五层办公大楼照明及供配电系统设计毕业设计.docx

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五层办公大楼照明及供配电系统设计毕业设计

毕业设计论文

某五层培训中心大楼照明及供配电系统设计

摘要

本设计主要是进行某五层办公大楼照明及供配电系统设计，设计的主要内容包括：

低压供配电系统设计，各楼层的照明系统及其配电系统设计，防雷和接地的设计三个部分。

低压配电系统设计包括插座回路确定，供电方式的确定，导线或电缆的选择，变压器台数和容量的选择，各出线柜的选择以及各低压开关设备的选择，绘制配电系统图、配电平面图；照明系统主要包括照明方式和照明种类的选择，光源和灯具的选择与布置，线路的选择和敷设，各场所照度计算和灯具数量的确定，绘制照明平面布置图；防雷接地系统包括防雷等级确定、各种防雷措施以及等电位联结保护措施。

关键词：

办公楼，照明系统，低压配电系统，供配电系统，防雷接地

Abstract

Thisdesignisafive-storyofficebuildinglightingandpowersupply&distributionsystemdesign,themaincontentsconsistsofthreeparts,includingsupplyanddistributionsystemdesign,eachfloorofthelightingsystemanditsdistributionsystemdesign,thedesignoflightningprotectionandgrounding.

Thedesignoflowvoltagedistributionsystemincludingdeterminetheoutletcircuit,thepowersupplytodetermine,thechoiceofwireorcable,thechoiceofunitsnumberandcapacityofthetransformer,outletcabinetselectionandthechoiceoflowvoltageswitchgear,drawthemainelectricalwiringdiagram,theroutesystemmap;Lightingsystemincludingtheselectionandarrangementoflightingmethodsandchoiceoflightingtypes,lightsourcesandlamps,lineselectionandlayingofilluminancecalculationandthenumberoflampsinvariousplacestodetermine,drawlightinglayoutplan;lightningprotectionandgroundingsystemsincludinganti-minegradedetermined,avarietyoflightningprotectionmeasures,andpotentialconnectiontoprotectivemeasures.

Keywords：

officebuildings，lightingsystem，lowvoltagedistributionsystem,powersupply&distributionsystem，lightningprotectionandgrounding

1绪论

1.1办公大楼照明与供配电系统概述

随着人们生活水平的提高，高质量的生活对于建筑物的要求也越来越高，建筑物向着智能化方向发展，建筑电气在实现建筑物智能化过程中起着举足轻重的作用。

无论是强电还是弱电系统，其设计标准为安全、可靠、经济、便利。

对于照明系统设计来说，照明电气设计通常是在光照设计的基础上进行的，其主要任务是保证电光源和灯具能正常、安全、可靠而经济的工作。

照明系统设计包括照明负荷的分级及供电要求、供电电压及供电网络的选择，线路的计算保护、及低压设备的选择。

所有的设计环节在安全性的前提下，应该做到节能、实现绿色照明。

建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。

防雷接地系统是保护建筑物安全中必不可少的一部分，旨在保护建筑物防止雷击和雷电波入侵。

不同地区不同类型建筑物其防雷等级各不相同。

一定以建筑物防雷设计规范为依据，进行防雷措施的选择。

此外，在建筑物安全方面还包括等电位联结，将进出建筑物的金属管道等连接到防雷装置上。

采用符合国家现行有关标准的高效节能、性能先进、环保、安全可靠的电气产品，也是电气供配电系统设计可持续发展的要求。

1.1.1设计目的和意义

通过设计实现简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资的目的。

利用建筑电气及自动化相关知识使建筑电气的安全性，可靠性达到更高的标准，体现当代办公环境的智能化。

为人们提供了一个舒适、快捷的办公和生活环境。

通过设计还将加深我对供配电系统的理解，熟悉有关供配电设计中的规范、规程、图集。

锻炼分析问题、解决问题和实际动手设计能力。

对我们以后在设计院工作奠定坚实的基础。

随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。

本建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行民用建筑电气设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。

