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摘 要：随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的提高，高层建筑应运而生，城市中各类高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。高层建筑符合了人们对居住环境、信息的获取、娱乐、教育等方面的要求，所以在 21 世纪得以飞速的发展。其中高层住宅楼，因其为住户提供的安全、舒适、高效、节能的居住环境，受到了越来越多的人的青睐，也成为现代人主要的居住方式。一栋好的高层住宅楼，在为居住者提供良好居住环境的同时，必须保证住户用电的安全可靠。因此研究如何确定高层住宅楼电气设计方案，保证系统安全、稳定、经济运行，就显得尤为重要。

　　本文以某高层学生公寓为研究对象，结合高层住宅楼电气设计方案，详细论述了高层住宅照明、供配电、防雷接地和消防报警系统设计的具体内容，包括灯具的选择与布置，供配电方案的确定，系统导线的选择，开关和插座的布置，防雷接地措施的设计和消防报警系统的设计。

　　首先，在低压配电系统设计中，通过负荷计算及合理的负荷预测选用性能可靠、经济合理的电气设备，如配电柜、开关设备等；其次，在照明的设计中，本着节能的原则，选择荧光灯为光源，通过照度计算，确定最佳光源数，为学生们创造了一个良好的学习、休息环境；再次，在防雷接地设计中，根据国家规范，通过计算将本建筑物归为二类防雷，按照二类防雷建筑要求设计；最后，本工程设计了火灾报警与消防联动系统。针对学生住宅人员密集、排烟困难、火灾隐患众多的特点，设计出了一套集报警与联动于一体的系统。当发生火灾时，系统能够及时报警，并且能够自动开启喷淋泵、启动排烟风机等一系列措施确保将危害降低到最小。

　　关键词：高层公寓 低压配电 照明系统 消防联控

　　目 录
　　
　　摘 要
　　
　　第一章 绪 论
　　
　　1.1 本课题的研究目的及意义
　　1.2 高层建筑电气设计的研究现状
　　1.3 工程概况及设计依据
　　1.3.1 工程概况
　　1.3.2 设计依据
　　1.4 本文的主要研究内容
　　
　　第二章 学生公寓低压配电系统设计
　　
　　2.1 学生公寓低压配电设计要求
　　2.1.1 负荷等级及供电措施
　　2.1.2 配电系统的原则
　　2.1.3 本学生公寓楼的供电措施
　　2.2 本工程的负荷计算
　　2.2.1 计算负荷的目的
　　2.2.2 计算负荷的方法
　　2.2.3 本工程高层公寓楼的负荷计算
　　2.3 本工程电气设备的选择
　　2.3.1 低压断路器的选择
　　2.3.2 低压开关柜的选取标准
　　2.3.3 导线型号及截面的选择
　　2.4 本章小结
　　
　　第三章 学生公寓照明系统设计
　　
　　3.1 学生公寓照明系统设计要求
　　3.1.1 一般照明设计
　　3.1.2 应急照明设计
　　3.2 本工程照明系统设备的选择
　　3.2.1 照明光源选择的一般原则
　　3.2.2 照明灯具选择的一般原则
　　3.2.3 本工程设计的光源与灯具的选择
　　3.3 本工程的照度计算
　　3.4 本章小结
　　
　　第四章 建筑物防雷与接地设计
　　
　　4.1 建筑物防雷的分类
　　4.2 建筑物防雷的措施
　　4.2.1 一般规定
　　4.2.2 第二类防雷建筑物的措施
　　4.2.3 第三类防雷建筑物的措施
　　4.3 本工程防雷与接地系统设计
　　4.3.1 本工程的防雷设计
　　4.3.2 本建筑接地系统设计
　　4.4 本章小结
　　
　　第五章 火灾自动报警与消防联动控制系统设计
　　
　　5.1 总体设计
　　5.1.1 火灾自动报警与消防联动控制系统设计要求
　　5.1.2 火灾自动报警与消防联动系统
　　5.2 主控器和火灾检测元件的选择
　　5.2.1 主控制器的选择
　　5.2.2 火灾检测元件的选择
　　5.3 消防控制及报警设计
　　5.3.1 排烟风机的控制
　　5.3.2 自动喷淋泵的控制设计
　　5.3.3 电梯及其迫降过程控制
　　5.3.4 应急照明的设计
　　5.3.5 消防通信与广播系统
　　5.3.6 火灾手动报警按钮的设置
　　5.4 本工程消防控制室与消防联动控制设计
　　5.4.1 一般要求
　　5.4.2 消防控制室设计
　　5.4.3 导线选择与线路敷设
　　5.5 本章小结
　　
　　第六章 结 论
　　
　　参考文献

　第一章 绪 论。

　　1.1 本课题的研究目的及意义。

　　改革开放，加速了中国经济和科技的发展，同时促进人们对城市住宅区的开发力度。自从上世纪七八十年代以来，对于城市的住宅区的开发有了快速发展。住宅小区的高层、密集等特征已经成为现在小区建设的主要特点[1].对于居住者来说小区环境优美，设施齐全，交通方便等成为它们购房的前提。随着经济和科技的快速发展，人们生活水平的不断提高，推动了家用电器的发展[2].因此，对住宅小区供配电要求也逐步提高。供配电设施一定要有超前意识以及能够不断适应社会发展的新形势。文明城及文明小区的创建对小区供配电设施要求非常高，例如供配电设施要遵循科学规范、合理布局的原则；对于供配电设施还需要维护小区形象、美化城市。否则，供配电设施会造成重复建设，浪费了资金与资源，不符合当今节约型社会的建设要求，还对居住的用户在生活上造成严重影响。因此，对高层供配电系统设计很有现实意义及应用价值[3].

　　对研究供配电技术进行研究，就是对电力的分配和供应进行研究。电力是现代文明的物质技术基础。电力作为最主要的能源与动力，像现代工业生产、企事业单位及民用住宅等都离不开电力[4].国民经济的现代化离不开电力。当今网络化、信息化的发展都需要在电气化的基础上，万一供电中断，将会给这些用电部门带来严重的经济损失，同时造成不好的影响。对于保证正常的生活、工作、学习，做好供配电将具有十分重要的意义。对于供配电的设计主要包含以下内容：负荷计算和主变压器选择；确定变电所位置；电气主接线的选择；拟定供配电系统；计算短路电流；线路及设备的选择计算；继电保护的设计和整定；自动装置的设置。

　　供配电系统设计首先需要考虑的是供电的可靠性，同时还要保证电能质量。在保证供配电以及电能质量的同时，尽量确保供配电系统的方便性和灵活性。对于供配电系统设计，还需要考虑供配电系统的经济性以及后期扩建的可能性。

　　设计人员对供配电系统的设计，必须对供配电系统进行全方位的考虑。首先，在符合国家供配电设计规范的前提下，提出一套良好可行的供配电设计方案。该系统设计方案首先得满足甲方的要求及具体工程的特点，供配电系统应用在什么条件下以及所处的地区。同时还要考虑工程用电容量，负荷等级等。对于供配电系统的设计，在保证供配电系统用电安全可靠的同时，还应该保证该系统具有扩展的可能性。设计中用到的产品应该符合现行的有关标准和规范，而且应尽可能选择性能先进，节能低耗的电气产品。

　　人口的逐年增长以及土地资源有限，导致高层住宅逐渐增多。社会的现代化建设，使得住宅小区智能化逐步上升。任何事情都有两面性，智能化的提升也带来了很多隐患，这些隐患会危及到住户的财产与生命。为了消除或者降低这种隐患，做好高层住宅防雷接地系统的设计是极其重要的。从古至今，很多自然灾难都是雷电造成的，对国家造成了巨大的经济损失。对于防雷设计，它是相当复杂，设计人员首先要从负载的耐受性开始考虑。对于防雷系统设计，依靠一、两种防雷设施来防止各种雷电侵害是很难做到的。对于防雷系统设计的工作人员来说，首先要对雷电入侵途径要非常清楚，还要考虑到哪些因素会带来雷电侵害。为了将雷害减少到最低限度，需要采用综合防治--接闪、均压、屏蔽、接地、分流（保护）。避雷防护最重要的环节是接地，无论什么形式的雷，比如直击雷或者感应雷，归根结底都是接地装置将雷电流泄入大地。因而，对于防雷设计来说，接地装置的选择非常重要。接地电阻大小的选择相当重要，电阻越小，由雷电产生的电流散流就越快，可以在很短的时间内减少保持在被雷击到的物体高电位，雷电造成的危险性也就会越小。为了减少电位差造成的危害，必须要进行等电位连接。那么何为等电位连接，就是将住宅区内某些金属物品连接起来，比如要将煤气管道、接地系统、还有供配电系统的零线等比例连接成为一个良好的等电位体。

　　对于受过高等教育的人来说，大学生宿舍是其人生重要阶段的主要栖所，大学生宿舍环境的好坏会影响每一位大学生的生活与学习。相比较现在，以前很多学生一心只想要考上大学，能够成功进入大学学习和生活已经拥有了巨大成就和满足，没有过多的在乎自己在大学校园里所居住的地方[5].对于他们而言，只要一张可以供自己睡觉的床以及有安静地方供自己学习就行。

　　前些年，很多建筑设计人员很少对学生宿舍有过过多关注，但最近，随着社会全方面的进行深化改革，作为高校后勤社会化改革的突破口，学生宿舍越来越受到很多业内人士的关注。对于学生宿舍，它的类型既属于居住建筑，又属于公共建筑。

　　根据教育部的指示精神，很多高校对外招生人数逐年增加，随着人数增加，带来了一系列问题，其中主要的是解决学生住宿问题。一个良好的住宿环境可以为学生们带来很多好处。根据社会全面发展的需求，需要高校能够为学生提供足够多的宿舍，保证满足学校对学生扩招的需求。现在最主要、也是急需要解决的问题是在提高学生生活质量的同时还需要兼顾宿舍的建设质量。宿舍的结构可能会对学生的心理和性格造成严重影响。对于那些既单调又传统的学生宿舍而言，很容易对长期住在里边的学生心理发育带来很不好的影响。这些影响是在无形当中出现的，据统计这些单调的学生宿舍，会使学生性格孤僻，不善于交流，甚至会使他们走上犯罪的道路。要想很好的解决这些情况，还需要进行深入的研究。

　　伴随着社会化的深入改革，新建设的学生公寓也呈现出多样化的特点。相比较以前的学生公寓，现在学生公寓是通过各种渠道集资建设而成的，不再像以前那样采取免费居住模式，而是对学生采取有偿居住的形式。现在的学生宿舍也不再和以前一样仅仅具备"寝室"这个单一功能。相比较过去学生，现在学生对新宿舍提出了很多新的要求。面对学生宿舍发展趋势的多样化，对学生宿舍的研究非常迫切。

