建筑电气工程讲稿.ppt

建筑电气工程,第五章 建筑电气工程,建筑电气的基本作用,什么是建筑电气?,以建筑为平台的建筑物内所有电气系统的总称.,建筑电气的作用,服务于建筑；,服务于建筑物内人们的工作、生活、学习、娱乐、安全等。,建筑电气的分类,建筑强电系统,建筑弱电系统,建筑供配电系统 建筑照明系统 防雷接地系统,火灾自动报警系统 安全防范系统 建筑设备自动化系统 有线电视系统 综合布线系统 有线广播及扩声系统 会议系统,建筑变配电系统及照明,建筑供电系统,什么是建筑供电系统？,建筑物的变电所、配电房内的电气内容。也就是建筑物的电源部分。,负荷分级和供电电源,负荷分级：,一级负荷：二级负荷：三级负荷：,中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序的严重混乱等为一级负荷。,中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱者为二级负荷。,不属于一、二级的负荷。,中断供电将发生爆炸、火灾或严重中毒、影响计算机网络正常工作等的一级负荷称为特别重要的一级负荷。,供电电源,一级负荷需要两路独立电源供电。特别重要的一级负荷还需要应急电源（自备发电机组）,二级负荷需要双回路供电。对于供电困难的地区或负荷较小时，也可以由一回6kv以上的专用架空线路供电。,三级负荷对供电电源无特殊要求。,一切消防用电设备都属于1或2级负荷，都需要双电源供电，且末端供电。,发电厂 区域电力网 地方线路网,区域变电所,地区变电所,用户变电所,用户低压配电线路,电力网,6.310kV 110500kV 1035kV,电力系统组成原理图,380/220V,220/380,1035kv,负荷分类,电梯、各种泵、各种风机、公共厨房设备等,工矿企业的生产机械,灯具,插座,空调设备,计算机、电热水器、电饭煲等,依据：供电部门执行的电价不同。,照明电价负荷 非工业电力电价负荷 工业电力电价负荷,电源电压的引入方式,0.22/0.38kV低压引入方式 10kV高压引入方式 35kV高压引入方式,主要适用于小型建筑或总用电量较小的建筑。,主要适用于总用电量较大的建筑（一般在315kw以上）,此外：高压引入的建筑物中通常都有1、2级负荷，因此，通常需要两路（两回线）引入。,适用于总用电量大的建筑。,设备选择,导线和电缆的选择,导线类型选择的总体原则 小电流选电线，大电流选电缆；电线一般选BV导线；电缆一般选YJV电缆。,按发热条件选择导线截面积；,按允许电压损失选择导线截面积；,按机械强度选择导线截面积。,聚氯乙稀绝缘电线穿钢管敷设的载流量（A）,聚氯乙稀绝缘电线穿塑料管敷设的载流量（A）,聚氯乙烯绝缘电线明敷设的载流量（A）,低压电气设备,低压隔离开关 符号：作用：接通或断开电路。特点：灭弧效果差，不宜带负荷操作。有明显的断开间隙，用于不经常操作的电路。,低压断路器 符号：作用：在有负荷的情况下接通或断开电路，同时能切断过载和短路电流，某些产品有过电压、失压保护功能。,电流互感器 符号：作用：将电路中流过的大电流变换成小电流（额定电流5A），供仪表（电流表、电能表等）测量及指示用。,低压开关柜 按照结构形式可分为：固定式开关柜，主要型号有：XL、GXL等。抽屉式开关柜，主要型号有：GCL、GCK等。柜体几何尺寸，以低压抽屉式开关柜为例：宽：600、800、1000;深800、1000;高：2200 mm。,2200,600(800、1000）,800（1000）,GCL开关柜尺寸,（低压）配电系统,配电系统？,根据建筑物内所有用电设备负荷（功率）大小、负荷类型、对供电可靠性的要求（重要程度）等因素，确定对各个用电设备（箱、柜）供电的方式。