1.1.2国内外研究综述

现在国外许多办公建筑将电气照明控制、供配电系统控制、空调系统控制、给排水系统控制、设备维修管理等多方面内容综合到一个系统中。

尤其是工业发达国家已逐步形成了一批定型的智能化供配电系统产品，这种智能化的供配电系统除了具备常规供配电系统应有的功能外，还有以下功能：

远程自动监测变配电设备的运行状况和运行参数；远程控制或者自动控制变配电设备的运行；与楼宇自控系统或者建筑设备监控系统通信联网。

全球著名电气公司（如ABB、西门子等）已成功开发并向市场推出了EB控制系统。

ABB公司推出用于建筑电气设备控制的EB系统是采用全分散的现场总线，以弱电系统控制强电末端设备，如灯光、电动窗帘、VRV空调、AV设备等，并且无需使用接触器等设备，完全将弱电控制和强电控制融合在一个个分散的模块中，同时系统中的所有模块均可与强电的线路保护设备安装在同一个照明箱中，总之控制电缆与强电线路通槽共管，完全将弱电技术和强电技术融合在一起。

我国对于建筑供配电和照明方面虽然起步较晚，但我国政府主管部门高度重视并引导建筑供配电技术的正确发展，组织相关专业的专家深入研究，同时引进国外先进建筑供配电和照明技术，比如EB控制系统实现国产化。

大大提升了我国建筑供配电的安全可靠、照明系统的节能高效环保。

总之，现代的照明和供配电系统已经将弱电技术和强电技术融合在一起，形成了新一代的建筑电气技术。

它将会更加广泛应用在功能复杂化的现代建筑上。

1.2工程概况及设计内容

本工程为多层办公大楼，主要功能为办公。

建筑层高为5层，建筑物长57.60m，宽16.50m，高20.80m，总建筑面积约为5000m2。

本设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。

包括三个系统的设计，分别是照明系统设计、低压供配电系统设计、防雷接地系统设计。

这三个系统的设计过程分别在以下章节详细介绍。

2照明系统设计

2.1照明方式与照明种类

照明方式是指照明灯具按其布局方式或使用功能而构成的基本形式，根据GB50034-2004，照明方式可分为一般照明、局部照明和混合照明等。

本建筑所需照明种类根据GB50034-2004规定分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、障碍标志照明等。

2.1.1照明方式的确定

一般照明区域的确定

一般照明区域是为照亮整个场所而设置的均匀照明区，有均匀一般照明区和分区一般照明区之分。

为了使本工程整个办公场所获得均匀明亮的水平照度，采用照明灯具在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。

本办公大楼工作场所如办公室、教室、会议厅、大厅等场所都采用均匀一般照明方式。

该办公楼进行工作的各重要地点，设计成采用不同的照度来照亮该区域的分区一般照明。

因为在该工程中，同一场所内有不同照度要求，应采用分区一般照明。

本工程采用的照明器布置是均匀布置方式，其照明器的形式、悬挂高度、灯泡容量也是均匀对称的。

局部照明区域的确定

局部照明区域是特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明区。

本设计中采用这种方法照亮较大办公区域内有限的重点工作区，采用从适宜的方向装设小功率的台灯，发挥其灵活方便、节电、易于调整和改变光的方向的优点。

在该办公楼整个工作场所或者一个房间内，同时装设局部照明和一般照明，防止会因亮度分布不均匀而影响视觉功能。

混合照明区域的确定

混合照明区域由一般照明和局部照明共同组成，利用局部照明增加该办公建筑内办公工作区的照度，可以有效地减少工作面的阴影和光斑，减少照明设施的总功率，提高工作和用电效率。

对于该办公大楼中工作位置密度不大、照度要求高、对照射防线有特殊要求的场所，例如该大楼内的设计室和绘图室采用混合照明。

2.1.2照明种类的确定

正常照明部分

在所设计的该办公楼内，正常情况下使用的满足基本的视觉功能要求的室内外照明就是正常照明。

一至五层办公区域场所均应设置正常照明，该建筑中正常照明单独使用，与应急照明和值班照明分开。

应急照明部分

该设计中的应急照明分为疏散照明部分、安全照明部分和备用照明部分。

建筑内由于正常照明的电源失效而启用的照明称为应急照明，作为建筑设施的一部分，同人身安全和建筑物、设备安全密切相关。

当电源中断，特别是建筑物内发生火灾，或其他灾害而电源中断时，应急照明对人员疏散、保证人身安全，防止再生事故的发生，都占有特殊地位。

所以应急照明部分必不可少。

该办公楼走廊及楼梯处疏散照明部分作为应急照明的一部分，用于确保疏散通道被有效的辨认和使用，在楼梯口处设置出口标志、疏散指示标志和疏散照明；疏散指示标志设置在通道的两侧部及拐弯处的墙面上，标志的中心点距地面高度应在1.0m-1.2m之间。