　　相较于公共建筑，学生宿舍形式过于单一，在影响力方面明显不能和其它公共建筑相比。作为居住型建筑，它又不能吸引人们的关注。总之，目前在对学生宿舍建设方面的研究还很肤浅。

　　西方发达国家在学生宿舍方面的研究明显比国内要早。在社会化程度上，西方以及美国学生宿舍要比我国要求高的多。它们对于学生宿舍的建设研究上有很多是值得国内学习，比如在以人为本，多功能宿舍，以及在公共交往的空间上等都值得参考。

　　国内对于高校学生宿舍的研究相对较晚，这主要是由本国的基本国情导致的，因为我国正处于并将长时间处在社会发展的初级阶段[6].虽然关于学生宿舍建设与管理方面的文章很多，但对于学生宿舍未来发展方面的研究性文章却少的可怜。

　　各大高校对学生进行扩招，使得原先学校宿舍不能满足人数需求。各大高校开始建设宿舍，但出现一个问题，大范围建设宿舍造成各大高校用地紧张，因而很多高校把学生宿舍楼建成高层，这种方法有效解决了因扩招带来的公寓面积不足的问题。对于高层学生公寓，它有很多优点[7]:（1）它能在有限的土地面积上，提高建筑容积率，为学生提供更多的住宿空间；（2）走廊面积得到了减少，增加了学生交流的空间；（3）在平面布局方面，它提高了灵活性，可以塑造别具匠心的学生公寓形象，形成建筑制高点。

　　1.2 高层建筑电气设计的研究现状。

　　建国初期，"建筑电气"还是一个全新的概念，但建筑电气还没有明确的定义，对建筑电气里边的具体内容一知半解[8].对于建筑电气这个专业，很多学校没有开设，与建筑电气专业相关的书籍也很少。但自从改革开放以来，中国经济快速发展，使得人们生活水平大幅度提高，在国民经济中，建筑行业扮演着重要角色。最近几年，全国建立起很多新的设计院，与此同时，在经济发达的东部沿海地区也建立了很多建筑设计院分院[9].面对国内理论水平有限，以及许多建筑设计院因业务发展需要和提高建筑水平的情况下，国内建筑业很多专业人士选择到国外调研。通过实地调研，对国外在建筑电气方面的发展有了深一层次的了解，也发现国内在建筑电气方面严重落后于西方发达国家。通过这次调研，也进一步带动了国内在建筑电气这一领域的发展。

　　为了促进国内在该领域的快速发展，积极与西方国家权威机构进行交流与学习。通过不断地努力与学习，我们也在建筑电气这方面研制出了一定的理论成果，也研制出了一些新产品，这些成果在工程应用中效果非常好。这一系列的研究成果表明，中国在建筑电气设计道路上的前景是光明的。对于国内建筑电气设计人员来说，虽然我国在这行业有了很大的进步，但是建筑电气设计缺乏标准规范，这一问题严重制约了建筑电气在国内的发展[10].对于各设计院，他们缺乏交流，不能经常交换思想和相互讨论，这一现象使得建筑电气行业不能够及时适应社会发展的需要。国家提出了一系列的举措，对于建筑电气专业理论研究方面，投入了大量人才，对于高校，加设了建筑电气这门专业。通过这些举措，我们有理由相信在不久的将来，会培养出大量在建筑电气方面的研究性人才。与此同时，为了改善国内建筑电气施工无规范遵循的情况下，通过慢慢摸索，国内专业人士对建筑电气制定出一系列施工规范和设计原则[11].这些规范与设计原则不是一成不变的，它会随着这一领域的发展做出相应的变化与修改。规范的设立以及设计原则的建立，使得我国在这一领域内迈出了坚实的一步。

　　虽然近几年我国加大了对建筑电气行业的投入，也取得不同程度的发展，但和发达的西方国家相比仍需要继续的发展进步。建筑电气设计方式和维护管理工作不好时，不利于人们劳动或者其他活动的视觉工作。建筑场所对照明要求也相当严格，设计好的话，会减少照明能量的浪费，设计不好，既浪费电力资源，又达不到照明要求。

　　我国现代化建设的发展受资源影响，资源短缺会严重阻碍我国的社会发展。我国各行各业对节能非常重视，在满足需求时，把节能放在首要位置。对于电气设计人员，在进行建筑电气设计过程中，应该充分发挥电气设施能否有效以及充分考虑到电气设备的管理与维护问题。作为一名建筑电气设计人员，应该全心全意为现代化作出应有的贡献，为国家节省能源，节约每一度电，这是每一位工作人员最基本的职业素养。设计工作者在建筑物达到照明条件要求下，应该遵循建筑标准，尽其所能的减少建筑面积的照明用量。对于企业，照明有利于其生产效率的提高，这一现象受到了工厂的高度重视，他们正在一步一步替换耗能低、照明度高的灯具。

　　建筑技术涉及很多其它领域，它的发展也推动了相关技术的发展，如电气科技，信息技术，还包含现代通信等。对于数字技术、还有显示技术、控制技术等技术的快速发展也会促进建筑电气的发展[12].上世纪七八十年代以来，不断的与先进国家在建筑电气技术上进行广泛交流，积极引进国外的先进技术及先进产品，使我国在建筑电气领域迈出了新台阶。

　　1980 年以来，不仅在中国，全世界都在兴建智能建筑。对于建筑电机也向智能化方向进行设计与开发。根据一份调查显示，结果很让人失望，中国因无故障运行率、智能系统开通率都和原来设想有很大差距，这使中国人民十分伤心，缺乏各个层次的施工建设、运行管理、智能建筑设计的专业化人才是造成这些问题的主要原因。对于建筑的智能化，需要多门学科交汇与融合，比如自动化学科，通信网络学科等。对于智能型建筑，需要软硬件相结合才能使建筑智能化[13].

　　电气安全，节约能源，保护环境，大胆创新是中国建筑电气的主题，从主题可以看出中国建筑电气涉及很多方面，在建筑电气设计要坚持绿色照明，确保电能质量，要节约用电，还要大胆对电气设计技术进行创新。

　　1.3 工程概况及设计依据。

　　1.3.1 工程概况。

　　1.最近几年来，各高校在社会化改革推进过程中，采用了一种适合自己新的管理模式。全国各地高校通过多种渠道，充分利用社会资金，使用社会化方法，在学校附近新建了很多高层大学生公寓，这些公寓供一所或者好几所高校学生使用。这种方式使得学生的生活环境和学习条件都得到很大改善，受到全国各地老师学生的欢迎。

　　现在的高层公寓或居室内配置不仅能满足基本生活需求，还拥有诸多先进设备，大大改善学生生活质量，也极大迎合了社会发展的需求[14].先进的高层公寓设有热水淋浴设施，室内预留空调插座，高层内也具有备用电话、电脑和电视以及高速网络终端，为了学生吃饭方便高层公寓还设有食堂，超市等。

　　本次设计的是一个集生活与住宅为一个整体的一栋综合性的高层建筑--高层大学生公寓楼。它建筑面积大约为 20000 平方米，分为地上十六层，地下二层；共分为两个区，其中一个为住宅区，另一个为生活区。生活区位于高层的地下二层到地上二层，其余剩下的楼层为住宅区，其中，地下二层包括：水处理间、风机房等。

　　地下一层包括：水泵房、配电室等。

　　地上一层包括：一个弱电机房、一个消防控制室、一个值班室，超市也位于这层。

　　地上二层包括：食堂（操作间及餐厅）。

　　地上三层到十五层：学生公寓。

　　地上十六层为顶层，面积较小，包括：电梯机房和水箱间。

　　动力设备包括：排烟风机、水泵、大门空气幕、电梯等。

　　2.高层民用建筑的特点。

　　（1）高层民用建筑供电电压可以采用 10kV 或 380V;（2）对于民用高层建筑，要选择质量高的电气设备；（3）消防系统安全系数高，可靠性也比较高；（4）具有较高的防雷接地系统；（5）弱点部分依赖多，因而智能化水平较高。

　　1.3.2 设计依据。

　　1.《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）；2.《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）；3.《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005 年版）；4.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）；5.《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）；6.《火灾自动报警系统设计防火规范》（GB50116-2008）；7.《低压配电设计规范》（GB50054-2011）；8.《综合布线系统工程设计规范》（GB50311-2007）；9.《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）。

　　1.4 本文的主要研究内容。

　　通俗来讲，对于建筑电气设计，大致分为强电部分和弱电部分，它是现代高层建筑的重要组成部分。

　　建筑电气设计的基础和主干部分是强电部分，强电部分的好坏直接影响建筑电气的可靠性和重要性。强电设计的重要组成部分主要有动力照明干线系统，低压配电，针于配电箱系统以及导线电缆的敷设等也都是强电设计的最重要组成部分[15].而对于火灾自动报警与消防联动系统，有线电视及其通信系统，综合布线系统等都属于弱电部分。对于目前设计中要特别进行深化设计的一个是综合布线系统，另一个是火灾报警及消防联动系统。弱点设计好的话，有助于提高智能化水平，还能节约成本。因为随着经济和科技水平的不断提高，导致智能化也随着科技逐渐提升，弱点部分与智能化息息相关，智能化的提高，促使智能化水平也相应提高。这种情况会使得在弱电方面的建设投资份额占得比重越来越高[16].

　　本课题主要以学生公寓为研究对象，对高层住宅楼进行了电气设计。分别对供配电、防雷接地系统以及照明系统进行了方案确定。

　　本文的章节安排如下：

　　第一章 绪论。首先介绍了课题的研究背景和意义，然后阐述住宅建筑照明、供配电、防雷系统设计的重要性，以及建筑电气的发展和研究现状。

　　第二章 学生公寓低压配电系统设计。对电力负荷的分级进行了介绍，以及也介绍了不同负荷对供电的要求也不一样。同时对照明的供电，统计系统计算数据，以及该如何对导线和电气设备进行选择。为了确定供配电方案，需要确定住宅楼负荷的性质，以及该住宅楼的负荷等级。由计算出来的数据，来选择和校验导线，最后按要求布置开关和插座。

　　第三章 学生公寓照明系统设计。首先对常用光源类型和照明技术有关概念进行了简要介绍，然后对住宅照明的照明种类和设计原则进行了研究。接着介绍了如何选择供电电源为应急照明提供电能，对应急照明的分类进行了介绍。确定对住宅楼灯具的选择和布置是由照明计算得到的。

　　第四章 建筑物防雷与接地设计。第一步介绍了建筑物的防雷分类，紧接着介绍防雷的具体措施，也对防雷装置进行了介绍。最后研究了接地形式以及不同接地方式所适用的范围。相应的防雷方法和接地措施是由住宅楼的防雷等级确定。

　　第五章 火灾自动报警及消防联动系统设计。分别对火灾自动报警系统中探测器的选择和设置、手动报警按钮设置、火灾事故广播及其报警设置等进行了介绍。火灾发生时消防控制室联动工作，及时避免火灾危险。

　　第六章 最后对全文的工作进行总结

第二章 学生公寓低压配电系统设计

　　2.1 学生公寓低压配电设计要求。

　　2.1.1 负荷等级及供电措施。

　　1.对于学生公寓在经济性、实用性上的重要程度，以及对供电设备的可靠性要求，可以把公寓建筑的用电负荷分成 3 个级别，即：一级负荷和二级负荷跟三级负荷[17].