配电系统有低压配电系统和高压配电系统两种，建筑物内部主要为低压配电系统.,放射式配电 特点：各楼层的配电箱、柜与配电房的总配电柜之间是单独敷设的线路，各配电线路故障互不影响，供电可靠性高。该方式主要用于多层建筑，或高层建筑的部分配电。,配电箱,配电房中的配电柜,应急照明箱,配电箱,配电箱,水泵控制箱,风机控制箱,电梯控制箱,树干式配电 特点：多个配电箱（柜）共用一条干线与配电房总配电柜连接。该方式系统灵活性好，干线故障时影响范围较大。主要应用于设备分布比较均匀的场合，尤其适用于高层建筑的照明配电。,配电房中的配电柜,配电箱,配电箱,配电箱,母线或分支电缆,n层2层1层,配电房中的配电柜,配电箱,配电箱,配电箱,配电箱,链式配电 特点与树干式配电相似，适用于距配电房较远而彼此相距又较近的小容量的用电设备，链接的台数不宜大于5台，总容量不宜大于10kw。,配电房中的配电柜,风机电控箱,风机电控箱,风机电控箱,不宜大于5台,配电箱,配电箱,配电箱,混合式配电 高层建筑的干线配电方式一般均为树干式、放射式配电的混合。,配电房中的配电柜,配电箱,配电箱,配电箱,配电箱,生活泵控制箱,风机控制箱,电梯控制箱,风机控制柜,消防泵控制箱,应急照明箱,污水泵控制箱,配电箱,配电箱,配电箱,建筑电气照明系统,什么是建筑电气照明系统?,建筑物中各个功能性房间内的灯具、风扇、开关、插座的数量及平面布置，以及照明配电箱的数量及平面布置。,灯具、开关、插座、照明配电箱的配电线路设计。,照明基本知识,光通量（F）,光源单位时间内向周围空间辐射出去的使人产生光的感觉的能量。单位：流明（lm）,白炽灯,荧光灯,40W普通白炽灯的光通量约为330lm；40W普通荧光灯的光通量约为2200lm；36W高光效荧光灯的光通量约为3900lm。,发光强度（I）,光源在某一特定方向上，单位立体角内的光通量。单位：坎德拉（cd）,F,照度（E）,被照面（工作面）上单位面积接受的光通量。单位：勒克斯（lx）,教室照度：300lx以上，走廊照度：50lx以上。,光效,光源每消耗1W的电功率所发出的流明数。单位：lm/w。,显色性,光源照射到物体上所显示出来的颜色，与日光下该物体的颜色相比较（日光下为100），称为光源的显色性。,色温,当一个光源的颜色与完全辐射体（黑体）在某一温度时发生的光色相同时，完全辐射体的温度（k）就称为此光源的色温。,光源和灯具,电光源,什么是电光源？,将电能转换为光能的设备。,电光源种类：,热辐射光源、气体放电光源。,热辐射光源,钨丝,真空或惰性气体,加入卤素，如溴、碘,玻璃罩,白炽灯,卤钨灯,属于第1代光源,气体放电光源,利用电流通过灯管中气体而产生放电发光的一种光源。通过掺入不同的气体可有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。,S,灯管,镇流器,触发装置,220V,荧光灯电路图,荧光灯,金属卤化物灯,在气体放电管内添加金属卤化物（碘、溴、钠、镝、钍等），可提高光效、显色性。,属于第2代光源,属于第3代光源,灯具,灯具=电光源+灯罩（控罩器）,灯罩的作用,重新分配光源发出的光通量。,发光强度,发光强度,=0,=90,=0,=90,提高光效,改善眩光,灯具的分类 灯具的分类可以有很多种方式，如:按照安装方式分类：壁灯、吸顶灯、吊灯、嵌入式灯、地脚灯等。按照用途分类：普通灯、庭院灯、广场灯、应急灯、防潮灯、防爆灯、工矿灯、泛光灯等。,照明光源和灯具的选择 照明光源的选择房屋功能；周围环境；光源的性能参数；灯具的选择灯具的光学特性；灯具的经济性;灯具的使用环境;灯具与建筑物、室内装饰效果的色彩、造型、安装方式等的协调。,绿色照明：,限制白炽灯的使用；,采用紧凑型节能荧光灯取代白炽灯（光效提高7倍，寿命提高10倍）；,推荐采用高光效的细管荧光灯（16mm、26mm现阶段主要有T5、T8系列灯管，光效比普通荧光灯提高1/3，寿命提高5倍）。