器、節(jié)點線圈、節(jié)電型交流接觸器。
電磁系統(tǒng)采用節(jié)電裝置,使電磁無噪聲及溫升低,并解決了使用節(jié)電裝置有釋放延時的缺點,如國產(chǎn)的CJ40系列。
4.3帶有附加功能的交流接觸器
電子技術(shù)的應(yīng)用可以很方便的在接觸器中增添主電路保護功能,如欠、過電壓保護,斷相保護、漏電保護等。電動機燒毀事故中,接觸器一相接觸不良的占11%,所以選擇帶有斷相保護的斷路器、接觸器等電氣器件也是十分必要的。
接觸器加輔助模塊可以滿足一些特殊要求。加機械連鎖可以構(gòu)成可逆接觸器,實現(xiàn)電動機正反可逆旋轉(zhuǎn),或者兩個接觸器加機械連鎖實現(xiàn)主電路電氣互鎖,可用于變頻器的變頻/工頻切換;加氣延時頭和輔助觸頭組可以實現(xiàn)電動機星-三角啟動;加空氣延時頭可以構(gòu)成延時接觸器。
可以選用交流接觸器的電磁線圈做電動機的低電壓保護,其控制回路宜由電動機主回路供電,如由其他電源供電,則主回路失壓時,應(yīng)自動斷開控制電源。
5、交流接觸器的安裝
筆者曾于一九九八年參觀了上海、大連等地的各類冷庫,總體上說北方冷庫大部分年代久遠,存在過剩狀況,投資建設(shè)萬噸級大規(guī)模冷庫的幾乎沒有了,而在南方,中小型冷庫即百噸、千噸級冷庫數(shù)量反而有所增長。但與國外經(jīng)濟發(fā)達國家相比,無論觀念上還是設(shè)備配置上均有很大差距。國外經(jīng)濟發(fā)達國家很少建多層冷庫,一般為單層庫,目的是為了縮短運貨時間,月臺為封閉式月臺,以防止冷藏鏈斷開,影響貨物(特別是食品)的質(zhì)量,庫房內(nèi)部自動化程度高,貨架可調(diào),制冷機組與冷間一對一設(shè)置,便于溫度控制。而在國內(nèi),由于占地限制、冷藏車規(guī)格不統(tǒng)一和國內(nèi)自控產(chǎn)品質(zhì)量較差等等因素的制約,冷庫多為多層結(jié)構(gòu)、敞開式月臺、設(shè)備以手動和半自動控制為主。以下將圍繞新出版的《冷庫設(shè)計規(guī)范》GB50072-2001(以下簡稱新規(guī)范)談?wù)勛约簩鋷祀姎庠O(shè)計的體會和一些個人的看法。
一.氨機房環(huán)境歸類
氨氣屬弱腐蝕性介質(zhì),比空氣輕,當大氣相對濕度較高時對電氣設(shè)備及管線有明顯的腐蝕。氨氣的爆炸極限為15.5%~27%。根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92中的第2.2.1條,氨機房的爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域劃分為2區(qū),另根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87中的第3.1.1條,氨機房的火災(zāi)危險性分類為乙類。因而在氨機房的設(shè)計中要考慮機房的通風和設(shè)備的防腐防爆。
二.氨機房電氣設(shè)備的布置
氨機房控制室的設(shè)置,在新規(guī)范中是作為減少工人接觸噪聲時間的措施之一,并在第4.7.4條的條文說明中指出,控制室應(yīng)視作氨機房本身的一個組成部分,筆者認為這種提法欠妥。因為新規(guī)范第7.2.2條中提到在正常運行中會產(chǎn)生火花的動力啟動控制設(shè)備不應(yīng)布置在氨機房中,按照新規(guī)范的上述解釋,這些啟動設(shè)備就必須在控制室以外的房間設(shè)置,從實際工藝操作和維護的角度上看顯然不合理,并給設(shè)計造成了困難??刂剖覒?yīng)視作氨機房不可缺少的附屬用房,它在氨機房電氣設(shè)備的防腐防爆中所起的作用不可低估,與氨機房的工藝要求也密切相關(guān),它不能簡單地歸屬于氨機房范疇,也不能獨立于氨機房而存在。
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87中第3.4.9條規(guī)定乙類廠房的分控制室可毗鄰?fù)鈮υO(shè)置,并應(yīng)用耐火極限不低于3h的非燃燒體墻與其它部分隔開,第3.2.7條及相應(yīng)條文說明中也指出氨機房的配電所為觀察設(shè)備、儀表運轉(zhuǎn)情況,允許在配電所的防火墻上設(shè)置非燃燒體的密封固定窗。筆者認為氨氣是一種具有強烈刺激性氣味的氣體,泄漏時易被發(fā)現(xiàn),一般聚集于機房上部,而機房通風狀態(tài)良好,有人值班,當機房內(nèi)設(shè)置氨氣濃度測量裝置使空氣中氨氣最高濃度不超過爆炸下限值10%時,氨機房也可劃為非爆炸危險區(qū)域(詳《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92中第2.2.2條規(guī)定)。結(jié)合上述規(guī)范規(guī)定和工藝上觀察與操作方面的要求,筆者一般將氨機房控制室設(shè)在氨機房和變配電房之間,以達到操作與配線方便的目的,室內(nèi)設(shè)有直通室外的疏散門,在控制室與氨機房之間的防火墻上設(shè)置非燃燒體的密封固定觀察窗以及開向氨機房的帶自閉器的防火門。氨機房內(nèi)除必須就地安裝的電氣設(shè)備(如照明燈具、液位計、壓力表、斷水繼電器和氨機緊急停車按鈕)外,其余動力控制啟動設(shè)備、燈具開關(guān)、呼叫設(shè)備及銅接點易受氨氣腐蝕的溫度遙測、記錄儀表等均設(shè)在控制室內(nèi)。這樣既便于設(shè)備維護,也滿足了工藝對氨機房操作上的要求。
三.負荷等級
新規(guī)范考慮到降低停電時的經(jīng)濟損失,對于公稱體積超過2500m3的冷庫均要求按二級負荷供電,自備電源必須滿足冷庫保溫的需要。氨機房防爆事故排風機、電梯、消防水泵等等均歸屬于冷庫的二級負荷。且電梯與消防水泵不應(yīng)與其它負荷共用同一路電源。此外還規(guī)定,當冷庫采用雙電源供電時,消防水泵應(yīng)雙路供電,末端自投,在這點上筆者有不同看法。
冷庫常采用自備發(fā)電機作為二級負荷的備用電源。根據(jù)供電部門的規(guī)定,由供電局單一電源供電,另有自備發(fā)電機作為備用電源者,均稱為雙電源用戶。因此,采用自備發(fā)電機作為備用電源的冷庫,消防泵均得采用末端電源自投,盡管提高了消防泵供電線路的可靠性,但對于電源末端互投量不多的冷庫工程,既增加了配電系統(tǒng)的復(fù)雜程度,也造成配電回路、配電設(shè)備及建筑面積上的浪費。
冷庫由于種種客觀因素的限制,一般不超過24米,為單、多層工業(yè)建筑,冷庫內(nèi)不存在一級負荷。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-92以及《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87中的相應(yīng)規(guī)定及條文說明,對這類型建筑的消防用電設(shè)備僅要求采用單獨的供電回路,自成體系,當火災(zāi)發(fā)生時切斷生產(chǎn)、生活用電后,仍能保證消防用電。所以本人認為,冷庫消防水泵采用單獨回路供電就可以了。新規(guī)范在這點上并未作詳細解釋,也許編制者有其它方面的考慮。
四.冷庫照明及線路敷設(shè)
冷庫建筑與其它建筑的不同主要體現(xiàn)在設(shè)備房和冷間,設(shè)備房是冷庫的中樞。停電保溫時除一部分氨機停機外,其余設(shè)備幾乎都處于運行投入狀態(tài),所以設(shè)備房照明應(yīng)按二級負荷考慮。而且設(shè)備房在停電時要進行倒閘操作和閥門操作,需適當設(shè)置自帶電池的燈具,應(yīng)急時間不少于30min。氨機房層高較高,照度為50~75Lx,新規(guī)范要求采用防爆熒光燈,操作平臺處可選擇防爆白熾燈。氨機房內(nèi)照明線路采用截面不小于1.5m2的銅芯絕緣電線,根據(jù)以往腐蝕性環(huán)境中線路敷設(shè)經(jīng)驗,一般不采用暗配線,而是穿鋼管明敷,這樣便于管線維護。