　　本工程设计的大学生公寓的设计主要采用二级电负荷，其中主要包括应急照明、排烟风机、消防中心、消防栓泵和消防电梯等，生活负载和普通照明真的是三级负荷。

　　2.本工程结合供电部门所建议的方案来设计学生公寓的电源还有就是供电配置系统。学生公寓里面的供电设备还有每个耗电用户的各级负荷，均与公寓之外部电源有很大的关系，但是公寓外部电源供电的要求被本地供电部门提供的"供电方案"所决定。

　　（1）一级负荷用电用户及其供电设备措施。

　　设计分段运行的目的主要是为系统提供备用选择。而属于一级负荷的供电设备必须使用双电源电压供电措施，但必须是在保证完成自动切换状态的情况下，在最后一级配电装置完成切换。

　　（2）二级负荷用电用户及其供电设备措施。

　　二级负荷的供电系统应当立刻保障供电系统的正常供电，电力变压器或者电路线路发生一般比较小的故障时，在二级负荷的用户供电系统中，或者保证停止供电部分的电路能够及时恢复。对于较为分散的小容量负荷供电系统，比如应急照明装置。

　　（3）三级负荷用电用户及其供电设备措施。

　　在通常情况下，假如说在供电技术又经济又合理的情况下，应当最大程度地缩小电源电压偏差还有就是电源电压变化状态。三级负荷用电对供电设施没有特别的条件约束，通常三级负荷采用的是单回路供电措施，一定要尽可量地让三级负荷的配电系统非常简单，让人一看就明白是怎么回事，特别容易上手，好操作，然后再增加它的可靠性，降低供配电的级别，而低压配电的配电级数小于 4 级。

　　2.1.2 配电系统的原则。

　　住户供电系统的可靠性和电压质量是配电系统的基本设计原则。配电系统的设计通常采用三级保护措施。配电系统的设计结构要求简单，不能过于复杂，除了必须具有配电操作的安全指导、方便检修的操作等注意事项，还应具有一定的操作灵活性[18].

　　为了最大限度地减少电能损耗，在负荷供电中心应当安装相应的电路线路或者是配电室配电箱，从而可以缩减导线截面的面积。

　　必须提供单独的用电支路进行供电。在三相供电线路中，单相的用电设备必须要在不等分的情况下分配到三相线路中，尽量保持三相线路的平衡。对于单相负荷电路的不平均分配所导致的中性线电流，规定不得超过标准额定电流的 25%;在满载时，对于任意相的电流均不能超过标准额定电流值。

　　对于用户用电的配电系统中的配电屏或配电箱，应该留出相应的备用回路。在选择导线截面时，也应该相应地留出余量。

　　2.1.3 本学生公寓楼的供电措施。

　　根据负荷的级别及供电的要求和负荷量，二级负荷应该采用两路电源供电。本工程从室外引入三路 380V 电源，其中一路电源与另外两路电源均引自于上一级变电所不同的母线段，用来作为消防负荷的备用电源。三级负荷需要使用一路电源，二级负荷需要使用两路电源，它们所采用的负荷供电方式为单母线线段进行的分段制。负荷供电的中间部位需要安装供电联络柜，并且需要在消防负荷的最后一级增加具有自动切换装置的配电箱[19].

　　2.2 本工程的负荷计算。

　　2.2.1 计算负荷的目的。

　　通常情况下，我们将计算负荷看作需要的负荷量。我们把按照发热的多少当作计算负荷的条件，以此来选择相关的导体和我们需要的电气设备。当计算不便时，通常我们就会采用假象的一个负荷来进行使用测量[20].计算负荷的主要目的是使系统在按照计算结果运行时，产生的热效应与实际系统运行产生的热量相同。因此，一般把负荷计算的理论数据当作发热原则，进行挑选导线、选择电气设备和整定二次保护装置的依据。

　　2.2.2 计算负荷的方法。

　　1.系数确定法。

　　负荷系数的确定方法是将负荷所需要系数乘以设备所产生的功率。我们采用计算方法的优势在于方法比较简单、应用范围特别广。通常情况下，我们在计算变电、配电所所需要的负荷时就会采用这种方法。

　　2.利用系数法。

　　在利用系数方法中，优先考虑设备的有效台数与有效设备所产生的功率差异所造成的影响，用系数求出最大负荷的平均负荷量。然后，我们将平均负荷量与相关设备台数的最大系数相乘，从而达到我们原设定的目的，即得出计算负荷量[21].由于这种计算方法是基于概率论与数理统计，因此计算结果比较接近于实际值。但在采用这种方法时，统计测量和实际系数的测量特别困难，我们在绝大多数的建筑设计过程中一般不采用这种系数计算方式。

　　多数情况下，设计方案的过程中可以使用单位指标法。可以采用需要系数法对方案进行设计，并对施工图进行针对性的绘制。但对于住宅区域来说，在设计方案中的任意阶段都必须严格的按照规定使用单位指标法。本工程我们采用的负荷计算方法，可以优先选择单位面积功率法。通过采用这种方法，我们可以大致估计出设计需要计算的负荷量。然后，为了保证工程上的准确性，我们在利用需要系数法进行精确计算。

　　2.2.3 本工程高层公寓楼的负荷计算。

　　1.容量计算。

　　在方案设计过程中，我们首先要确定容量的大小，在通过单位指标法测量。通过单位指标法测量出的结果，可以确定出由电力变压器所需要用到的变压器台数[22].

　　各类建筑物的用电指标。

　　本工程采用估算法：单位面积容量×面积=总负荷本工程的总负荷估为50 × 20000=1000kW2.计算设备容量。

　　在计算设备容量多少的需求时，首先需要对所用到的用电设备组或单台用电设备装置进行详细的处理，然后在与处理过后的结果相加，从而得到设备容量值。下面我们对用电设备进行的相应处理，而这些处理就包括：

　　（1）当在考虑短时间工作的电动机时，我们就必须考虑电动机的使用系数。

　　（2）对于那些一整套的用电设备，我们就需要特别注意，不能将备用设备的容量大小计入设备容量的大小。

　　（3）当在考虑单台设备容量的多少时，可以根据自身铭牌上的数字进行设备容量大小的设置。

　　（4）当发生火灾时，我们就必须去掉设备容量大小，然后将最大的容量值计入到总设备的容量中。

　　（5）当考虑连续工作的电动机时，就可以将自身铭牌上的标准数量大小作为设备容量进行设置。但由于设备转轴上输出的功率是有功功率，所以我们不能计算出电动机自身的功率消耗。

　　（6）当计算照明设备的容量值时，我们可以将照明光源的标准功率与附属设备的标准功率之和看作是照明设备的容量大小。而低压钠灯等设备容量的多少设置为灯泡的标准额定功率与变压器功率消耗总和。

　　将单相负荷的大小平均分配到三相供电线路上，若分配方式不能使三相供电线路保持绝对平衡，并且在三相供电线路中最大一相的负荷大小与最小一相的负荷大小之差不低于三相供电线路总负荷量的 10%时，便在设计过程中选取负荷量最大的一相。

　　计算同一类型的负荷容量大小时，设计过程中需要将设备容量的算数值与需要系数的大小相乘。而在计算不同类型的设备容量的视在功率时，就需要将设备容量的有功负荷大小与无功负荷大小求和，在将所得之和求其均方根。如果需要，设计可以查询需要系数和功率因数。

　　2.3 本工程电气设备的选择。

　　2.3.1 低压断路器的选择。

　　1.低压断路器的选取原则如下：

　　（1）低压断路器的标准额定电压不能超过电气设备线路的标准额定电压。

　　（2）低压断路器中欠电压脱扣器的标准额定电压值要与设备线路中的标准额定电压差不多。

　　（3）低压断路器的标准额定电流与过电流脱扣器的标准额定电流不能大于或等于设备线路计算的负载电流值。

　　（4）低压断路器的标准额定短路通断能力要能允许设备线路中的最大短路电流通过。在设计过程中，我们需要留格外意输入与输出端的短路通断能力是否控制在误差允许范围内。

　　（5）在选取配电断路器时，我们需要认真考察该设备在短时间内的延时特性，需要格外注意的是在设计时，需要将延迟时间跟短路通断配合使用。

　　（6）在设计直流快速低压断路器时，我们必须将电流脱扣器的运动方向等因素考虑到内，同时还必须格外注意短路电流的上升率。

　　（7）选用灭磁断路器时，需要清楚了解发电机的励磁线圈的时间常数值、强励电压值以及断开强励电流的能力。

　　（8）选取用来保护低压断路器的电动机时，需要考虑电动机起动时的电流大小，并且需要保证低压断路器在刚刚启动时能够相对地静止。

　　2.选择结果。

　　通过低压断路器的选取原则来选择低压断路器，本工程设计的所有低压断路器都采用 HUM8 系列塑料外壳式断路器及 HUM18 微型断路器。

　　HUM8 系列塑料外壳式断路器它通常可以用在标准额定绝缘电压为 690V、标准额定工作电压为 380V 或者 400V、交流频率 50Hz（或 60Hz）、标准额定电流为 100A至 1250A 或低于标准电压以下的配电线路。HUM8 系列塑料外壳式断路器可应用于分配电能和线路、电源设备的过载过程、以及短路和欠电压保护方面。

　　这系列断路器主要由四大部分组成：绝缘体外壳、操作机构、触头系统和脱扣器。

　　断路器的操作机构具有触头快速合闸和分开的功能，这些功能的位置以手柄位置为基准进行区分。

　　由计算结果显示，整定电流应为 40A.通过查询断路器主要技术参数表，我们在本工程回路中将 HUM8-100S（100A）选作低压断路器型号，本断路器的主要技术参数。