标志的间距设为5m。

疏散通道出口处，“安全出口”标志应设置在门框边缘或门的上部。

标志牌的上边缘距地面0.8m，标志的间距为20m袋形，走道的尽头离标志的距离为5m。

安全照明用于确保处于潜在危险之中的人员安全，备用照明用于确保办公活动继续进行。

值班照明部分

该办公楼值班照明是在非工作时间为值班所设置的，利用正常照明内单独控制的一部分。

综上，在本设计中，各个办公场所均设置正常照明，走廊、楼梯设置疏散照明和安全照明，在重要的场所（如变配电室、机房等）设置备用照明。

2.2光源和灯具的选型

选择的光源应符合国家相关标准的有关规定，通常电光源可分为固体发光光源和气体放电光源两大类。

2.2.1光源选型

我国历史上最常用的电光源是白炽灯，但白炽灯由于诸多缺点渐渐被淘汰。

气体放电光源最常用的是荧光灯。

该设计采用紧凑型荧光灯和LED节能灯进行照明。

紧凑型荧光灯

原理：

荧光灯管中的汞蒸汽，在电场作用下放电将电能转化为电磁辐射能，并辐射出紫外线管内壁上的荧光粉吸收紫外线，把它转化为可见光。

特点：

寿命长、光效高、显色性好等优点。

适用场合：

适用于进行较精细的工作，需要正确识别色彩，照度要求较高或进行长时间紧张视力工作的场所，适用于天然采光的房间照明或要求环境舒适的照明场所。

在本工程中，按照GB50034-2004第3.2.3规定细管径（≤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。

本设计适合采用细管径直管型荧光灯。

LED节能灯

原理：

PN结的端电压构成势垒，出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数LED节能灯载流子的注入。

这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。

特点：

节能灯的尺寸与白炽灯相近，与灯座的接口也和白炽灯相同，所以可以直接替换白炽灯。

在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4，从而可以节约大量的照明电能和费用。

适用场合：

居室照明、办公照明、工业照明、酒店、商场等场所。

在本工程中，采用飞利浦系列产品，其中办公室、会议室、员工活动休息室、档案室、阅览室、收发室等场所采用三基色直管荧光灯，走廊、公共卫生间、楼梯间、强电室、弱电室等场所采用三基色环形荧光灯，一楼大厅上空采用一体化节能灯。

2.2.2灯具选型

灯具的作用

能透光、分配和改变光源光分布，用于固定和保护光源，以及与电源连接。

灯具的分类

灯具按光通量在上下空间分布的比例分为五类：

直接型、半直接型、全漫射型（包括水平方向光线很少的直接—间接型）、半间接型和间接型。

从外形和功能上来分，有吊灯、吸顶灯、落地灯、壁灯、台灯、筒灯、射灯、节能灯等。

灯具的选定

在本次设计中，各层办公室、会议室、员工活动休息室、档案室、阅览室、收发室等场所灯具采用宽配光下方敞口的双管荧光灯具，吸顶安装，效率为80%，维护系数为0.8；走廊、楼梯间等灯具采用吸顶的圆形灯具，效率为80%，维护系数为0.8，吸顶安装；厕所、卫生间等采用球形防水防尘灯具，吸顶安装；一层大厅上空采用嵌入式筒灯，嵌入安装。

2.3照度计算

照度计算的任务是根据照度标准的要求，及其他已知条件（如灯具形式及布置、室内环境条件等），来确定灯具的数量和光源的功率，或是在灯具形式及布置位置等都已经确定的情况下，计算已知照明系统在被照面上产生的照度，用以校验被照面上的照度是否达到设计标准的要求。