冷庫冷間低溫潮濕,照度要求不低于20LX,采用防潮型白熾燈具,外殼防護等級為IP54。由于目前國內(nèi)冷庫冷間內(nèi)自動化程度不高,工作人員在融霜及堆貨時有觸及燈具的可能,為了提高人身安全,也為了不影響貨物的質(zhì)量,冷間內(nèi)燈具必須加防護罩,且應(yīng)布置在頂排管的兩側(cè)。冷間內(nèi)燈具控制開關(guān)集中裝于該冷間門外遠離門口的干燥場所,以避開進出貨時內(nèi)外空氣冷熱交換而產(chǎn)生的凝水。由于橡皮絕緣電線電纜耐低溫性能好,溫度低于0℃的冷間內(nèi)電氣線路必須采用銅芯耐低溫橡皮絕緣電纜明敷,濕度高于0℃的冷間,如果線路明敷設(shè),可采用銅芯全塑電纜,如果穿管暗敷,必須采用銅芯橡皮絕緣電線,穿線管兩端要密封。
五.SELV回路在冷庫中的應(yīng)用
冷庫冷間與一般的潮濕環(huán)境不同,溫度低于0℃的冷間,內(nèi)部金屬構(gòu)件如頂排管、支架等等容易結(jié)霜,溫度高于0℃的冷間由于貯存品種的要求往往濕度較高容易凝水,而且還不能完全保證工人工作時不觸及燈具,所以這種場所應(yīng)屬于有特殊觸電危險的用電場所。新規(guī)范參照《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標準》GB50034中第7.0.2條規(guī)定冷間內(nèi)燈具安裝高度等于或低于2.2米時,應(yīng)采用AC24V安全電壓(SELV)供電,筆者還是建議這種場所照明均采用AC24V電壓供電為妥。
SELV回路IEC標準中對它的全稱尚無定論,這里暫且稱為安全特低電壓回路,它是電源隔離回路中的一種。電源隔離常用在電擊危險性大的潮濕場所,與IT系統(tǒng)相似,易混淆。它與IT系統(tǒng)不同之處主要在于回路中設(shè)備的外殼不接地,其原因有二,一是為了減少觸電機會(如圖一),設(shè)備接地后假如回路中有一相碰殼,這時只要操作人員無意中接觸到另一相就會造成觸電;二是為了避免高電位的引入。電源隔離回路僅要求在有多臺設(shè)備時設(shè)備之間作不接地的等電位聯(lián)結(jié),以防止兩臺設(shè)備不同相碰殼時造成的觸電危險。由于電源隔離回路不要求保證供電的不間斷,故也不必像IT系統(tǒng)那樣裝設(shè)絕緣監(jiān)察器。在我國,電氣產(chǎn)品的額定值在干燥場所規(guī)定為36V,潮濕場所為24V,水下為12V及6V,所以像冷庫冷間這樣的場所采用24伏電壓供電是十分必要的。
新規(guī)范中將采用的24V電壓稱為安全電壓,既然是安全電壓,其電源(包括變壓器)就必須符合安全電源的要求。只有采用雙重絕緣或有接地金屬屏蔽層的安全變壓器,才能符合安全電源的要求,這在《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-92中第14.3.9條已有規(guī)定,同時還必須滿足第14.3.5要求,即SELV回路及回路上設(shè)備外露可導(dǎo)電部分禁止直接或間接接地,這點上與新規(guī)范中規(guī)定的燈具金屬外殼均應(yīng)接保護線(PE線)有矛盾。
采用SELV回路,除要求采用防直接接觸帶電體的保護措施外,還要求回路和用電設(shè)備導(dǎo)電外殼與有接地設(shè)備及金屬構(gòu)件之間的絕緣性能要好,在冷庫冷間這樣的特殊環(huán)境中要做到比較困難。這問題還有待解決。目前,也有些地方采用普通變壓器以獲得50V以下的電壓,但這種回路已不能稱為安全超低壓回路,可以看成是“功能性超低壓回路”,在IEC標準中,將它稱為PELV回路。它需要采用其它措施來保證用電安全(如圖二),它要求變壓器二次側(cè)應(yīng)進行接地,且一次側(cè)應(yīng)裝設(shè)具有自動切斷電源的保護,這樣當回路中一相碰殼時會形成短路,由一次側(cè)保護電器切斷電源。在實際運用中,筆者還是認為冷間內(nèi)采用功能性超低壓供電比較容易實現(xiàn),應(yīng)該是可行的,但是這與新規(guī)范要求不一致。
六.其它
1.冷庫的呼叫系統(tǒng)
冷庫的呼叫系統(tǒng)是為了防止人員被誤關(guān)在冷間內(nèi)而設(shè)置的,其控制原理包括呼叫、呼叫確認、呼叫回應(yīng)和呼叫解除幾個部分,由于篇幅所限,就不多做說明。新規(guī)范中沒有要求冷庫必需裝設(shè)呼叫系統(tǒng)。由于現(xiàn)在的冷藏門有較大改進,在庫內(nèi)可以方便地將門開啟,因而設(shè)計人員可根據(jù)需要進行設(shè)計。但如果有安裝呼叫系統(tǒng),冷間內(nèi)門上方要設(shè)置常明燈。
2.貨梯電源
即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風量,也就是舒適衛(wèi)生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。
1.2考慮實際經(jīng)濟效益
節(jié)能應(yīng)考慮實際經(jīng)濟效益,不能因為節(jié)能而過高地消耗投資,增加運行費用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資,能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用進行回收。
1.3節(jié)省無謂消耗的能量
節(jié)能的著眼點,應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的,再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗,而量大面廣的照明容量,宜采用先進技術(shù)使其能耗降低。因此,高層建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的原則。
2.高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的措施
2.1變電所位置的選擇
高層建筑因為樓層多,負荷分散,為保證配電干線最大電壓降不超過允許值,減少電能損耗,變配電室的位置選擇十分重要,一般變電所的位置有以下幾種設(shè)置方式:
1)將變壓器設(shè)在地下室或輔助建筑物內(nèi);
2)在地下室內(nèi)和最高層設(shè)置變壓器;
3)分別在地下室、最高層和中間層設(shè)置變壓器;
4)僅在中間層設(shè)置變壓器;
5)主變壓器分設(shè)在底層與上部各層。
究竟采用何種方式,除了考慮經(jīng)濟、設(shè)備條件和施工方便等因素外,還要考慮經(jīng)營和管理因素。
2.2變壓器設(shè)備的選擇
變壓器設(shè)備的選擇,重點考慮減少變壓器的有功功率損耗。變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的,如S9、SL9及SC8等型號的油浸變壓器或干式變壓器,它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片,由于“取向”處理,使矽鋼片的磁場方向接近一致,以減少鐵芯的渦流損耗;450傾斜接縫結(jié)構(gòu),使接縫密合性好,以減少漏磁損耗。
為減小變壓器損耗,當容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數(shù),選用大容量的變壓器。例如需要裝機容量為2000kVA,可選2臺1000kVA,而不選4臺500kVA,因為選用前者可節(jié)能。在變壓器設(shè)備選擇中。能掌握好上述二點要求。即滿足了節(jié)約能源、經(jīng)濟合理的原則/
2.3導(dǎo)線截面的合理確定
線路上的電流是不能改變的,要減少線路損耗,只有減小線路電阻。線路電阻與電導(dǎo)成正比,與線路截面成反比,與線路長度成正比,因此減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手:
1)應(yīng)選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳,但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此,在負荷較大的高層建筑中宜采用銅導(dǎo)線。
2)減小導(dǎo)線長度。首先,線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長度;其次,低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線,以減少來回線路上的電能損失;第三,低壓配電室應(yīng)*近豎,而且由低壓配電室提供給每個豎井的干線,不至于產(chǎn)生支線沿著干線倒送的現(xiàn)象。亦即低壓配電室與豎井位置的布局上應(yīng)使線路都分向前送,盡可能減少回頭輸送電能的支線。
3)增大導(dǎo)線截面。首先,對于比較長的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護的配合及電壓損失所選定的截面,再加大一級導(dǎo)線截面,所增加的費用為M,由于節(jié)約能耗而減少的年運行費用為m,則M/m為回收年限,若回收年限為幾個月或一、二年,則應(yīng)加大一級導(dǎo)線截面。一般導(dǎo)線截面小于70mm2,線路長度超過100m的增加一級導(dǎo)線截面比較容易實現(xiàn)上述條件。其次,利用某些季節(jié)性負荷的線路,這些用戶不用時,可提供給常期用戶作供電線路使用,以減少線路和電阻。
在設(shè)計中,認真落實上述三條措施,就可減少線路上的能量損耗,達到線路節(jié)能的目的。
2.4提高系統(tǒng)的功率因數(shù)
提高系統(tǒng)的功率因數(shù),減少無功在線路上傳輸,以達到節(jié)能的目的。前項RP2/UL2為線路上傳輸有功功率而引起的功率損耗,后項RQ2/UL2為線路上傳輸無功功率而引起的功率損耗。有功功率是滿足建筑物功能所必須的,因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備,如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會產(chǎn)生滯后的無功,需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消,這樣超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備,在線路上就產(chǎn)生了有功損耗,而這部分損耗是可以改變的。
2.5電動機在運行過程中的節(jié)能
在高層建筑電氣中的電動機都是與暖通、水道、建筑等工種的設(shè)備相配套,由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)。因此,其節(jié)能措施只能貫徹在運行過程中,除了上述的用就地補償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外,還應(yīng)減少電機輕載和空載運行。因為,在這種情況下,電機的效率是很低的,消耗的電能并不與負載的下降成正比。
2.6照明部分的節(jié)能
因為在高層建筑中照明用量大而面廣,因此,照明節(jié)能的潛力很大,應(yīng)著重從下列幾方面著手:
1)采用高效光源。白熾燈過去用得最廣泛,因為它便宜,安裝維護簡單,它致命的弱點是發(fā)光率太低。因此,目前常被各種發(fā)光率高,光色好,顯色性能優(yōu)異的新光源取代。
2)盡量利用自然采光,*近室外部分的建筑面積,應(yīng)將門窗開大,采用透光率較好的玻璃門窗,以達到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的這部分照明,可采用按照度標準檢測現(xiàn)場照度,進行燈光自動調(diào)節(jié)。
3)對氣體放電燈,采用燈光無級自動調(diào)節(jié),即調(diào)節(jié)燈絲從而達到調(diào)光的目的。但其代價太高,在工作照明中采用這種調(diào)光方案是不可取的。
隨著社會的進步和人類生活水平的提高,住宅的作用越來越重要,并且隨著我國住房制度的改革,住房將全部作為商品推向市場。作為商品的住宅,其質(zhì)量以及其布局是否合理將直接影響住戶的使用和開發(fā)商的利益,因此住宅的設(shè)計也就更應(yīng)引起設(shè)計人員的注意。
二、每戶住宅內(nèi)計算負荷的確定及電度表、主開關(guān)、進戶導(dǎo)線的確定:
“計算負荷”是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個假定負荷,“計算負荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實際變動負荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。因為我們所選用的導(dǎo)線達到穩(wěn)定溫升的時間為:30分鐘,故只有持續(xù)時間在30分鐘以上的負荷值,才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升。我們將一年中最大需用電力設(shè)定為:Pj1。根據(jù)歷史資料,一年中最大需用電力一般出現(xiàn)在夏季的7、8、9月份。再依據(jù)人們的生活習慣,在滿足人們最大限度方便的前提下,可能同時使用的電器設(shè)備有:燈具…200W,音響…300W,冰柜…200W,空調(diào)…1300W,電冰箱…150W,微波爐或電飯煲…1000W,電視機…90W,飲水機(臺式制冷)…100W,抽油煙機…50W,洗衣機…200W,其它未知設(shè)備(我們假定一個“功率因子”)…500W。
根據(jù)所列設(shè)備容量可知,能夠同時使用的設(shè)備容量為:4090W。
我們可以采用“負荷分析法”來確定住宅的需用系數(shù):
由上面分析可知:Pj1=4.09kW;Pe=17.35kW
故可得:Kx1=Pj1/Pe=4.09/17.35=0.2357,取Kx=0.24
則:Pj=PexKx=17.35x0.24=4.164kW,取Pj=4.2kW
隨著國家對節(jié)約能源的宣傳,人們的節(jié)電意識會明顯增強。根據(jù)人們生活水平的現(xiàn)狀,該容量在10-15年內(nèi)不會突破。也許會有少數(shù)住戶在使用時偶而會出現(xiàn)負荷過大開關(guān)跳闡的情況,從而限制了其過負荷的情況。這雖然會給住戶帶來一點麻煩,但總的算起來我們沒有必要為了滿足偶而出現(xiàn)的大負荷用電而將整個住宅設(shè)計的標準提高,與之比較起來顯然很不合算,因此我們將負荷定為4.2kW考慮的是一種普遍現(xiàn)象,是能夠滿足大多數(shù)人的需要的。如果偶爾遇到過大的負荷,只要切除一部分用電設(shè)備就可以了,況且該種情況并不多見。
對于普通的居民來說,三居室是可以滿足使用的,也是當今住宅的一種主流,雖然四居室和兩居室的面積與三居室的面積有區(qū)別,但用電設(shè)備并不一定相差太大,故不一一區(qū)別,全以此類推計算,對于高級公寓和別墅的容量應(yīng)根據(jù)情況適當增加,取6-10kW。
我們可以看到家用電器的功率因數(shù)為:0.6-1,故我們可以將總的功率因數(shù)設(shè)定為:0.8,則計算電流為:23.86A,因此,主進線開關(guān)的整定值可以定為25A。根據(jù)計算電流值和開關(guān)整定值可以選定進戶線為:3x(BV-500-1x6),電度表為:10(40)A。
三、住宅支線回路的劃分:
前面我們將住宅的計算負荷以及電度表、主開關(guān)和進戶線規(guī)格進行了討論,下面我們來討論一下各支線回路的情況。