　　2.3.2 低压开关柜的选取标准。

　　在选取低压开关柜的时，我们需要严格的进行比较，其中 GGD1 型低压固定组合式开关柜可适用于本工程的设计方案。GGD1 型低压开关柜的特点是适用于交流频率的 50Hz 与 60Hz 之间，正常工作的额定电压为 380V.当发生火灾时，额定绝缘电压为 660V、2000kV,GGD1 型低压开关柜还拥有低于绝缘标准电压范围以下的配电变压器的电力系统，可以在紧急情况下发挥重大的作用[23].它的工作范围还适用于配电系统、照明设施、电动机控制等方面的内容，能够极大限度的满足不同用户的不同使用要求，方便用户的使用。

　　在选取低压开关柜时，必须严格要求开关柜的外部结构均是按照一定数量的螺丝钉一个接一个的紧密连接组成，并且在指定的元件室内部，均要安装低压开关柜中所有开关柜所用到的全部元件[24].而电缆室也需要采用钢板将母线室与元件室进行隔开设计，或者电缆室也可用钢板或绝缘板将其与垂直母线分隔开来，这样做的目的是可以在保障安全的情况下，保证各个单元的功能模块可以独立运行[25],并且进行正常的维护工作，进而可以达到不会因某一单元的突发故障而影响其他单元模块正常工作的目的。

　　本工程的设计主要采用的方式是单元式。在单回路的设计方案中，若塑料外壳开关的电流范围超出 100A 以上的，则所采用的塑料外壳均必须使用柜外旋转式操作结构。其中，在单元式的操作机构与各楼之间的门板之间还特殊设计了闭合与断开门锁的装置。一旦单元式开关打开时，则不能同时打开各楼之间的门板装置；因此只有在单元式开关闭合时，各楼层之间的门板才会打开，并及时进行各项设备的维护工作，以确保在维护过程操作中的安全可靠性。同时，可以有效地预防在单元式开关闭合时，因电流或电压线路短路所造成的人体伤害[26].

　　使用开关柜的条件主要有以下几条：

　　（1）开关柜周围的空气必须保证清洁，尽可能减少污染程度，在最高温度达到+40 摄氏度时，相对湿度不能高于 50%.而在温度较低的时候，相对湿度才可以提高，如+20 摄氏度时，相对湿度可达到 90%.

　　（2）开关柜的周围不能存在易发生火灾、存放易燃危险品、拥有严重污染、化学侵蚀环境以及常有土地晃动等危险场所。

　　（3）临海地区的海拔深度不得超过 2000 米。

　　（4）若温度临近于-25~+55 摄氏度之间时，开关柜可以进行物品的运输和储存，但要保证在一天之内，控制在+70 摄氏度以下。

　　综上所述，本工程选用了低压固定组合式开关，以满足设计要求，达到设计的目标。

　　2.3.3 导线型号及截面的选择。

　　1.导线型号的选取。

　　（1）导体材料的选择。

　　选取导线材料时，选取原则是可以提高导线节省能源的材料，目的是可以在进行电能传输时，尽最大限度地减少导体在线路上的电能损耗，同时削减导体对电流的部分阻抗[27].通过对各种材料的比较，铜的电流阻抗要相对小于铝的电流阻抗，因此在本工程的设计中，所选用的导体电缆材料均选取了铜芯导线，可以尽量满足工程设计的目标。

　　（2）导线绝缘材料及护套材料的选择。

　　1）导线规格的选取。

　　选用导线的规格是塑料绝缘导线，选用塑料导线的原因是塑料的绝缘性能较好，而且购买方便、便宜，并且塑料的制作方法非常简单，操作起来十分容易，无论是铺设在明显的地方还是将塑料导线进行穿管[28],塑料绝缘导线均可以替换成橡皮绝缘导线来使用。但塑料绝缘导线也存有不足之处，它对于温度的适应性较差，当塑料绝缘导线在高温情况下时，容易挥发，可以将包裹在内部的导线裸露于空气之中；而在低温的情况下，容易变脆，轻轻一碰就会裂开。因此，在选用塑料绝缘导线时，应当首先考虑周围空气温度的变化问题，只有解决了温度问题，才可以安全使用塑料绝缘导线。

　　2）选取电力电缆导线。

　　电力电缆导线的特点主要有：比较方便操作，在使用过程中几乎不存在敷设高低值之间的限制；在弯曲程度上有较好的柔韧性，质量较轻，方便挪动；并具有内部装饰的结构，可以达到在内部装饰中不会轻易发生腐蚀内部结构的效果，并拥有能抵抗油质以及酸碱性腐蚀物品的能力，具有一定时间范围内的燃烧点，可应用于火灾发生的重要场所[29].并且，各种各样的交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套电力电缆导线还具有防水、防潮等特点，可适用于较为潮湿，或有少许积水的特殊环境。

　　2.选择导线截面。

　　由于在电路接通正常运行时，导线有可能会产生一部分电能损耗，从而导线有发热。若流通过绝缘导线截面和电缆导线截面时发生过细微的摩擦，则会使温度升高，此时便会有可能损坏绝缘导线的表面，情况严重的话甚至会引起不可预想的火灾发生。因此在选用导线截面时，就先根据不同材料的导线截面来判断出最大载流量，然而这个最大载流量可以在导线发生升温现象时，及时准确地控制温度的变化，使导线可以在最大载流量中正常运行。

　　（1）线截面的保护。

　　在选取保护线截面时，只有在满足导线短路的情况下才会对线截面进行保护，保护线截面能够达到温度在一定条件下处于稳定的要求，按照低压配电设备装置的相关规范规定：

　　1）当相线截面的面积低于 16 平方毫米时，保护线截面的面积需要大致相似于相线截面的面积大小，此时才能够满足相应的大小设计。

　　2）当相线截面的面积处于 16 平方毫米至 35 平方毫米之间时，保护线截面的面积的选定不能超过相线截面的面积。

　　3）当相线截面的面积高于 35 平方毫米时，保护线截面的面积应该大于相线截面面积的一半，这样在使用材料时才不会有材料浪费的现象。

　　按照这些相关的规定选取出的保护线截面，就可以在本工程的设计中进行应用。

　　（2）中性线截面。

　　在三相四线制系统中，选取中性线截面的面积大小时，需要考虑在中性线截面中存在的不平衡电流大小及其流动方向、零序电流大小及其流动方向以及谐波电流大小及其流动方向对中性线截面的影响。这些影响主要包括：

　　1）在三相四线制系统中，我们对中性线截面的面积选取应该控制在相线截面面积的一半以下，否则会出现中性线截面的浪费情况。

　　2）由于三相四线制线路的三次谐波电流的大小及流动方向十分明显，以至于谐波电流的流动方向在流回到中性线截面中时都可以得到很好的控制效果。此时，中性线截面的面积大小就应该等同于相线截面面积的大小，或者可以大于相线截面面积的大小，以至于在工程设计中达到预期的效果。

　　遵从这些原则标准，选择各中性线截面的面积大小均取自于相线截面面积的一半，尽量满足中性线截面的规则，使工程设计尽量满足预想的成果。

　　本次对学生公寓电气设计，依据《全国民用建筑工程设计技术措施》等相关规定，对于相线截面，当它截面大于 352mm 时，那么各个保护线的截面至少选择为相线截面的一半。对于那些截面小于 352mm 时，选择相线截面和保护截面相同。除消防电缆用的 NH-YJV 型，别的都用的 YJV 型的；导线都选择的 BV 型。

　　以水泵房回路 BF-0 为例，为地下室照明，其计算电流为 67.6A,整定电流为 100A.

　　102mm 的聚氯乙烯电缆载流量至少为 100A,因此本回路电缆选聚氯乙烯电缆YJV-1000 4×25+1×16 型号的即可。其它设备导线选择见附录低压配电系统图。

　　2.4 本章小结。

　　本章节主要研究的内容是高层学生公寓供配电系统。供配电系统的设计方案对日后居民使用电量安全、可靠有着十分紧密的联系。在整个工程设计过程中，首先要遵循的原则就是保证供电系统的安全性和可靠性，同时也要保证设计方案的灵活性与方便性。

　　本章节简要介绍高层学生公寓供配电负荷量的统计数量以及供电导线材料、电气设备装置的选取要求与相关准则。计算负荷量大小的方法通常采用需要系数法，将供电设施设备装置的容量大小乘以负荷量所用到的需要系数，将二者相乘，所得乘积即为负荷量的大小。对于导线的选取规则中，是根据系统的计算数据量和供配电方案进行逐一选择，通过进行比较选出优质的导线，并将这些导线进行导线截面的分类，以及设计不同导线的不同敷设方式，并且需要对各种不同种类的开关和规格不同的插座进行合理的安排，在工程设计中可以很好利用这些材料，并节省了大部分的时间。

　第三章 学生公寓照明系统设计

　　3.1 学生公寓照明系统设计要求。

　　从原始部落时代，人类通过火把采光照明时，照明技术就开始新兴。一直发展现在，人们充分利用自己的聪明才智发明了各种各样的照明设备。现代社会科学技术已经发展到很高的高度，随着人们生活水平大大的提高，照明技术也得到不断改进和更新。随着社会的进步，单一的照明功能已经远远不能满足人类的需求了[30].越来越多的人们比以前还要看重除了照明技术以外的其余功能，从现在来看人们注重的还有室内的装饰样式、节省室内装修的材料能源以及室内环境的空气质量等问题。

　　目前，人类不得不承认照明技术的发展不仅成为了当代建筑艺术中极其被重视的组成部分之一，还与人们日常工作与生活密不可分。照明技术质量的好坏不仅与人们的视力，身心健康息息相关，还对生产率和安全生产其他因素产生着相当大的作用。

　　照明技术能够体现现代建筑功能，还能美化和装饰建筑物，照明在建筑功能实现方面起到的作用越来越重要[31].

　　实际工程中，设计照明功能的基本要求如下：照度水平、灯具的挑选和控制形式、节能标准和有效控制眩光。为了实现良好又理想的照明效果，在设计照明系统时，我们需要将建筑构造、屋内空间构造、风格形式、装饰材料的质地和色调合二为一，相互匹配，从而就可以得到我们想要的舒适怡人的气氛和环境。

　　3.1.1 一般照明设计。

　　1.一般情况下，照明设计所需要的条件如下所述[32]:

　　（1）一般情况下屋内照明的照度均匀度大于或者等于 0.7.

　　（2）所需要安装的灯具或者其他光源的均匀度都应该小于样本标准的均匀度。

　　（3）在层高在 10m 以上的厅，地面必须有斜坡、有固定座位。

　　（4）吊顶内维修灯具应该设计高度小于 2.4m,而且应该适当地加一根接地线（PE）。需要特别注意的是必须将灯具外壳接地。

　　2.灯具布置灯具布置方式可以分为选择布置与均匀布置[33].