,推荐采用金属卤化物灯。,采用卤钨灯取代白炽灯（光效提高1倍）；,灯具的布置,总体原则：灯具的布置应考虑到工作面的照度、照度均匀性、眩光的限制、维修方便、美观、与建筑风格协调。,布灯的合理性,距高比合适（L/h）L：灯具的间距，h：灯具的计算高度，,灯具离墙的距离一般为灯具间距的1/21/3,灯具安装高度适宜,均匀性布灯,选择性布灯,不考虑室内设施的摆设位置，将灯具均匀的有规律的排列。一般场合均采用此方案。优点：照度均匀、美观、整体效果好。需注意与风扇、风口、扬声器、探头、喷淋头的位置配合。,根据工作场所设施布置情况，有选择的布置。,照明设计图纸,照明平面图,照明平面图主要应表达下列内容：在建筑平面图的基础上绘制出配电箱、灯具、开关、插座、线路等平面布置，标出回路的编号。标注出线路走向、引入线规格、线路敷设方式和标高、灯具型号容量及安装方式和标高。等等。,照明设计图纸由照明平面图和照明系统图组成.,L1L2L3L1L2L3 L1L2L3 L1L2L3,DPN16A/1P,DPNvigi16A/2P,C65N20A/4P,INT10063A/4P,WL1BV2x2.5PVC16CC,WX1BV3x2.5PVC20FC,WL2BV2x2.5PVC16CC,WL3BV2x2.5PVC16CC,WL4BV2x2.5PVC16CC,WX2BV3x2.5PVC20FC,WX3BV5x4PVC25FC,WX4BV5x4PVC25FC,照明照明照明照明,单相插座单相插座三相插座三相插座,Pe=18KWKx=0.8Cos=0.85Pjs=14.4KWIjs=27.3A,WL1-BV5x10-PVC40-WC/FC,某照明系统图,导线标注格式：ab（c x d）ef其中：a：回路编号（WL：照明回路；WX：插座回路）b：导线型号 c：导线根数 d：导线截面积（mm2)e：敷设管材及管径 f：敷设部位（FC：地面内暗敷，CC：顶板内敷设）,火灾自动报警及消防设备联动控制系统,建筑消防系 统,灭火系统,(建筑给排水专业),防排烟系统,(建筑环境与设备专业),防火分区、阻隔、疏散通道,（建筑学专业）,火灾自动报警及消防设备联动控制,（建筑电气专业）,1.火灾自动报警系统,火灾自动报警设备,依据火灾发生初期的物理现象，自动进行早期预报。,O,A,B,C,温度,时间,OA段：火灾初始期，产生少量烟雾。AB段：火灾成长期，产生大量烟雾、温度上升很快。BC段：火灾最盛期，产生明火。C以后：火灾衰减期，火逐渐熄灭。,火灾形成特点,A,B,C,感烟探测器（烟感）,当室内烟的浓度达到一定值时自动报警。一个烟感探测器的保护面积在6080m2左右。,输入电信号,暗箱,烟雾,电源,输出,感温探测器（温感）,当室内温度达到某一定值（如70时），自动报警；或当室内温度上升的速率达到某一定值时，自动报警。,感光探测器,可燃气体探测器,工程中主要采用的是感烟探测器、感温探测器，尤其是感烟探测器。,水流指示器,湿式报警系统,P,P,P,压力开关,水流指示器,至喷淋泵,水喷淋灭火系统,压力开关,火灾人工报警设备,消火栓按钮,手动报警按钮,设置位置：走廊、楼梯口、大厅等明显位置处。设置数量：任何位置到邻近的手动报警按纽的距离小于30m。,由给排水设计人员确定位置及数量.,任何火灾自动报警系统中，都必须设置火灾人工报警设备，以此作为火灾的确认信号。,火灾自动报警控制器,集中报警器,主要作用：向探测器等报警设备提供24VDC电源；监视线路中的设备有无故障、断线等；接收各种报警设备输入的报警信号、并显示火灾报警部位（有声光提示）等；向联动控制器输出信号。