目前,我們設(shè)計的住宅中的電氣管線有:照明、插座、空調(diào)、電視、電話,有的還提議將廚房、衛(wèi)生間的插座再單設(shè)管線,這樣就共有七路管線進入居室,其中這七路管線中除照明是在頂板敷設(shè)外,其余管線均敷設(shè)在地面墊層內(nèi),彼此交叉是不可避免的(地面墊層內(nèi)管線彼此交叉的現(xiàn)象在施工中屢次發(fā)生),并且有的管線(如空調(diào))往往是長距離的敷設(shè),且每年中空調(diào)的利用大數(shù)并不是太多,尤其是北方地區(qū)均裝有暖氣,空調(diào)只是在夏季的三個月中可以使用,其它的時間均處于閑置狀態(tài),無形中就造成了浪費。同時居室中照明的用電時間是最長的,但同其它家用電器比較起來其容量卻是較小的一部分,并且隨著節(jié)能型燈具的開發(fā)及推廣,照明支路的負荷越來越??;同時一直沿用下來的設(shè)計中燈具回路沒有保護接地(按規(guī)定,只有燈具高度小于2.4米時才加裝保護線,但在實際執(zhí)行中不加保護線的也大有人在);另外一點也必須引起我們的重視,那就是隨著住房制度的改革,人們對房子的更換時間會相對較長,有些可能一套三居室要住十幾年甚至幾十年,故對房子的裝修是不可避免的。雖然我們在設(shè)計中已經(jīng)根據(jù)建筑專業(yè)提供的家具布置圖來布置電器設(shè)備插座,但是在實際的使用中,有相當一部分并不符合住戶的使用要求。每個人有每個人的審美觀,每個住戶對自己居室的布置有自己的一套方案,從而對自己的房子就要進行二次裝修改造,這必將會造成線路混亂,有些時候,我們沒有設(shè)計插座的地方住戶卻需要,有些在裝修過程中就直接由頂部的燈具引接插座,使插座沒有接地保護,造成事故隱患,況且裝修中有些住戶需要安裝壁燈來美化居室,有些安裝高度低于2.4米,由于照明回路沒有接地保護也就留下了事故隱患,因此在照明回路中增加保護地線也是必要的。
下面我們再來關(guān)注一下每間房間里可能擁有的電器設(shè)備;臥室:燈具,電視,空調(diào),計算機,醫(yī)療器械等;起居室:燈具,電視,音響,飲水機,空調(diào),醫(yī)療器械等;廚房:燈具,排煙機,冰箱,電飯煲,微波爐等;衛(wèi)生間:燈具,排氣扇,洗衣機,電熱水器,電吹風,衛(wèi)生設(shè)備;(上面房間的電器設(shè)備只是按人們現(xiàn)在的生活狀況大致列舉一下)通過上面的分析我們可以看出,容量較大的電器大致平均分布于每一個房間,因此我們可以將住宅的支路分配作一些相應(yīng)的調(diào)整。
即將住宅內(nèi)的支路管線按功能區(qū)設(shè)置,并且每一支路均裝設(shè)漏電保護器,同一功能區(qū)內(nèi)的所有電器均接于該功能區(qū)內(nèi)的支路上。以一套三居室的閉職單元為例,其所需的回路數(shù)為:南面兩臥室;起居室;廚房和北小臥室;衛(wèi)生間。在劃分功能區(qū)時我們也可以承接重墻來劃分,因為居民在裝修時承重墻是不能動的,而非承重墻有可能被拆掉,這樣就可以保證住戶在同一功能內(nèi)隨意改裝,對其它功能區(qū)均無影響。按功能區(qū)劃分支路有以下優(yōu)點:
1、每一支路的所有電器均在漏電保護范圍之內(nèi),用電更安全;
2、可以采用頂板布線,避免地面墊層敷設(shè)中的管路交叉;
3、方便住戶將來的改造;
4、可以減少管線的用量,避免浪費;
我們的設(shè)計不僅要保證住戶的用電安全,更應(yīng)當為住戶提供更大的方便,有時安全與方便會互相制約,我們往往會側(cè)重考慮用電的安全性而將方便用戶的概念淡化了,而按功能區(qū)劃分支路管線則很好地將兩者結(jié)合起來。如果面積增大可以考慮適當增加分支回路。
四、配電箱的布置
我們在住宅電氣的設(shè)計中,通常是將兩戶(普通多層住宅)的戶表箱置于樓梯間,而隨著每戶配電線路的增加,必然造成樓梯間管線增多,給施工帶來麻煩,因此我們可以考慮在戶表箱內(nèi)只放置電度表、燃氣和冷熱水的室外計量表,將每戶的分支回路開關(guān)置于戶內(nèi)配電箱,戶內(nèi)配電箱安裝于室內(nèi)易操作的地方。這樣做首先是可以將集中于樓梯間的管線分散來布置;其次是可以使入戶的管線簡單,其余的管線則完全在室內(nèi)布置;再次是為住戶的操作帶來方便。二表出戶的問題已經(jīng)提出了很久,并且已經(jīng)有產(chǎn)品投入市場,有的住宅小區(qū)已經(jīng)使用,只是質(zhì)量和技術(shù)還有待于提高。我們在設(shè)計中可以考慮在冷熱水表和煤氣表對應(yīng)位置的墻上預(yù)留86型接線盒,然后再預(yù)埋管線至室外戶表箱,如果用戶需要安裝只要接上線就可以了。
五、室內(nèi)燈具、插座及開關(guān)的布置
燈具、開關(guān)的布置:燈具、開關(guān)基本上按傳統(tǒng)的布置方法,但有條件的地方應(yīng)設(shè)置夜燈,起居室的開關(guān)采用雙位單控開關(guān)或采用調(diào)光開關(guān)。
插座的布置:插座在住宅中起著非常重要的作用,我們通常布置插座是參照建筑專業(yè)提供的家具布置圖,但是,將來的住戶并不一定按照建筑師給他安排的方案來布置家具,因此,有些插座設(shè)計時是合理的,而使用時卻很不方便。筆者認為我們不要單以建筑專業(yè)提供的圖紙來安排插座,而是盡量的多安排一些插座,由于現(xiàn)在插座的價格相對來說比較便宜,總的造價增加不了太多,卻給住戶帶來了很大的方便。同時住宅內(nèi)的插座應(yīng)全部設(shè)置為安全型二眼三眼插座,在比較潮濕的地方應(yīng)加上防潮蓋。
①臥室:臥室除有窗戶外的三面墻上均設(shè)置插座,插座距地0.3米。在有窗的墻上距地2.3米設(shè)置空調(diào)插座。在陽臺上距地1.8米設(shè)置一插座。
②起居室:起居室是電器布置較多的地方,并且也是人們活動較多的地方,我們所設(shè)計的插座往往被沙發(fā)或其它的家具擋住,故起居室中應(yīng)在每一面墻上均設(shè)置插座,在面積較大的墻上應(yīng)設(shè)置兩組插座。
③廚房:應(yīng)設(shè)置冰箱插座(距地1.8米)、抽油煙機插座(距地1.8米)、燃氣熱水器排氣扇插座(帶開關(guān)距地1.8米)、電飯煲插座(帶開關(guān)距地1.0米)、其中燃氣熱水器排氣扇插座為以前未考慮到的均加裝防潮蓋。
④衛(wèi)生間:應(yīng)設(shè)置洗衣機插座(帶開關(guān)距地18米)、鏡箱插座(距地1.8米)、視情況安裝電熱水器插座(帶開關(guān)距地1.8米)。均加裝防潮蓋。
六、電視、電話出線口的設(shè)置
伴隨電視技術(shù)的發(fā)展和光纖的使用,其進入家庭已經(jīng)非常普遍,并且現(xiàn)在一臺電視已經(jīng)不能滿足需要,有的家庭有兩臺或三臺電視,而且現(xiàn)在圖文電視也已經(jīng)開始進入家庭,因此在起居室及每個臥室均應(yīng)設(shè)置電視出線口。
電話已經(jīng)成了人們生活中不可缺少的一部分,現(xiàn)在一般的家庭需要1~2部電話,并且每個房間均要設(shè)置電話。因為住宅電話為同一個號,住戶一般需要自己并機,因此我們應(yīng)將電話線引入居室后,再分引至各個房間的電話出線口,由用戶自己來完成內(nèi)部電話的連接。同時在工程設(shè)計中每戶預(yù)留兩對電話線。
七、保安系統(tǒng)
保安系統(tǒng)一般包括:門禁系統(tǒng)和安全報警系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)又分為:來訪應(yīng)答系統(tǒng)和電子鎖系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)目前正逐漸的被大家接受和使用,并且生產(chǎn)的廠家也已經(jīng)很多,但產(chǎn)品基本上大同小異。設(shè)計中可以同甲方協(xié)商來確定是否安裝,同時我們可以參照廠家樣本預(yù)留出管路以備將來安裝。
2民用電氣管線結(jié)構(gòu)分析
在建筑施工過程中,電氣管線的埋設(shè)是極其重要的組成部分,由于現(xiàn)代民用建筑電氣要求較為復(fù)雜,功能較為齊全,因而在電氣管線的安裝鋪設(shè)上就特別復(fù)雜,尤其是管線的平面布置,而墻體中的垂直管線以及樓板中所埋設(shè)的管線都會對結(jié)構(gòu)造成影響,具體分析如下:
2.1承重墻中的管線埋設(shè)
當在混凝土剪力墻以及柱體中埋設(shè)管線時,埋設(shè)方法較為簡便,只需要用鋼管代替套管即可,同時利用結(jié)構(gòu)鋼筋進行固定,目的在于防止鋼管在振搗過程中發(fā)生位移。電氣管線直徑不大,因而不會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生太大的影響,可以靈活的進行位置調(diào)整,但是若埋設(shè)位置為砌體墻,那么在埋設(shè)方式上就會相對復(fù)雜些,這也是民用建筑電氣安裝工程最重要的內(nèi)容。
2.2填充墻中的管線埋設(shè)
在混凝土結(jié)構(gòu)中,填充墻無需承擔額外的重量,其負重僅僅是墻體自身的重量,在進行填充墻的砌筑中往往會使用加氣混凝土材料、空心砌塊以及粉煤灰混合的混凝土的材料,這類材料具有低強度、質(zhì)量輕的特征,即便是發(fā)生破壞,也不會對民用建筑結(jié)構(gòu)主體造成損害。在填充墻中進行管線的預(yù)埋,僅僅需要對抗裂進行考慮,隔聲也是填充墻預(yù)埋的一個原因,另外需要注意的是,在管線埋設(shè)時,開槽深度應(yīng)當小于墻體厚度的一半。
2.3水平管線的埋設(shè)
這里主要指在樓板中的管線埋設(shè),在樓蓋中的裝配埋設(shè)主要有在雙向應(yīng)力大樓板中的埋設(shè)以及預(yù)應(yīng)力空心板的埋設(shè),這些結(jié)構(gòu)往往需要進行預(yù)制,采用最多的便是預(yù)應(yīng)力空心板。在預(yù)制樓板中進行管線的埋設(shè)首先需要向?qū)I(yè)機構(gòu)進行預(yù)制板結(jié)構(gòu)的了解,使得管線在進行埋設(shè)的過程中能夠依照材料中的圓孔或者縫隙進行布置。另外需要注意,在預(yù)制板圓孔中進行管線的埋設(shè)過程中,必須將引出鑿孔同板材的主筋位置錯開。另外對管線在板材縫隙中進行布置時需要注意,通常板縫的寬度在25mm左右,預(yù)埋管線的設(shè)置會令灌縫無法達到密實的程度,因而同結(jié)構(gòu)施工方商量后,可以加大板縫至35mm左右,并在縫中加裝鋼筋對密實度問題予以解決。
3民用建筑電氣設(shè)計中的強電和弱電
在民用建筑電氣設(shè)計中,由于設(shè)計的要求較為嚴格,因而針對設(shè)計往往過于注重質(zhì)量和技術(shù)使用,而沒有注重經(jīng)濟性,這就使得很多電氣設(shè)備在設(shè)計施工的初始階段便出現(xiàn)了很大程度的投資浪費。而民用電氣設(shè)計不但在技術(shù)和質(zhì)量上有所要求,同時也要求具有經(jīng)濟性,即在設(shè)備的投資初期,其運行費用能夠具有經(jīng)濟合理性。在當前的電氣設(shè)計之初,設(shè)計主要分為強電和弱電兩方面,下面進行討論分析。
3.1監(jiān)控技術(shù)
監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)開始被廣泛的應(yīng)用在民用建筑中,而監(jiān)控技術(shù)在上世紀八十年代還采用了計算機集中監(jiān)控模式,但是這種模式下的監(jiān)控不具有可靠性,同時運行速度也相對較為緩慢,到了九十年代后期,這種方式已經(jīng)開始被集散式的控制模式所取代,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及計算機技術(shù)的進步,網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展使得民用建筑的監(jiān)控技術(shù)得到了進一步的發(fā)展。
3.2布線技術(shù)
綜合布線是民用建筑智能化的主要依據(jù),采用的是建筑中的數(shù)據(jù)、語音以及多媒體通訊基礎(chǔ)平臺,自從該項技術(shù)進入我國市場以后,由于該項技術(shù)的優(yōu)異的性能,給國內(nèi)的智能化民用建筑市場帶來了一種新理念、新技術(shù),并立即在建筑行業(yè)引起了巨大的反響,被各類智能建筑所廣泛采用。也進一步推進了民用建筑的發(fā)展,是當前民用建筑電氣設(shè)計以及施工的重點發(fā)展方向。
3.3安全防范技術(shù)
安保是民用建筑所注重的基礎(chǔ)內(nèi)容之一,安防系統(tǒng)從最初的各個子系統(tǒng)相互獨立,發(fā)展到現(xiàn)在,各個子系統(tǒng)之間已經(jīng)聯(lián)系緊密、配合默契,極大的提高了安全防范的嚴密性、可靠性以及實時性,為人們的工作、學習以及生活提供了安全保障。
1.1采用高效節(jié)能光源
白熾燈過去用得最廣泛,因為它價格低廉,安裝維護簡單,它的致命弱點是發(fā)光效率太低,因此,目前常被各種發(fā)光效率高、光色好,顯色性能優(yōu)異的新光源代替。低壓鈉燈和高壓鈉燈的發(fā)光效率高,但由于色溫低,顏色偏暖,顯色指數(shù)在40~60之間,顏色失真度大,只能用在路燈或廣場照明顯色指數(shù)在60的高顯色性鈉燈可與汞燈組成混光照明燈,用于工廠或體育館的照明。發(fā)光效率很高的金屬鹵化物燈,三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈,由于色溫范圍廣,3200K~4000K,光色選擇性好,顯色指數(shù)又高,可達80~95,顏色失真度小,尤其金屬鹵化物燈對人的皮膚顯色性特別好,因此廣泛用于商場、展廳、車站的候車室,航空港的候機樓以及舞臺的燈光照明。熒光燈是大范圍照明所普遍采用的光源。因其發(fā)光效率高、顯色性好是一種冷光源,而與之配套的電感鎮(zhèn)流器(如40W熒光燈)所消耗的功率竟有8W之多,而且對電壓要求高,質(zhì)量稍差的電感鎮(zhèn)流器噪音大,功率因數(shù)只有0.5,所以在大量采用熒光燈的場所,如果不配置電容補償器,就使得配電設(shè)備的效率降低。而電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器節(jié)能20%,功率因數(shù)達0.9以上。其節(jié)約的電能是相當可觀的。但在選擇電子鎮(zhèn)流器時,要注意產(chǎn)品的性能,有的產(chǎn)品為了降低造價取消防電磁干擾濾波器;降低諧波含量修正電路及軟啟動電路,看似售價低,若大量集中使用這種產(chǎn)品,會造成相互之間由于浪涌電流的沖擊,燒壞器件。而諧波含量不合要求,會造成中性線過熱引起火災(zāi)。因此絕不能選用功能不完善的產(chǎn)品,否則,達不到節(jié)能的效果,還增加了投資。
1.2電路控制方式節(jié)電
對于長期需要開停,但又要按人流的多少自動調(diào)整照度的場合,在增加投資不多的情況下,對熒光燈可利用調(diào)電后的方式,固定幾級調(diào)節(jié),如北京地鐵采用澳大利亞的調(diào)光設(shè)備就是如此。對于住宅樓、辦公樓等公共樓梯間、樓道等應(yīng)采用光感應(yīng)延時開關(guān),這不僅節(jié)約了電能,而且大大延長了燈泡的壽命。實踐證明,住宅樓梯間燈采用了以上開關(guān)后,更換燈泡的周期大大延長,而且燈泡容量受開關(guān)的控制也不會過大,杜絕了以往樓梯間使用大容量燈泡晝夜長明的浪費現(xiàn)象。
2.電力變壓器的正確選擇
變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb為變壓器的有功損耗,P0為變壓器的空載損耗,Pk為變壓器的有載損耗,B為變壓器的負載率。P0又稱鐵損,它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸變壓器及干式變壓器。Pk