　　我们可以将在房间内确定灯的空间位置定义为灯具的布置。灯具的布置合理性不仅对照明的质量有很重要的影响，还与照明装置维修的安全性和方便性息息相关。在设计的过程中我们需要考虑照明装置的安装和照明设施的花费。

　　综上所述，本设计之中灯具的布置都使用了均匀布置方式。

　　3.本设计中的照明灯具的布置现在以车库照明灯具的布置作为例子来说明通常照明灯具的布置。先设每间车库的面积为 22.682m ,通过采用单位密度法，得 14W/2m ,因此我们能知道该车库的灯具总功率为 80W.如果我们使用每根灯功率是 40W 的双管荧光灯，因此车库仅仅需要一个双管荧光灯。现在我们开始选择开关，在这个设计中我们首先选用一个单联的开关，这样一来我们就能保证可以驱动这个双管荧光灯。详细的安排方式请参考设计照明平面图图一。

　　3.1.2 应急照明设计。

　　1.一般情况下，应急照明的设计条件如下所述：

　　（1）从某种角度来讲，应急照明有时候也可以成为正常照明一个组成成分，我们应该将其开关选用独立控制开关，以保证能够同时打开。需要特别注意的是控制开关面板的设计可以采用带指示灯型，这样就可以跟常用照明开关面板区分开。

　　（2）应急照明有时候不成为正常照明的组成成分，在因为正常照明产生故障而没有办法正常工作的状况时，一定要保障应急照明的电源能够自主启动运行使用。

　　（3）在我们常去的重要公共场所的安全出口和疏散通道一定要安装指示灯。

　　（4）紧急疏散出口的指示标志要安装在各楼层紧急疏散出口或者楼层拐角处最为明显的位置上，并且疏散出口的指示标志要距离地面约 1 米的范围之内，而在走廊内的紧急疏散标志灯之间的间距不得超过 20m 的范围[34].紧急疏散应急照明灯装置要安装在墙面和顶棚上最为突出的位置，而安全出口标志应该安装在各楼层楼梯门的顶部，显示灯要亮一些，保证疏散人员可以随时注意到安全出口的位置。

　　（5）在选取备用电源时，我们可以选取能够连续供电 20min 以上的蓄电池作疏散指示标志与应急照明的备用电池。

　　2.本工程所选择的应急照明灯具以及灯具的布置对于大学生公寓楼下列位置必须安装应急照明标识：

　　（1）楼内的疏散通道以及至少为 20m 的走道。

　　（2）防烟楼梯间前室、消防电梯间、楼梯间及其避难间（层）。

　　（3）消防配电室、控制室、消防水泵房、防烟排烟机房以及其它发生突发状况还必须其余房间。除了以上三条之外，应急照明还能采取立刻启动的并有独立的控制开关光源。

　　3.2 本工程照明系统设备的选择。

　　设计照明装置时应该遵守以下规则：

　　（1）为学习和工作区域提供适当的照明效果，提升学习和工作的效率，必须区别工作环境和工作性质，选择合理的照度与适合的显色性光源。

　　（2）为了更好地将建筑结构与功能需求结合，我们需要设计出合理确实可行的照明方案。与此同时在天然采光方面，我们需要选择既经济又相符合的灯具，从而达到既能保障良好的照明效果，又能更好地解决能源消耗。

　　（3）在照明设计过程中，我们需要充分降低甚至消除眩光、热辐射、清晰度、阴影等因素的影响。

　　（4）当前照明设计过程中，节能、绿色环保也是不能可忽略的环节，因此我们在设计的同时不仅能够保证照明效果和效率，还应该考虑到节约能源。

　　3.2.1 照明光源选择的一般原则。

　　（1）通常室内照明应该宜选取同类型的光源。若对装饰和功能某方面具有其它需要注意的地方时，也能选取不同类型的发光源头[35].

　　我们在选光源的色温时，我们需要格外重视的是光源色温可以跟随着照度的增强而增强。当照度不高于 100lx 的情况下，我们一般都会选用色温不大于 3300K 的发光源头。

　　（2）针对不一样的地方，我们可以选用更加合适的光源、更加明显的显现颜色、时间寿命可以延长的、再启燃时间可以延长等特征指标参数。我们还需要格外重视的是外界环境对光源光电性能的特性指标参数产生潜移默化的作用。

　　（3）考虑到教室室内照明，高光效光源跟高效灯具就成为我们首要的选择。在特殊的室内装修设计需要的场所，如在有连续调光、频繁开闭、防止电磁波干扰的室内装修场所，我们能把卤钨灯和白炽灯当作照明光源[36].

　　3.2.2 照明灯具选择的一般原则。

　　（1）在选取功能性照明时，最好选用敞开式灯具或者采用直接照明。

　　（2）在像楼梯厅和公共建筑中的门厅这样的场合，我们应该选用亮度比较大的灯具。

　　（3）通常在选择灯具的时候，我们需要将使用的外界环境条件和特征等要素考虑在内，我们可以具体地按照需求来设定灯具的种类和功率、遮光角和光强分布、灯的外观尺度和表观颜色等。

　　（4）对于高空间灯具的安装，比如：多功能厅组合灯、楼梯大吊灯、障碍标志灯、室内花园高挂灯和景观照明等不能保证经常检修的场所，我们通常会通过选用延长光源寿命的方法来设计。

　　3.2.3 本工程设计的光源与灯具的选择。

　　参照照明光源以及灯具的相关规定，本设计的在各个使用场所选用的灯的类型和照度如表 3-1 所示：（走廊和厕所的工作面照度我们选用 0 米，其余地方的工作面照度均为 0.75 米）3.3 本工程的照度计算。

　　在照明设计时我们应该着重考虑选择适当地照度，当我们选取照度远大于标准照度时，就会造成电力能源的大量浪费；当我们选取照度远小于标准照度时，可能损伤工作人员的视力。我们通常可以选取三种方式：一般照明、混合照明和局部照明。当可以提供正常标准照度时，我们的设计应该尽量节约电力能源。当一种光源不能够完全完成显色性的正常要求时候，我们一般情况下就会选取混合的照明方式，至少要选取两种光源。我们采用以上方案不仅能大大的够提高光效，还能起到改善显色性的作用。

　　自然采光的选取直接关系到能否改善工作和学习的环境。然而，我们选取更好的自然采光不光让人感到舒适，还能大大的提高健康状况。为了达到有效地增加光利用率的目的，我们需要尽量多的考虑室内受光面的反射情况，例如为了节约电力能源，白色的墙面反射系数高达 70-80%,因此在一般情况下我们会将墙涂成白色。

　　利用系数法、逐点法和单位容量法是常用的 3 种照度计算方法。一般工程上计算结果的允许误差是+20%至-10%,而其他照度计算方法都基本算准确。综上所述，本高层公寓楼的照明设计将采用单位容量法计算。

　　在绘制单位面积的安装功率表时，首先需要参考选取的灯具形式以及布置方式、最低照度、光源效率、计算高度等各种因素，然后编制的单位面积内所需灯管或灯泡的功率的关系表。单位容量法是通过利用系数法演变的一种简便方法。由于估计大概的照明负载和进行简单的照明计算比较适用，因此一般情况下它通常会应用于在方案设计之中，或者一开始设计时的照明估计计算。

　　1.计算步骤。

　　通常当得到房间的具体被照面积数据时，我们就能够通过编辑完成决定灯泡或者灯管功率的《单位面积安装功率表》表 3-2 和表 3-3 分别为荧光灯和白炽灯单位面积安装功率。安装具体步骤如下：

　　（1）首先我们选择不同的照明灯具；（2）根据照度的规定的不同，通过查表法能够查到单位面积的安装功率；（3）最后我们结合以上详细计算得出来的灯具数量，并决定选用哪种布灯方案，从而安排相应的照明工具。

　　屋子室内的照度标准选取了建议的平均照度时候，我们就需要将平均照度换算成最低照度，然后经过查表可得出了需要的结果。若平均照度值查表得单位面积安装功率，而 Σ P是通过式 3-3 计算出来的。

　　0ΣP  = P S /Z（3-3）式中0P 为用平均照度值查单位面积安装功率表所得功率。

　　3.4 本章小结。

　　对于高层住宅楼电气的设计，照明设计在整个公寓电气设计中非常重要。然而照明质量的好与不好和很多因素息息相关，比如说：人们的劳动生产率、生活和学习工作、学习的质量。设计适当的照明不仅对人们的身心健康大有裨益，而且还保障生产安全和增加劳动生产率，大幅度地提高人们生活综合的水平。因此啊，人们必须要对电气照明的设计给予足够的重视。

　　本章开篇就立马阐述了与照明技术有关概念的定义，还有对照明质量产生影响的要素和常用光源类型进行了说明。在整个照明设计过程中应结合外界环境的特点跟对视觉的要求、工作性质，挑选合适的光源并且要确定灯具的数目，使得工作区域能够有合理的照度和比较理想的亮度。结合地下室和住宅和环境特征和照明要求，按照照明设计规范和设计规则，进行照度计算，恰当地选取灯具的数量和种类，从而进行安排和放置。本章节还仔细阐述了应急照明的种类，不同应急照明适用的场所，并且阐述了应急照明选用规则和电源的种类。

第四章 建筑物防雷与接地设计。

　　4.1 建筑物防雷的分类。

　　对建筑物防雷等级划分需要综合性考虑，通过考虑建筑物重要性、该建筑物所在区域每年发生雷击所发生的概率，还需要考虑雷电电击之后会造成什么重要影响等来确定所建物的防雷级别[37].还需要遵循国家对建筑物防雷的有关规定，能够把建筑物防雷等级划成三类：

　　对于第一类防雷等级建筑物，通常情况下民用建筑不采用，因此，在这里不对第一类防雷进行介绍，本次将对建筑物的第二类和第三类防雷进行简要介绍并进行分析。

　　对于建筑物防雷设计，只要建筑满足以下的任何一个条件，那么可以采用二类防雷设计：

　　1.所需要防雷设计的建筑物高度应该不低于 100m;2.所需要防雷设计的建筑物属于国家级重点文物；3.所需要防雷设计的建筑物是国家级核心机构同时里边具有大量电子设备；4.对于流动人数多的公共建筑。

　　对于建筑物防雷设计，只要建筑满足以下的任何一个条件，那么可以采用三类防雷设计：

　　1.该防雷设计的建筑物是省级重点文物保护或省级档案馆；2.对于那些每年累积次数在 0.05 和 0.25 之间的民用或者办公楼等建筑；3.对于那些曾经经常受到雷击地方或者受到雷击造成严重影响的建筑。

　　4.2 建筑物防雷的措施。

　　4.2.1 一般规定。

　　（1）建筑物的防雷设计需要综合性考虑，不能依靠单一的因素就确定防雷设计的方案，应该从当地气象条件、地质条件以及地貌综合考虑，同时还要根据所建的建筑物特点，进行理论综合分析和计算，计算出来的结果与有关部门规范或者设计原则进行对比，最终确定建筑物属于哪个防雷等级，之后才能对建筑物进行详细设计[38].