,集中报警器,水流指示器,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,温感,短路隔离器,监视模块,压力开关,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,温感,监视模块,2,2,火灾自动报警系统原理图之一,消防中心机房,一条2总线制报警输出回路可连接64242个报警设备（视厂家产品说明书）。,1层,n层,火灾显示盘,主要作用：显示本防火分区内报警和故障的部位，具有声光提示等功能。,集中报警器,水流指示器,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,温感,短路隔离器,监视模块,压力开关,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,温感,监视模块,2,2,火灾自动报警系统原理图之二,电源,消防中心机房,火灾显示盘,火灾显示盘,2,2,2,2.消防设备联动控制系统,当确认火灾发生后，消防中心需要联动控制建筑物内部的各种消防设施的动作。,需联动控制的消防设备,灭火设备,消防泵；喷淋泵,防排烟设备,送风机；排风机；排烟风机；新风机；正压风机；空调机组；防火阀；排烟阀,其他设备,防火卷帘门；非消防电梯；非消防电源切除等。,消防设备联动控制的方法,总线制联动控制,所有需联动控制的消防设备共用4根线路，其中2根为电源线，2根为信号线。当发生火灾时，由消防中心的联动控制器发出动作信号给控制模块，通过控制模块驱动相应设备动作。,多线制联动控制,需要控制的消防设备与消防中心（联动控制器）之间都是单独的连接线路。主要为重要的消防设备：消防水泵、喷淋水泵、消防电梯、各类送排风机。,集中报警器,联动控制器,电源,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,防火阀,控制模块,排烟阀,控制模块,正压风口,2,2,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,防火阀,控制模块,排烟阀,控制模块,正压风口,2,2,消防泵电控箱,喷淋泵电控箱,7,7,风机电控箱,57,电梯电控箱,正压风机电控箱,3,7,消防设备联动控制系统原理图之一,3.火灾事故广播与消防专用电话系统,火灾事故广播系统,主要功能：发生火灾时通知人员从消防通道疏散。主要技术要求：应该具有分层控制功能。建筑物中任何部位离开最近的扬声器的距离小于25m，扬声器功率不小于3W。,图,消防广播模块,消防专用电话系统,主要功能：发生火灾时，供消防队员在火灾现场与消防中心联系用、或作为消防中心值班人员确认火灾用。需要设置消防专用电话分机的位置有：消防水泵房、发电机房、变配电房、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯机房等。,消防专用电话模块,4.火灾自动报警与消防设备联动控制系统原理图,自动报警设备,手动报警设备,报警控制器,联动控制器,广播电话主机,电源,消防中心,楼层显示器,灭火设备,防排烟设备,其它消防设备,消防广播、电话设备,至119,火灾自动报警系统原理框图,集中报警器,水流指示器,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,短路隔离器,监视模块,压力开关,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,监视模块,2,2,联动控制器,电源,火灾显示盘,火灾显示盘,2,2,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,正压风口,控制模块,消防泵电控箱,喷淋泵电控箱,电梯电控箱,正压风机电控箱,消防广播,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