是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的線損,它決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,與負載率B的平方成正比。當B=50%時變壓器的能耗最小。此時,僅僅是為了節(jié)能而沒有考慮經(jīng)濟價值。其實變壓器實際運行的負荷率是很不均勻的,根據(jù)《變壓器允許過負荷系數(shù)的負荷率最大負荷持續(xù)時間關(guān)系曲線》可求得變壓器的過負荷系數(shù),所以在確定變壓器容量時,可按80%的負荷率選擇。若變壓器選擇容量過大,長期低于經(jīng)濟運行的負荷率,會造成有功損耗的上升,因為其鐵損并沒有減少。相反,容量過大,鐵損增大。為減小變壓器損耗,當容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數(shù),選用大容量的變壓器。例如需裝機容量為2000kVA,可選二臺1000kVA,不選4臺500kVA。
3.減少線路上的電能損耗
低壓線路截面選擇的一般原則是按發(fā)熱條件、機械強度、電壓損失,并按熱穩(wěn)定校核其最小截面,當線路較長時,電壓損失較大,這時主要依*電壓損失的計算選擇截面。因為線路上的電流是不能改變的,要減少線路的損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=LSQ,即與線路電阻電導(dǎo)率Q成正比,與線路截面積S成反比,與線路的長度成正比。因此,減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面考慮。
(1)應(yīng)選用電導(dǎo)率Q較小的材質(zhì)作導(dǎo)線,一般選擇銅芯線。
(2)減小導(dǎo)線的長度,首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導(dǎo)線長度;其次低壓線路應(yīng)不走或少走回頭路,以減少來回線路上的電能損失;第三,變壓器盡量接近負荷中心,以減少供電距離。
(3)適當增大導(dǎo)線的截面,對于比較長的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護的配合及電壓損失所選定的截面外,可適當再加大一級導(dǎo)線的截面,這樣可以延長導(dǎo)線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災(zāi)危險,而且提高了供電質(zhì)量,并為負荷的發(fā)展留有余地。
4.提高系統(tǒng)的功率因數(shù)
線路上傳輸?shù)墓β史譃橛泄β屎蜔o功功率,有功功率是滿足建筑物功能所必需的,因此是不可變的,系統(tǒng)中的用電設(shè)備如電動機、變壓器、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會產(chǎn)生滯后的無功,這就需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消,這時無功在線路上就產(chǎn)生了有功損耗,怎樣使這部分損耗降到最低呢?可以采取以下措施。
(1)提高設(shè)備的自然功率因數(shù),以減少對超前無功的需求,可采用功率因數(shù)較高的電動機,電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈加裝電容器。
工程設(shè)計是基本建設(shè)的龍頭,設(shè)計文件是工程建設(shè)的主要依據(jù),設(shè)計質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。我國工程質(zhì)量事故統(tǒng)計資料顯示,由設(shè)計原因?qū)е碌墓こ藤|(zhì)量事故占40.1%;工程施工原因引起的占29.3%;其它原因(如設(shè)備材料質(zhì)量問題等)引起的占30.6%??梢妼こ藤|(zhì)量實施三控的關(guān)鍵在于設(shè)計質(zhì)量控制。電氣工程也不例外。合格的建筑設(shè)計應(yīng)滿足七個質(zhì)量特性規(guī)定的要求,即功能性、安全性、經(jīng)濟性、可信性、可實施性、適應(yīng)性及時間性。設(shè)計單位本應(yīng)將通過了設(shè)計評審的合格的設(shè)計文件交付施工。而實際上不少交付施工的設(shè)計文件都存在缺少或偏離質(zhì)量特性要求的缺陷。對電氣工程質(zhì)量造成影響的設(shè)計問題又主要表現(xiàn)在安全性、可信性(包括可用性、可靠性、維修性等)及可實施性的缺失或偏離。
1高層建筑電氣設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題
1.1高層建筑由于照明及空調(diào)負荷多,電梯等運輸設(shè)備多,給排水設(shè)備多,所以用電量特別大,且供電的可靠性要求很高。
1.2在高層建筑中,照明與動力基本上不共用干線。動力負荷多采用放射式供電,照明負荷則多采用母線槽配電,與動力分開。
1.3由于在結(jié)構(gòu)上多數(shù)采用大柱距,形成大空間,使墻面安裝的設(shè)備增多,必然使地面管道增多。
1.4由于建筑構(gòu)件的預(yù)制裝配化及干法施工;縮短了施工周期,而且頂棚一般采用標準化、系統(tǒng)化的吊頂。
1.5電氣設(shè)備的管線應(yīng)采取防火措施。
1.6空調(diào)設(shè)備等主要用電設(shè)備分散,多數(shù)要求集中管理,即要求采用電腦管理和監(jiān)控系統(tǒng)。
1.7采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設(shè)備的防震;管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。
1.8消防要求高。因為高層建筑高度高,體量大,人員密集,設(shè)備多,裝飾豪華,建筑本身火災(zāi)隱患多,故對消防要求很高。
1.9節(jié)省能源是我國經(jīng)濟建設(shè)中的一項重大政策,節(jié)約用電又是節(jié)省能源工作中的一個重要方面,它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益和人們的日常生活。在高層建筑的電氣設(shè)計中,要把電能消耗指標作為全面技術(shù)經(jīng)濟分析的重要組成部分。節(jié)電的設(shè)計方案,應(yīng)根據(jù)技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源和保護環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式,采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設(shè)備監(jiān)控電腦系統(tǒng)等措施,減少電能損耗,節(jié)約用電。采用壁燈時需將容量提高一級或增加盞數(shù)。
2照明要求
2.1混合照明
它是由一般照明和局部照明共同組成的照明方式。混合照明中一般照明的照度應(yīng)不低于混合照明總照度的5-10%,并且其最低照度不低于201x。否則,過低的一般照明和過高的局部照明所形成的照度對比度過大,亮度分布不適當而產(chǎn)生不應(yīng)有的眩光。
2.2事故照明
當工作照明因故障全部熄滅后,供暫時繼續(xù)工作或供人員疏散用的照明稱為事故照明.
2.2.1應(yīng)設(shè)置事故照明場所
a,在正常工作照明熄滅后,由于工作中斷或誤操作,將引起爆炸、火災(zāi)等嚴重危險的廠房或場所;
b.在無照明的情況下,由于設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)或人員的通行,將造成設(shè)備、人身事故的場所;
c.高層建筑中的疏散樓梯間(包括防煙樓梯前室)、疏散走道、消防電梯室、消防控制中心、消防水泵間;公共建筑中的旅館、禮堂、影劇院、展覽廳、百貨商店、體育館等人員出入的走廊、樓梯、太平門等處。