　　（2）对于那些不能将建筑物里的工作人员或者居住人员不能和防雷装置分开的建筑物，应该将那些金属设备进行等电位连接。

　　（3）设计建筑物防雷装置时，首先应该了解建筑物的防雷等级和正确适当的保护措施或相关的防雷办法，为了防止对建筑物外观形象的损害，或者说对建筑物美观不产生影响，应该将建筑物防雷装备和建筑的形式、艺术造型相结合。

　　4.2.2 第二类防雷建筑物的措施。

　　结合第二类防雷装置的结构特征，对于引下线的设置应该做到均对称，引下线一般选择两根 1.6cm 的对角主筋。对于引下线之间的距离，设计者应该按照规定控制在18m 范围内。对于学生公寓建筑物墙角，它是非常容易受到雷电袭击，对于设计人员来说，在墙角应该设置引下线来减少雷击。对于整个大屋面设计，沿着建筑物屋面使用 40×4 热镀锌扁钢做成避雷网格，对于做成的避雷网格应根据规定小于或者等于10m×l0m 或 12m×8m.对于防雷设计，假如要求方提出了新的要求，应该采用避雷网和避雷针组合同时使用，以此进而增强防雷的可靠性。针对学生公寓的那些存放设备的机房，都应该具有接地设备。对于接地线的选择，设计工作人员会选择 40×4 规格的热镀锌扁钢，对他的敷设应沿墙并距离地面 50cm,对于门口，实行暗敷设。

　　4.2.3 第三类防雷建筑物的措施对于建筑物第三类防雷设计和具体要求类似于第二类防雷设施，对于引下线的设置应该做到均对称，引下线一般选择两根 1.6cm 的对角主筋。对于引下线之间的距离，设计者应该按照规定控制在 18m 范围内。对于建筑物的拐角处需要另外特别关注一下，在这里比较容易遭受雷击，对在拐角处安装防止雷击引下线。

　　4.3 本工程防雷与接地系统设计。

　　人身和设备安全对设计来说非常重要，对于配电来说，要确保接地系统和施工的质量。因此，对于建筑电气设计工作者来说，接地系统设计和施工一定要遵守相关部门的有关规定和相关原则。

　　4.3.1 本工程的防雷设计。

　　根据上面对建筑物防雷等级的划分，本次研究的某校学生公寓是属于第二类防雷建筑物，因此所有相关规范和原则应按照第二类防雷来设计。用 ф12 镀锌圆钢作避雷网，网高是 0.1m,每个网格支撑点间距选择 100cm,避雷带交错相连，形成小于2 0m× 20m的网格。可以用构造柱中外侧两根 ф16 主筋上下焊接连通，用来做避雷引下线，在使用基础地梁下侧两根主筋焊接连通，用来做为闭合导电通路做接地极，所以就要求接地电阻不大于 1?.当实测电阻不小于 1? 的时候，应该补打接地极。

　　对于学生公寓全部外墙的引下线，为了很好与地接触，应距离室外地面上 100cm处接 1 根热镀锌扁钢40mm × 4mm.对于那些凸出学生公寓建筑屋面所有金属构件，例如：金属屋架、金属屋面等都应该将它们可靠地焊接在避雷带上。对于均压环，应该从第一层开始，每个三层做一次。均压环也不例外，也应该和墙外的具有导电性的构件进行连接。

　　从第 60m 起，每一次学生公寓都要应该具有防侧击雷避雷带。对于这个防侧击避雷带要和该学生公寓层外墙上的金属物件、金属窗以及引下线连接。

　　防雷设备应该与金属物的底端、顶端和垂直敷设的金属管道相连接。

　　4.3.2 本建筑接地系统设计。

　　对于接地均采用一个接地极的方式将学生公寓里的防雷接地，公寓里的电气设备以及电梯机房等地线接到一起，所以就要求接地电阻不超过 1?,假如实测时不符合条件，应该增设人工接地极。对于与接地干线的连接，至少两处电缆桥架和其支架与其连接。为了能够可靠的与接地网进行连接，需要在强电竖井里敷设 1 条40 mm× 4mm热镀锌扁钢。

　　连续电源输出端的中性线应该和由接地设备不间接引来的接地干线相连接，然后重复接地。对于那些绝缘层容易被破坏的并有可能带有电压的所有设备的金属必须接地。

　　对本次学生高层公寓防雷设计需要进行等电位联结。在学生高层公寓外墙里侧铺设40 mm× 4mm镀锌扁钢，敷成环形并作为接地的母干线。为了等电位连接，需将进线总管、学生公寓内保护干线以及学生公寓的金属构件相连。对于学生公寓里的浴室、洗手间采用部分等电位连接。对于等电位具体规范应该遵循国家建筑标准《等电位联结安装》。

　　对于低压配电系统的保护，本文采用 TN-C-S 制式。

　　需要使用接地电阻不高于 1? 的中性线做反复接地保护，将所用到的电气设备金属外壳以及金属管道均交错的焊接在一起，为了很好的导电通路，需采用 PE 线连接。

　　4.4 本章小结。

　　本章对流动性大的学生公寓进行了防雷系统进行了设计与分析。防雷设计系统好坏直接影响学生的生命安全。

　　本章对防雷等级，防雷设备以及不同雷电形式对建筑物侵害进行了描述。接地形式对于防雷设计非常重要，因此本章也对接地形式的不同方式以及适用范围进行了介绍。本高层公寓是按建筑物二类防雷来进行系统设计的，低压配电系统保护应该选取TN-C-S 制式。

　第五章 火灾自动报警与消防联动控制系统设计

　　5.1 总体设计。

　　5.1.1 火灾自动报警与消防联动控制系统设计要求。

　　火灾是一种发生频率非常高的灾害，随时随地都可能发生。它不但可以在短时间内烧毁很多财产和物品，严重时能威胁到人们的生命。对于高楼层，万一发生火灾，灭火难度比低层住宅区要难的多，在人员疏散，财产抢救、联系救援人员方面也十分困难。因此，按照国家的相关规定，创新性设计了电气火灾监控报警系统，该系统能够对整个高层学生公寓的电气火灾状况进行实时监控，同时报警；然后又创新性地设计出了消防联动系统，能够有效的对火灾现场进行控制，能够迅速扑灭火灾，把火灾造成的危害降到最低[39].

　　本次建筑采用集中报警系统，该校的学生住宅是二级保护对象。以下是对整座学生公寓的消防报警系统总体设计：

　　（1）设置消防控制中心，用于对整个大学生的公寓楼进行消防联动控制和火灾监测。

　　（2）对于报警回路本次设计采用二总线制，各层的线路是由耐火桥架引入的。

　　对于重要的消防广播线以及各层联动控制线都是穿在钢管里，反之火灾发生时会被烧掉。

　　（3）选用感烟探测器，或者感温探测器，单单就探测器安装而言，本次设计选取了吸顶方来进行安装，鉴于报警按钮是非常重要的，本次设计就选取暗装的方式，按钮距离地面 1.5 米，按钮的每个之间距离不超过三十米的设置原则进行安装，最后对于消防模块，采用现场定位方式。

　　（4）与正常广播结合，对于重要的消防广播系统的设定需要符合相关的规范，当火灾发生的时候，由正常广播强制切换到火灾广播。当学生公寓发生火灾的时候，消防广播经从火灾发生的地方向上下层传播。对于消防扬声器的选择功率不能太多，大多数选择 3W,对于扬声器的安装，无吊顶处悬挂，对于有吊顶选用嵌入式安装。

　　安装高度一般选择 2.5 米。

　　（5）安装消防电话。

　　（6）为了提高安全，选取耐火或者具有阻燃功能材料的电缆对末端来进行切换，穿钢管暗敷设，全部选取双路给消防用电设备进行供电。

　　（7）对应急照明系统设置也非常重要，当火灾发生时可以通过应急照明逃离火灾现场，出口指示灯、疏散指示灯都是照明系统里的，对于照明系统还应该具有备用照明。对于这些应急照明系统所用到的电源必须进行双路切换。

　　（8）联动控制：对于消防联动的设备控制既可以采用手动也可以自动方式，然而可以在控制中心选择多线制对排烟机以及消火栓泵可以直接选取手动控制方式进行控制。当火灾发生时候，按照需求启动每种消防设备，使电梯快速迫降，还能切断和消防设备一切无关的电源。

　　5.1.2 火灾自动报警与消防联动系统。

　　作为建筑设备当中的一个独立的子系统的火灾报警和消防联动系统。它在智能化建筑行业之中占有非常重要的地位，这主要是随着人口增多，土地资源有限，从而导致高层建筑越来越多。对于高层建设，由于居住的人口众多，而且还密集，同时不可忽视的是具有大量设备，当然用电量很多的，火灾发生的概率自然也相当的高。现在的智能性建筑大多数都采用多种先进的技术，先进的设备，智能建筑的设备明细相比较来说传统的建筑造价高得不是一星半点。当遇到火灾发生的时候，智能建筑损失会更多。

　　本系统的主要功能之一是可以对火灾情况进行探测，当火灾发生时能够快速并且准确地找到火灾发生的地方和具体位置，同时将获得消息迅速传达消防控制室，然后通过消防控制室发布一系列指令，迅速启动火灾附近的所有灭火设备，现行消防功能。

　　其系统主要组成。

　　本次防火预警联动系统保护的是高层学生公寓，工程的规模之大。主体设计是遵循《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95,2005 年版）而设计的，遵循《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）来设计地下室部分[40]
.对于甲方所提出的要求，本次消防控制室根据要求被设置在 1#楼首层，这个消防控制室和室外出口相通，消防控制门向外开。对于本次设计的自动火灾报警与联动控制系统，釆用总线制方式，报警则通过控制中心以此实现。

　　鉴于本学生公寓的规模非常之大，我们选取总线制模块来控制消防设备，控制及监测如防排烟风机、消防水泵、防火卷帘、和防排烟阀等的工作状态。学生公寓地下室的消防设备是很多的，对于那些很重要的消防设备均选取现场模块进行自动控制，自动控制的消防设备如喷淋水泵、消防水泵等，为了安全考虑，在消防控制室，可以采用紧急手动制动。对于这些自动控制的消防设备所获取的型号都必须经过反馈信号返回到消防控制中心。