2.3.1照度计算方法

照明工程中最基本的照度计算主要有点照度计算和平均照度计算。

其中平均照度计算通常采用利用系数法，并用功率密度法校验。

本设计中根据计算出的室空间比（RCR）查询灯具利用系数表时，假定该建筑顶棚反射比为50%，墙壁反射比为30%，地面反射比为20%。

设计采用功率密度法计算办公楼各场所所需光源数量，采用利用系数法确定平均照度并查表校验。

功率密度法

各场所功率密度值如下：

表2.1办公建筑照明功率密度值及照度标准值

房间或场所

照明功率密度值

对应照度值（lx）

变配电室

8

200

值班室

11

300

休息室

7

100

门厅

7

100

阅览室

11

300

走廊

5

50

办公室

11

300

接待室

11

300

由表2.1查的各个照明场所照明功率密度值，如普通办公室功率密度值,由公式

式（2.1）

；

LPD——照明功率密度值，W/m2；

——房间或场所达到规定的照度标准值时所需光源的总输入功率，W；

N——光源数量；

P——每个光源的输入功率（包括灯具中光源的总额定功率和光源配套镇流器或变压器的总功耗），W；

A——房间或场所的面积，m2。

功率密度法计算光源数：

式（2.2）

利用系数法

利用系数可以在已知房间特性和光源数量的情况下，计算工作面上的平均照度，其计算公式为：

式（2.3）

式（2.4）

Eav——工作面上的平均照度，lx;

Φ——每个灯具中光源的总光通量，lm;

N——光源数量；

U——利用系数，利用各灯具利用系数表查询确定；

A——工作面面积，㎡；

K——维护系数（见表2.2）

表2.2维护系数

环境污

染特征

房间或场所举例

灯具最少擦拭次数（次/年）

维护系数值

室内

清洁

卧室、办公室、教室

2

0.80

一般

商店、营业厅

2

0.70

污染严重

厨房

3

0.60

室外

站台、雨蓬

2

0.65

2.3.2各场所照度计算

办公建筑照明的照度标准值应符合表2.3的规定。

表2.3照度标准值

房间或场所

参考平面及高度

照度标准值（lx）

普通办公室

0.75m水平面

300

高档办公室

0.75m水平面

500

会议室

0.75m水平面

300

接待室

0.75m水平面

300

营业厅

0.75m水平面

300

设计室

实际工作面

500

复印室

0.75m水平面

300

档案室

0.75m水平面

200

主会议室（三开间）光源数量和照度计算：

已知条件：

L=10.8mW=7.2mA=77.76m2LPD=11P=58+58×15%=67w由公式2.2得，

=

=12.76取灯具数量为12盏。

利用系数法校验：

已知：

地板空间高度hfc=0m,顶棚空间高度hcc=0.5m,室空间高度hrc=3.38-0.5=2.88m,室空间系数

=5×2.88×（10.8+7.2）/10.8×7.2=3.33

由《电气照明技术》附录1-2查的：

RCR=3时，U=0.51;RCR=4时，U=0.61;则当RCR=3.33时，U=0.557，由公式2.3得Eav=323.13lx。

按照GB50034-2004第4.1.7规定在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较可有-10%~+10%的偏差，校验合格。