,正压风口,控制模块,4,4,2,5,2,2,2,二总线制火灾自动报警系统原理图,7,7,7,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,监视模块,温感,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,正压风口,控制模块,消火栓按纽,烟感,手动报警按纽,监视模块,温感,控制模块,配电箱,控制模块,卷帘门,控制模块,正压风口,控制模块,水流指示器,压力开关,消防泵电控箱,喷淋泵电控箱,排烟风机电控箱,电梯电控箱,正压风机电控箱,火灾显示盘,火灾显示盘,火灾报警控制器（联动型）,联动电源,消防广播主机,电话主机,5,2,2,2,2,2,4,2,7,7,7,2,全二总线制火灾自动报警系统原理图,7,建筑电气安全,安全电压,1.触电的形式,a,b,c,设备,变压器,单相触电,三相触电,2.影响触电严重程度的因素 电流和人体电阻 触电的时间 电流的频率 电流的路径 周围环境3.安全电压一般场所：36V；潮湿场所：24V；特别潮湿场所：12V,建筑防雷,-,地面水蒸气受热上升 高空遇冷空气形成水滴 受高空气流影响分解成小水珠 分解时相互碰撞、摩擦 形成带正或负电荷的云层。,+,1.雷电的危害 雷云直接对建筑物放电 此时，若没有良好的接地通路，大电流会引起火灾、损坏建筑物、损坏电气设备等。建筑物上产生的感应电荷，在雷云放电后，不会立即消失，电荷会互相排斥，形成巨大的能量，损坏建筑物；形成的高电位，会造成电气设备、线路的破坏。如何防雷？关键是在建筑物内部提供一个良好的接地通路。,2.防雷等级 依据民用建筑电气设计规范，建筑物的防雷分为三级：一级防雷建筑：特别重要的建筑、高度超过100m的超高层建筑等。二级防雷建筑：大型建筑、19层以上住宅楼、高度超过50m的其他民用建筑等.预计年雷击次数大于0.06次/年的省部级办公建筑物、预计年雷击次数大于0.3次/年的住宅、办公楼等。三级防雷建筑：20m以上的民用建筑、雷电活跃地区15m以上的建筑等。预计年雷击次数大于0.01次/年、小于0.06次的省部级办公建筑，预计年雷击次数大于0.06次/年、小于0.3次的住宅楼、办公楼等。,3.防雷措施 防雷可分为：防直击雷、防侧击雷、防雷电波侵入等。防直击雷 从建筑物顶部直接击中建筑物的雷称为直击雷。建筑物的防直击雷系统由：接闪器、引下线、接地装置三个部分组成。,接闪器（受雷装置、引雷装置）作用：将雷云放电诱导过来。避雷针,保护角：约45左右。材质：镀锌圆钢1216、镀锌钢管2025,hx,he,h,1.5h,单支避雷针保护范围,避雷带、避雷网,做法:在建筑物的四周边缘、顶部等布置避雷带、避雷网。材质：镀锌圆钢8mm、或镀锌扁钢48mm2。网格间距：一级防雷：10 x10m、或12x8m;二级防雷：15x15m三级防雷：20 x20m、或24x16m.,所有屋面裸露的金属物体外壳均应与避雷网连成一体,引下线 作用：为接闪器承受的大电流提供良好的接地通路。,做法:在建筑物四周及部分中间的柱子内布置引下线。材质：柱内两根16主钢筋、或8镀锌圆钢明敷设。引下线间距：一级防雷建筑：18m；二级防雷建筑：20m；三级防雷建筑：25m.,接地测试卡,0.8m,接地装置 作用:将从引下线来的大电流迅速散入到大地。,0.8m,做法一：利用建筑物基础圈梁内（外围）的二根主钢筋焊接成环网，引下线与环网焊成一体。,做法二：在室外做人工接地体。,0.8m,2.5m,5m 5m,3m,接地极,接地母线,断接卡,接地电阻（冲击接地电阻）一、二级防雷建筑冲击接地电阻10；三级防雷建筑冲击接地电阻30。