　　1.火灾发生时，报警器会立刻报警，消防控制中心得到控制信号会立即采取下面控制步骤：

　　（1）立即将火灾附近空调送风系统关闭，关闭电动防火阀并且能顺利结束返回信号。

　　（2）将消防设备的防排烟阀和防排烟风机开启，并能顺利接收其返回的控制信号。

　　（3）接收火灾发生时关闭电动防火门的反馈信号。

　　（4）为了阻断火源，需要对卷帘进行控制，当防火卷帘下降到底部的时候，能够接收到相应的返回信号。

　　（5）自动和手动控制开启疏散应急照明信号为了疏散人群，需要开启应急照明信号灯来散人群，并接收返回信号。

　　2.当学生公寓建筑里确实发生火灾后，下面所描述的是消防控制中心联动：

　　（1）火灾发生自动或者手动开启原先设定好的程序、将应急火灾广播以及声光报警器关掉，同时要把这些状态显示出来，如应急、预定广播等；（2）对于电梯的控制，当火灾确定发生后，将学生公寓里的电梯无论当时处在哪层都将它降到第一层，还要把它的返回信号能够正确接收；（3）还要将那些非消防电源关闭信号返回到控制中心。

　　3.针对湿式自动喷淋灭火系统来说：当火灾发生后，自动或者手动开启喷淋阀，对于报警系统，不讲水流指示器显示出来，控制中心还能将这些运行和故障的状态显示出来，如喷淋浴、信号阀等设备。

　　4.对于学生公寓里边的智能型喷水系统来说：当探测器把火灾发生信号传给喷水灭火系统，紧接着发出声光报警的信号，接着将自动开启供水系统（本工程中，是和喷淋泵合一起用的）和以及打开相应的电磁阀，对于供水状态和电磁阀状态能够被报警系统监测到；5.消火栓系统：发生火灾后，立即手动或者自动打开消火栓粟，对于报警系统也要能够监测到它们地运行状态；6.变配电所及发电机房将采用气体灭火系统：消防中心可以手动或者自动控制该系统的工作状态；7.消防中心能够正确清楚地将应急广播状态的广播分区显示出来；8.消防控制室可以通过预先设置的逻辑信号自动控制广播分区，对于应急广播系统，当火灾发生后可以手动或者自动控制应急广播系统，同时还要进行对应急广播录音。

　　5.2 主控器和火灾检测元件的选择。

　　5.2.1 主控制器的选择。

　　1.PLC 的物理结构。

　　根据硬件结构的不同，可以把 PLC 分成两类：整体式 PLC 和模块式 PLC.

　　（1）整体式。

　　整体式又称为单元式或箱体式，它是将电源、CPU 模块和 I/O 模块集中安装在一个固定的箱状机壳的里面，因此结构是相当紧凑的。通常来说小型的 PLC 均能选取整体式的构造，原因是不仅它的体积小，而且价格低廉，很划算，图 5-2 是三菱公司的 FX2N 系列 PLC.

　　整体式的 PLC 正常来说配备着相当多的独立的特殊功能模块，例如说模拟量 I/O单元或者位置控制模块和通信模块等，这样一来 PLC 的功能得到了进一步地扩展。

　　FX 系列的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度都基本相同，但是宽度不同。

　　（2）模块式 PLC.

　　大、中型 PLC（例如西门子的 S7-400 系列）通常都采用模块式结构。模块式 PLC一般采用搭积木的方法来构成系统，这是由机架和模块组成。

　　通常情况下 PLC 厂家都有不同槽数的机架用来让用户挑选，若一个机架容纳不下挑选的模块，就可以增加一个或数个扩展机架，各机架之间一般采用 I/O 扩展电缆连接，然而有一些 PLC 则需要通过接口模块连接各机架。

　　用户能挑选不同档次的 CPU 模块、品种众多的 I/O 模块和特殊功能模块，因此对硬件配置比较容易选择，当维修时更换模块也非常方便。

　　综上所述，本工程主控芯片选择模块式 PLC S7-400.

　　2.PLC 硬件结构。

　　PLC 本质上是一种特别针对用于工业控制的通用计算机的，它的硬件构造差不多和微型计算机相似，主要由以下几大部分组成：中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出接口电路（I/O 接口）和电源及编程设备等。PLC 的硬件结构框图如图 5-4 所示。

　　（1）中央处理单元（CPU）。

　　与通用的微机一样，PLC 的中枢主要是 CPU.常用 CPU 有三类：通用微处理器、单片微处理器、和位片式微处理器，而在本设计中的 CPU 的选取时根据 PLC 的具体需要所选定的。在选择小型 PLC 时，我们通常会采用 8 位通用微处理器或单片微处理器。当选择中型可编程控制器时，对于微处理器选择我们往往选择 16 位。对于我们选择大型可编程控制器时，微处理器的选择我们通常使用高速位片式。

　　CPU 可以根据系统程序赋予的功能来指挥 PLC 正常工作，可编程控制器主要完成以下几个工作：

　　1）接收从编程器输入的用户程序和数据。

　　2）首先逐条读取存储器用户程序，然后经过解释后执行。

　　3）首先检查 PLC 内部电路、电源是否正常运行，并且要对编程中的语法错误等进行诊断。

　　4）首先通过输入接口接收现场的状态以及数据，然后存入数据寄存器或输入映象寄存器中。

　　5）将设计运行，现在我们按照执行的结果，对输出映象寄存器的内容以及标志位的状态进行更新，从而达到通过输出单元来实现输出控制的目的。甚至还有一些PLC 还有制表打印和数据通信等功能。

　　（2）存储器通常情况下，我们可以将存储器分为可读/写操作的随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM、EPROM 、PROM 和 EEPROM.在 PLC 中，存储器主要是用来实现存放工作数据、系统程序和用户程序的功能。

　　由于用户不能直接联系系统程序、工作数据，所以在 PLC 产品样本中所涉及的存储器是指用户程序存储器。当 PLC 的用户存储器容量不足以保证系统正常运行时，很多 PLC 甚至还提供了额外的存储器扩展功能。

　　（3）输入/输出单元通常，我们也将输入/输出单元叫作 I/O 单元或 I/O 模块。它主要实现 PLC 与工业生产现场之间的连接。当系统开始正常工作时，首先 PLC 先通过输入接口检测被控对象的数据，然后将这些数据作为 PLC 控制的依据。最后 PLC 通过输出接口将处理结果发送给被控制对象，从而达到控制目的。

　　针对不同用户的需求，PLC 还设计出多种可操作电平和拥有不同驱动能力的 I/O接口。I/O 接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。

　　5.2.2 火灾检测元件的选择。

　　一、火灾探测器的选择：

　　1.选择点型火灾探测器：

　　在下面几种场所，我们通常会选择点型感烟探测器（1）档案库、书库等；（2）楼梯、走道、电梯机房等；（3）有可能发生电气火灾的场所：

　　（4）通讯机房、电子计算机房、电影或电视放映室等；（5）卧室、饭店、旅馆、教学楼、办公室的厅堂、办公室等。

　　2.选择感温探测器。

　　在下面几种场所，我们通常会选择感温探测器（1）吸烟室；（2）容易发生无烟火灾的场所；（3）一般都会有大量粉尘的场所；（4）相对湿度总是大于 95%的场所；（5）厨房、锅炉房、烘干车间、发电机房等；（6）在通常情况下，经常会有烟和蒸汽滞留的场所；（7）一般不安装感烟探测器的厅堂以及公共场所。

　　在本设计中，首先按照火灾探测器的规定，我们可以在超市、走廊、电梯间、弱电机房以及消防控制室等场所都选用点型感烟探测器，而在卫生间、水泵房、地下车库、食堂操作间等则采用感温探测器。

　　二、火灾探测器的设置。

　　1.火灾探测器的设置部位。

　　（1）在单独划成探测区域的楼梯间，我们就需要每隔 2~3 层就安装一个火灾探测器。

　　（2）在设计电缆竖井配合竖井的防火分隔时，我们就需要在建筑每隔 2~3 层或每层处安装一个火灾探测器。

　　（3）我们应该将前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、防烟楼梯与消防电梯间合用的前室）和走道分别划分成单独探测区域，特别是前室与疏散楼梯间、电梯竖井。由于这是人员疏散和消防救火的必经之地，所以我们必须安装火灾探测器。

　　（4）必须在电梯机房安装火灾探测器，其主要原因如下：

　　1）电梯竖井必须要开孔；2）电梯机房发生火灾的概率比较高；3）电梯是一种非常重要的垂直交通工具。

　　2.火灾探测器的设置数量与布局。

　　在设计火灾探测器时，我们需要考虑设置和布局合理性、科学性以及经济等因素。

　　在设计过程中，我们不仅要做到有效探测火灾，又要大大节省火灾探测器的数量。当安装火灾探测器时，我们应该满足以下几个条件：

　　点型火灾探测器的设置数量和布局（1）在探测区域内每个房间至少需要安装一只火灾探测器；（2）感温或感烟火灾探测器的保护半径R 和保护面积A 以及安装间距应按照表5-1 来进行安装；（3）一个探测区域内需要安装的探测器数量应按公式（5-1）来计算。

　　N ≥ S / （ K × A），N ≥ 1（取整数） （5-1）式中：A --探测器的保护面积（平方米）；S --探测区域的总面积（平方米）；N --一个探测区域内所有需要安装的探测器数量，单位为只；K --修正系数，需要特别注意的是特级保护对象通常采用 0.7~0.8,一级保护对象通常采用 0.8~0.9,二级保护对象通常采用 0.9~1.0.