2.2.2事故照明應(yīng)采用能瞬時點燃的照明光源,一般采用白熾燈或鹵鎢燈。當事故照明作為工作照明的一部分而經(jīng)常點燃時,又在發(fā)生故障不得切換電源的條件下,也可采用其它照明光源。
2.2.3事故照明的燈具應(yīng)布置在可能引起事故的設(shè)備、材料周圍和主要通道、危險地段、出入口等處,還應(yīng)在事故照明燈具上明顯位置涂以紅色標記,以資區(qū)別。疏散指示標志可設(shè)在疏散走道距地面高度1m以內(nèi)的墻面上,以及樓梯口和太平門的頂部,并要安裝在非燃燒結(jié)構(gòu)或裝修上。
2.2.4事故照明的照度要求
用于暫時繼續(xù)工作的事故照明其工作面上的照度不應(yīng)低于工作照明總照度的10%。但標準較高的賓館等建筑,其事故照明所占工作照明的比例應(yīng)當為:出口指示燈為100%;樓梯照明為50%;公共場所照明為20%;客房走道照明為50%;一般走道照明為20%;總服務(wù)臺、收款出納、外幣兌換等照明為100%。用于人員疏散的事故照明,其照度不應(yīng)低于0.51x。
2.3警衛(wèi)值班照明
在重要的車間和場所或有重要關(guān)鍵設(shè)備的廠房、重要的倉庫等處設(shè)置作為值班時一般觀察用的照明稱為值班照明。值班照明宜利用工作照明中能單獨控制的一部分,或者利用事故照明中的一部分或全部。
警衛(wèi)照明是用于警衛(wèi)地區(qū)周界附近的照明。是否設(shè)置警衛(wèi)照明,應(yīng)根據(jù)單位的重要性和當?shù)乇Pl(wèi)部門的要求來決定。警衛(wèi)照明應(yīng)盡量與室內(nèi)或廠區(qū)的照明結(jié)合。2.4障礙照明
裝設(shè)在高層建筑物尖頂上作為飛行障礙標志用的或者有船舶通行的兩側(cè)建筑物上作為障礙標志的照明稱為障礙照明。障礙照明應(yīng)按民航和交通部門有關(guān)規(guī)定裝設(shè)。障礙照明應(yīng)采用能透霧的紅光燈具。裝設(shè)障礙燈時,應(yīng)符合下列要求:一般高層建筑物只在頂端裝設(shè)。水平面較大的高層建筑物或群集高層建筑物,除在其最高頂端裝設(shè)障礙燈外,還應(yīng)在其外側(cè)轉(zhuǎn)角的頂端裝設(shè)障礙燈。煙囪的高度在100m以上者,除在頂端裝設(shè)障礙燈外還應(yīng)在其三分之一和二分之一的高度處裝設(shè)障礙燈。為了減少煙囪頂端的障礙燈污染程度,可在低于煙囪口4-5m處裝設(shè)。為了保證障礙燈有一盞損壞時仍能從前進方向看到燈光,應(yīng)裝設(shè)排成等邊三角形的三盞障礙燈。
2.5高層住宅室內(nèi)照明要求
廁所及廚房應(yīng)采用瓷質(zhì)燈頭或其它防水燈頭;有條件時居室燈等可采用節(jié)電開關(guān)或節(jié)電燈頭;樓梯間、電梯廳、公用走廊、配電室、消防控制室、消防泵房電梯機房等應(yīng)設(shè)置供繼續(xù)工作和疏散的事故照明。十九層及以上的高層住宅的疏散走廊、樓梯和出口應(yīng)設(shè)置供疏散使用的標志燈,其安裝距離為10.20m及各轉(zhuǎn)角處;供電繼續(xù)時間:作和疏散的事故照明兼作正常照明。如采用蓄電池作為事故照明或疏散標志燈的電源時,其連續(xù)供電時間不少于20分鐘,事故照明的最低照度不應(yīng)低0.51x,但配電室、消防控制室和消防泵房必須仍保持正常的照度水平;事故照明及疏散標志一般采用白熾燈,應(yīng)具有玻璃或金屬燈罩,并安裝在非燃燒體結(jié)構(gòu)上;大居室宜設(shè)置插座兩組(其中一組為-個單相二極插座及一個單相帶地三極插座;另一組為一個單相二極插座)。小居室、大廳宜設(shè)置插座-組(一個單相工極插座及一個單相帶地三極插座)。廚房、衛(wèi)生間根據(jù)需要設(shè)置-個單相帶地三極插座;二極插座需采用扁、圓插孔兩用型;有條件時宜采用二極加三極的連體式插座;供洗衣機的單相二極帶地插座,宜帶電源開關(guān);插座的高度一般為距地0.3-0.5m(暗裝安全型)或1.4-1.8m(明、暗裝普通型);樓梯及公用廊道宜采用自動熄燈開關(guān),但需在火警時能保持長明。每層的電梯前室燈應(yīng)采用一般開關(guān)。
參考文獻
[1]《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008年版
[2]《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-95年版
隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展,高層建筑越來越多,因此,高層建筑電氣設(shè)計就成為設(shè)計者不得不面對的問題,同時,在能源緊張的今天,更要注重節(jié)能的設(shè)計。
一、高層建筑電氣設(shè)計過程中應(yīng)注意的主要問題
(一)高層建筑由于照明、空調(diào)、電梯、給排水等諸多設(shè)備,因此負荷多,用電量特別大,且供電的可靠性要求很高。
(二)在高層建筑中,照明與動力基本上不共用干線。動力負荷多采用放射式供電,照明負荷則多采用母線槽配電,與動力分開。
(三)電氣設(shè)備的管線應(yīng)采取防火措施。
(四)空調(diào)等主要用電設(shè)備布局分散,多數(shù)要求采用計算機集中管理。
(五)采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設(shè)備的防震;管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。
(六)消防要求高。因為高層建筑高度高,體量大,人員密集,設(shè)備多,建筑本身火災(zāi)隱患多,故對消防要求很高。
(七)在高層建筑的電氣設(shè)計中,要把電能消耗指標作為全面技術(shù)經(jīng)濟分析的重要組成部分。節(jié)電的設(shè)計方案,應(yīng)根據(jù)技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源和保護環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式,采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設(shè)備監(jiān)控電腦系統(tǒng)等措施,減少電能損耗,節(jié)約用電。
二、高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容
(一)負荷的計算
電力負荷是供電設(shè)計的依據(jù)參數(shù)。計算準確與否,對合理選擇設(shè)備,安全可靠與經(jīng)濟運行,均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算,基本上采用負荷密度法和需要系數(shù)法。
(二)供電電源及電壓的選擇
為了保證供電可靠性,現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個獨立電源,具體數(shù)量應(yīng)視負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式,原則上是兩路同時供電,互為備用。另外,還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機組,要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復(fù)供電,保證事故照明、電腦、消防、電梯等設(shè)備的事故用電。國內(nèi)高層建筑的供電電壓,都采用lOkV標準電壓等級。
(三)高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計
1、高壓配電系統(tǒng):現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的lOkV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段,自動切換,互為備用。