消雷装置,-,消雷装置,当雷电场达到一定程度时，触发消雷装置，放出正电荷，将雷电流先导入大地，使雷云中和，雷电场减弱，从而减少雷击。,防侧击雷,侧击雷,当建筑物高度超过30m时，需要设计防侧击雷。做法：30m以上每隔三层设水平均压环，可利用建筑物圈梁内两根主钢筋构成环网。30m以上的所有外墙的金属门窗与均压环连接。,防雷电波侵入 雷电波会沿着架空线路、埋地线路进入建筑物，损坏设备，尤其是计算机类、电子类设备。采取措施：室外进户线采用埋地电缆，入户后电缆金属外壳接地。装设电涌保护器,进户电缆,电涌保护器,雷电波,接地“接地”指的是建筑物内部的电气系统、设备的接地要求。接地分为:工作接地和保护接地.,1.接地类型 工作接地 为了保证电气系统正常运行而进行的接地。如：通信设备的接地；变压器中性点接地；电子设备的逻辑地；等等。保护接地 为了保证设备的安全、人身的安全而进行的接地。,2.TN接地系统 民用建筑中，都采用“TN”接地系统。“T”表示电源（变压器）中性点直接接地。“N”表示设备外壳与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。依据设备外壳如何与电源接地点引出线连接,可分为多种TN接地系统。,TNC接地系统（三相四线制）,a,b,c,三相设备,单相设备,PEN,TNC接地系统,PEN线：既是工作零线、又是保护零线。TNC接地系统在建筑物内部不采用。,变压器,0,TNS接地系统（三相五线制）,a,b,c,三相设备,单相设备,TNS接地系统,变压器,0,N,PE,N线：工作零线；PE线：保护零线,TNCS接地系统（局部三相五线制）,a,b,c,三相设备,单相设备,TNCS接地系统,变压器,0,N,PE,PEN,TNC接地系统,TNS接地系统,3.重复接地 在电力系统中,除了电源中性点接地以外,在系统中的保护零线PE(若是TN-C接地系统则为PEN线)再一次或多次地与接地极(接地装置)做金属联接称为重复接地.,a,b,c,三相设备,单相设备,TNCS接地系统,变压器,0,N,PE,PEN,等电位联结 等电位联结是防止触电危险的一项重要安全措施。1.总等电位联结 总等电位联结：将建筑物内所有保护接地线（PE、PEN）；钢筋混凝土基础；进入大楼的裸露的金属物体：水管、煤气管；空调管道等均联结于同一点：即房屋的接地装置（配电房中的总等电位端子箱MEB）。,总等电位联结箱（MEB）,金属水管外壳煤气管外壳暖气管外壳裸露的建筑物金属构件弱电系统设备间,配电房中接地母排,引至各个配电箱的PE线,引至房屋基础接地装置,建筑物总等电位联结示意图,PEN,电源进线配电箱,总下水管,总煤气管,绝缘段,煤气表,总水表,采暖管,空调管,金属构件,热水管,弱电设备间,水、暖设备间,基础接地装置,PE线,防雷接闪器,MEB,建筑物的防雷需要接地，室外电源引入室内后需要重复接地，建筑物内部的各个金属物体外壳、各个电气系统需要总等电位联结，也要接地。现阶段，绝大多数建筑都是采用联合接地：即各种接地都是以房屋基础做为接地装置。此时，要求接地电阻1。,2.局部等电位联结 在一个局部范围内，将上述的导电部分再作一次联结。,配电房中接地母排,PEN,辅助等电位端子箱（LEB）,配电箱中接地排,PE,分配电箱,至各个电源插座,金属管道外壳楼板钢筋金属门窗电气设备外壳裸露的金属构件,建筑物辅助等电位联结示意图,MEB,至基础接地装置,总配电房,在建筑物的各个设备间，如水泵房、风机房、集中空调机房、电梯机房、消防中心、安防机房、电话总机房、网络机房等设备用房需设置辅助等电位联结端子箱。对于住宅楼，国家规定：所有的卫生间都要设置辅助等电位联结。,金属扶手,金属浴巾架,金属浴帘杆,金属地漏,金属下水管,LEB端子箱,引至卫生间底版钢筋,卫生间局部等电位连接示意图,热水器插座,3.辅助等电位联结、总等电位联结导线截面积的要求,