大办公室（两开间）光源数量和照度计算：

已知条件：

L=7.2mW=7.2mA=51.84m2LPD=11P=58+58×15%=67w由公式2-2得，

=

=8.51取灯具数量为8盏。

利用系数法校验：

已知：

地板空间高度hfc=0m,顶棚空间高度hcc=0.5m,室空间高度hrc=3.38-0.5=2.88m,室空间系数

=5×2.88×（7.2+7.2）/7.2×7.2=4

由直线内插法得：

RCR=4时，U=0.61;由公式2-3得Eav=309.21lx。

符合《建筑照明设计标准》GB50034-2004第4.1.7规定，校验合格。

小办公室、阅览室、收发室（单开间）光源数量和照度计算：

已知条件：

L=7.2mW=3.6mA=25.92m2LPD=11P=58+58×15%=67w由公式2-2得，

=

=4.26取灯具数量为4盏。

利用系数法校验：

已知：

地板空间高度hfc=0m,顶棚空间高度hcc=0.5m,室空间高度hrc=3.38-0.5=2.88m,室空间系数

=5×2.88×（7.2+3.6）/7.2×3.6=6

由《电气照明技术》附录1-2查的：

RCR=6时，U=0.43;由公式2.3得Eav=534.29lx。

符合《建筑照明设计标准》GB50034-2004第4.1.7规定，校验合格。

接待室（半开间）光源数量和照度计算：

已知条件：

L=3.6mW=3.6mA=12.96m2LPD=11P=58+58×15%=67w由公式2.2得，

=

=2.13取灯具数量为2盏。

利用系数法校验：

已知：

地板空间高度hfc=0m,顶棚空间高度hcc=0.5m,室空间高度hrc=3.38-0.5=2.88m,室空间系数

=5×2.88×（3.6+3.6）/3.6×3.6=8

由文献[6]附录1-2查的：

RCR=8时，U=0.21;由公式2.3得Eav=312.29lx。

符合GB50034-2004第4.1.7规定，校验合格。

2.3.3办公楼各层照明规划

根据该办公楼的工作内容，将办公室分为一般办公室和特殊工作条件的办公室（如制图室等）；根据规模分为小型的普通办公室和大型办公楼敞开式办公室。

本楼各类办公室的照明规划大部分活动都与水平面作业的视觉有关，根据具体工作要求，主要任务是提高工作效率，减少视觉疲劳。

办公室的平均照度多数在200～4001x之间，平均照度为4291x，而原标准为2001x。

原标准值明显偏低，需提高照度标准。

根据GB50034-2004《建筑照明设计标准》选取，将普通办公室设计值定为3001x，高档办公室设计值定为5001x。

会议室、接待室、前台的照度平均在200—4001x之间，平均照度为3581x，设计值定为3001x。

设计室的照度与高档办公室的照度一致，设计值定为5001x。

文件整理、复印、发行室的照度在250—3501x，设计值定为3001x。

资料、档案室的照度为1501x，设计值定为2001x。

该设计采用色温在4000~4600K、显色指数在80左右、蝙蝠翼式配光荧光灯具，将灯具布置在工作台的两侧，并使荧光灯纵轴与水平视线相平行。

不能确定工作位置的采用与外窗平行布置，并采用双向蝙蝠翼式配光灯具。

办公室每普通开间设2~3组电源插座，照明与插座回路分开配电，插座回路应装设剩余电流保护装置。

将办公区域与公共区域分开配电。

五层办公楼，一楼和楼上四层建筑平面照明设计的区别在于一楼需门厅照明，2~5层的结构完全一样，以一层、二层为例做照明规划。

规划结果见照明平面图。

2.4灯具布置

办公大楼内灯具的布置主要就是确定灯在室内的空间位置，确定灯具的高度布置和平面布置。

灯具的布置对照明质量有重要影响。

光的投射方向、工作面的照度、照明均匀性、直射眩光、视野内其他表面的亮度分布以及工作面上的阴影等,都与照明灯具的布置有直接关系。

2.4.1灯具布置的原则

按房间的使用内容布置适宜的照度和亮度比。

光线组织应以区域性照明、重点照明和装饰照明相结合的办法，做到既有背景照明，又有重点强调照明。

灯具种类要兼顾直接照明、间接照明和漫射照明多种形式，避免炫光和光线性质单一。

综合考虑灯具本身特性和房间形状。

2.4.2灯具布置

本设计中，灯具均匀布置时，采用矩形形式。

均匀布置方式适用于要求照度均匀的场合。

使灯具之间的距离及行间距离均保持一定。

本楼内办公室、设计室房间灯具采用选择布置，根据工作面的安排来确定，选择最有利光的照射方向和保证照度要求，避免工作面上的阴影，这种有选择的布灯方式可以减少一定数量的灯具。

确定灯具距地面的最低悬挂高度不低于3m，多行布置时距高比取值在2.3-3.2之间，单行布置时距高比取值在1.9-2.5之间。

在进行本工程均匀布灯时，还要考虑天棚上安装的吊风扇、空调送风口、扬声器、火灾探测器等其他设备，原则上以照明布置为基础，协调其他安装工程，统一布置，达到即满足功能要求，天棚整齐，同时美观大方。

本设计照明布置统计如下表：

表2.4一层照明布置

房间名称

房间面积（㎡）

灯具数量（套）

灯具规格

安装方式

布置方式

大厅

155.52

16

PAK-D07-140C

吸顶

三行两列均匀

会议室1

51.84

8

PAK-A04-236-AD

吸顶

三行两列均匀

会议室2

51.84

8

PAK-A04-236-AD

吸顶

三行两列均匀

办公室

25.92

4

PAK-A04-236-AD

吸顶

单行两列选择

阅览室

25.92

4

PAK-A04-236-AD

吸顶

单行两列选择

收发室

25.92

4

PAK-A04-236-