2、計費方式,采用高供高計。但在低壓側(cè),仍裝設(shè)計費電度表,采用將照明與動力分開的兩部電價法。
3、為減少變壓器臺數(shù),單臺變壓器的容量選擇一般都大于lOOOkVA。為限制低壓側(cè)的短路電流,正常時變壓器解列運行,中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。
4、高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設(shè)備中的主要部分是干線?,F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難,多采用全塑電纜與豎井母千線聯(lián)接等等。
(四)主要設(shè)備的選型
1、高壓開關(guān)柜?,F(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層,按規(guī)定不宜采用油開關(guān)。應(yīng)根高層建筑地下室的標準,選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。
2、電力變壓器。根據(jù)防火要求,主樓內(nèi)不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。
3、低壓配電屏。國外低壓配電屏的結(jié)構(gòu),幾乎都做成抽屜式,特別是大容量的出線,則做成手車式。
4、應(yīng)急備用發(fā)電機組。過去大多是采用柴油發(fā)電機組做應(yīng)急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快,故障率低等優(yōu)點。
(五)變電所位置的確定現(xiàn)代高層建筑的用電量相當大,在確定變電所位置時,應(yīng)盡可能使高壓深人負荷中心。這對節(jié)約電能,提高供電質(zhì)量都有重要意義。
(六)電氣照明設(shè)計
電氣照明設(shè)計,包括光源選擇、照度計算、燈具造型,燈具布置,眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系,應(yīng)該相互配合,在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一?,F(xiàn)代建筑物中,使用定時器,傳感器,或光敏元件來實現(xiàn)照明自動控制功能是普遍的。選用各種建筑物自動化系統(tǒng)(特別是直接數(shù)字控制系統(tǒng))來觸發(fā)照明電路和接觸器。同時,選用高光效電光源,是照明節(jié)能的手段之一。
(七)防雷與接地
現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計,除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外,近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實際應(yīng)用,但在理論上一直是有爭議的?,F(xiàn)代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻,與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線的接地。
現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護接地和工作接地,都是合在一起的,組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定,通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求,仍需要裝設(shè)水平的人工接地體,將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng),這對均衡電位,提高安全性都有好處。(八)電梯
電梯機房一般設(shè)置在井道上面。普通電梯的梯井可連通或設(shè)開口相連通。電梯按使用功能分,普通電梯、消防電梯等許多種;按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等;按電流分則有交流和直流兩大類?,F(xiàn)代高層建筑的電梯,為了提高輸送能力和縮短候梯時問,一般都采用高速或超高速電梯,分組實行電腦群控。為提高運行的穩(wěn)定性和舒適感,客梯都是選用直流電動機驅(qū)動。在進行電梯設(shè)計時一定要做好配電設(shè)計、主開關(guān)選擇、電氣照明、通風裝置和插座設(shè)置及控制等相關(guān)問題。
(九)消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)
現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng),包括:火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分,實現(xiàn)報警滅火自動化。探測器探測到火災(zāi)信號后轉(zhuǎn)換成電信號,進人分區(qū)報警器和消防中心,發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。關(guān)于高層建筑中消防用電的設(shè)計問題,涉及到其他許多學科,而且規(guī)模越大,功能越多,控制內(nèi)容越廣泛,設(shè)計內(nèi)容也就越復(fù)雜。
三、建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能原則
建筑電氣設(shè)計節(jié)能的原則建筑電氣節(jié)能應(yīng)堅持以下三個原則:
(一)滿足建筑物的功能
即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù);滿足舒適性空調(diào)的溫度及新風量,也就是舒適衛(wèi)生;滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻;滿足特殊工藝要求,如娛樂場所的一些電氣設(shè)施的用電,展廳的工藝照明及電力用電等。
(二)考慮實際經(jīng)濟效益
節(jié)能應(yīng)根據(jù)國情考慮實際經(jīng)濟效益,不能因為注重節(jié)能而過高地消耗投資,增加運行費用。
(三)節(jié)省無謂消耗的能量
節(jié)能的著眼點,應(yīng)是節(jié)省無謂消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是與發(fā)揮建筑物功能無關(guān)的,再考慮采取什么措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗,傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損耗,又如量大面廣的照明容量,宜采用先進技術(shù)使其能耗降低。因此,節(jié)能措施也應(yīng)貫徹實用、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的原則。民用建筑的節(jié)能潛力很大,應(yīng)在設(shè)計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上,應(yīng)具體了解其原理、性能、效果,從技術(shù)、經(jīng)濟上進行比較后,再選定節(jié)能設(shè)備,以達到真正節(jié)能的目的。
參考文獻:
[1]許琳.高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容及節(jié)能原則.黑龍江科技信息[J].2007(5):207