　　下面我们通过举例来简要说明本次设计。在该高层公寓楼中，我们可以知道超市面积 S 为 9002m ,下面可以通过探测器选择规范来选择感烟探测器计算数量

　　我们需要将计算结果取整数，即选一只探测器。需要格外注意的是该探测器布置在屋子的中心位置。详细设计可见附录超市消防平面图。

　5.3 消防控制及报警设计。

　　消防设备主要有自动喷淋泵和排烟风机、消防栓和消防电梯、对常规电源的切断控制设备等等。毕竟本小区里面的消防控制设备类型实在是繁多，所以想到选用集中管理控制的这种方式，设备的执行机构响应信号从消防控制室得到。与此同时，消防控制设备我们选取总线编码模块，每个控制模块都需要经过总线的方式，从而消防控制室进行相互间的信息交流。

　　5.3.1 排烟风机的控制。

　　排烟风机设备应该固定在住宅楼的顶部是很科学的，只要是发生了火灾的时候，能够使烟雾向室外释放，对减少烟雾对人体的伤害有益。排烟风机的内部控制结构是被三相异步电机所控制着，它的控制原理图。

　　排烟风机的风管上安装有排烟阀，经过排烟阀能够延伸到其他几个防火区域，得以减小火势状况。当发生了严重的火灾时，火灾探测器与排烟阀相互配合然后监测到火灾信号，再经过消防控制中心仔细核实之后，发送到启动排烟阀信号到相对应排烟阀的火警联动模块和启动排烟阀。排烟阀的电源电压是直流电压 24V.每当消防控制中心接收到排烟阀所发出的响应之后，能够快速传递相应命令给排烟风机周围的火警联动单元，同时开启排烟风机，再通过开启或者关闭排烟风机的接触器 KM 的常开辅助接点，把接收到的信号发送到排烟机周围火警联动单元上。消防控制中心发出火警撤回信号，再经过火警联动单元传送的信号后，暂停排烟风机，同时断开排烟阀。

　　排烟风机的主要功能是吸收高温烟雾，当烟雾温度上升到 280℃的时候，按照有关防火原则，应暂停运行排烟风机。所以，为了使温度在最高温时候，防火阀自主断开，起到安全防护的作用，应该在排烟风机的进口处应安放防火阀。消防控制中心不仅能够接收到停止排烟风机的信号，而且也能收到防火阀的动作信息。亦能在防火阀附近安放火警联动模块，将防火阀断开信号发送到消防控制中心，在接收到此信号后，将信号转换成指令送出至排烟风机火警联动模块，停止排烟风机。发生火警时，消防控制中心及时收到排烟阀动作信号，即发出指令 KX 闭合，使 KM 线圈通电自锁。火警警报退回时，同样送出 KX 闭合指令停风机。亦能经过触点开关（串接到风机启停回路）不间接关闭排烟风机，会出现接收不到防火阀关闭的信号的这种情况。当烟雾的温度升高到 280℃时，防火阀自主断开，KM 线圈失电断开，排烟风机停止运行。

　　排烟风机是消防专属用具，属于一级负荷，选取双电源供电，在末端进行互投，对其供电按一级负荷进行设计。

　　5.3.2 自动喷淋泵的控制设计。

　　喷头、信号阀、压力开关、水力警铃及供水管网等形成了自动喷淋泵系统的控制结构。

　　自动喷淋泵系统的启停状态由消防控制设备进行控制，其中包括显示喷淋泵的工作状态和自动喷淋系统中水流指示器、信号蝶阀和压力开关、消防水池水位信号等等。

　　在图中，输入输出单元在收到报警之后，随即产生一系列动作，比如切换模块联动喷淋泵，再使喷淋泵启动，也可通过多线控制盘不间接控制喷淋泵，经由继电器连接，通过压力开关动作信号启动泵信号的线路。压力开关控制 KAl 触头，当压力开关复位时，KAl 触头复位断开；当压力开关动作启动时，KAl 动作闭合。信号通过输入模块连接到火灾自动报警系统信号的回路，在信号发生变化时，可自主开启喷淋泵信号，要知道水流指示器和压力开关经过多次逻辑处理后，（1）火灾状态：当火灾发生时，温度升高，在高温情况下迫使喷头喷水，管网中的水压下降，压力开关启动，从而使继电器 KAl 触点闭合，时间断电器 KT3 通电，中间继电器 KA 通电，接触器 KMl 导通，1 号喷淋泵电机 M1 启动加压，HLl 信号灯亮，并显示 1 号泵电机运行状况，同时使 KT3 失电释放。当压力升高后，压力开关复位，KAl 触点复位，KA 失电、KM1 失电、1 号泵电机停止运行。

　　（2）准备工作状态：闭合自动开关 QFl、QF2、QS,将 SA 至 1 号泵启动，2 号泵备用位置，当电源指示灯 HL 亮时，喷淋泵则处于准备状态。

　　（3）手动控制：自动环节发生故障，将 SA 放至"手动"位置，按 SBl 到 SB4顺序控制，便可启动 1 号（2 号）喷淋泵电机。

　　（4）备用泵自动投入：发生火灾时，若 1 号泵电机无动作显示，则时间继电器KTl 通电，经过延时后，其触头使接触器 KM2 线圈通电，备用 2 号泵电机 M2 启动加压。

　　5.3.3 电梯及其迫降过程控制。

　　在电梯以及迫降过程控制中要注意以下几点要求：

　　（1）在消防控制室内，应专门设有监控电梯间全程的控制装置，并可以实时显示任何一部电梯的运行状态，包括正常的运行状态、发生故障时的紧急状态、电梯到达某一楼层的开门状态、电梯关门的提示状态以及电梯所处楼层信息的显示状态等。

　　（2）当有火灾发生时，发出火灾预警信号的是钥匙型开关显示。一旦有火灾发生，将由消防控制室立即控制住各楼层电梯的工作运行。火灾发生后，消防控制室的联动系统就会在第一时间内通过消防控制室中心的信号线控制住电梯，使之安全迫降。当电梯到达楼层的第一层后，控制电梯信号的信号线将会立即反馈给消防控制中心，控制中心就会马上做出相应的指令，将联动电梯配电柜通过相应的脱扣器总空气开关进行各种设备的断电措施，以确保人员可以安全疏散。

　　（3）火灾发生时，消防控制室根据火灾发生区域以及火势大小的情况，会立刻做出相应的对策，立即通过控制室内监控电梯间全程的监控盘发出相应的指令，按照消防控制室的相关规定程序，适当做出调整电梯运行的相应部署，以防有人员被困在电梯之中。而且，通过消防控制室控制的直通对讲实时电话系统中，可以对任意台电梯进行实时对讲措施，以便及时了解被困人员的目前状态，并讲述改变电梯运行方向的理由，说服他们配合电梯运行的各项调整。在保证消防电梯正常运行的情况下，其余非消防电梯均一致返回到地下一层并时刻打开电梯门，方便受困人员安全撤离火灾现场，减少火势对人体造成的伤害。

　　5.3.4 应急照明的设计。

　　在火灾中的应急照明设计中，指的是在正常照明系统的情况下，照明电源发生突发故障时，或者不能够及时提供人员安全撤离时的正常照明情况下，为人员提供可以安全疏散、保证安全或继续工作的照明系统，是可以在紧急情况下提供安全的一个重要设计。基于应急照明系统的相关设计，学生公寓内根据相关标准制定了相应的要求，这些要求包括在公寓楼层中的安全出口标志应当安装在各个楼层出口的顶部；人员紧急疏散的通道指示标志应当设置在各楼层疏散走廊及转角处距地面 1 米以下最为突出的墙面上，使疏散人员可以在第一时间之内注意到，而人员紧急疏散的标志灯间距不得超过 20 米，否则人员疏散时发生恐慌，找不到出口时，看到标志灯可以避免受困人员在找不到安全出口时起到提醒作用，并且疏散标志灯的亮度不能太暗，连续照明供电的时间也不能少于 20 分钟，保证受困人员的安全撤离。

　　在本工程的设计中，应急照明系统和紧急疏散标志灯均安装在各楼层的走廊、各楼层楼梯间的转弯处、直通地下室楼梯的水平地面处，安装的位置均在最为明显的地方。为了提高应急照明系统供电的可靠性与安全性，因此选用蓄电池的方式来作为应急照明系统的供电方式。选用蓄电池供电方式的特点是因为蓄电池在应用方面具有较高的安全性、增减供电量的大小较为方便容易以及电池损坏程度的影响面较小，非常适合应用于学生公寓在突发状况中的应用，可以大幅度减少突发状况下的损失。

　　5.3.5 消防通信与广播系统。

　　1.消防通信系统。

　　为了能够让该系统具有其工作独立性强、防火要求高的优点，因此在设计系统时，消防通信系统选取单独设置的方式进行设计，通常情况下，消防通信系统的主要功能是：当发生火灾时，必须确保该消防通信系统能实时连接到消防控制中心。该系统主要由两个部分构成，其中一部分是用于存放各个防火地区的报警分机设备；而另一部分则是安装消防控制中心的消防电话总机，通常情况下，我们会选用 TC3032 型。

　　需要在学生公寓安装消防专用通信的地方：

　　（1）消防值班室；（2）用于存放灭火设备的场所；（3）空调机房、发电机房、水泵机房等场所。

　　系统的设计的重点是消防控制室的消防通信设计，发散到各个消防通信通路，通过放射式布线的方式，一共有 120 路。各个消防电话分机与消防主机单独地进行通信，它们有自己的网络，并且增强了可靠性。同时各个电话线的布线形式是严格参考了消防标准规范的要求进行释放的，采用的电话线是穿钢管敷设及阻燃型线缆。通常情况下，在消火栓按钮设备以及手动报警按钮装置处，我们应该安装消防电话塞孔。在安装时，电话塞孔应该安装在墙上，距地高度应该控制在在 1.3 米到 1.5 米范围内。

　　2.应急广播系统。

　　本系统是必不可少的面向学生的系统，平时该广播系统用来发布公寓信息、播放背景音乐等，为学生创造一个舒适惬意的生活环境。应急广播系统是为了在发生火灾等应急状况时，可以监测警情，并且能够指挥人们紧急疏散。一旦遇到了紧急的情况，如火灾发生的突发状况时，应急广播系统能够立刻马上及时发布警情，帮助学生和教员安全撤退，从中我们能看到它的很多优点，比如发挥其覆盖面广、传达信息速度快等。消防广播结合公寓的结构主要设置在食堂、楼梯间、电梯轿箱、消防前室等地方，这些都是有利于发送通知而且方便接收的地方，在火灾发生时，为了保证能够尽可能降低损失和伤害，我们设计了消防广播系统，同时在建筑物的重要场所（单元大厅、地下车库等）处还布置了相应的火灾报警设备，比如说火灾报警显示器和声光报警器等，这些设备能够在接收联动控制器的命令之后，在发生火灾时尽早进行相应的操作。

　　在公共场所中，比如说走廊、大厅等，在安装一个扬声器时，应该注意与最近的扬声器之间的距离不能超过 15 米，在走廊尽头安装最后一个扬声器时，需要格外注意距离墙不能超过 8 米，并在走廊交叉地方和拐角的地方均安装有扬声器。要求每个扬声器的功率不得少于 3 瓦，实配功率不得小于 2 瓦。

　　当发生火灾时，大于或等于两层的楼层可优先连通火灾层和周围的上、下层。若最底层发生火灾时，应该最先连通第一层、第二层和地下的每一层。在地下室发生火灾时，应该最先接通地下的每一层和第一层跟第二层有调空的公用地方，应该包含两层。

　　地下室和每一层都必须安装消防广播，而这些消防广播的功率都是 5 瓦。需要格外注意的是，消防控制中心与防火报警区之间是连接的。

　　5.3.6 火灾手动报警按钮的设置。

　　当满足下面几个条件时，设计就必须安装火灾手动报警按钮：

　　1.在人流量比较大的公共场所（包括大厅、过厅、餐厅等）以及一些重要走道处，由于人流量特别大，并且这些通道都是主要的疏散通道，所以在设计时，我们应该在上面所说的公共活动场所的出入口安装手动火灾报警按钮。

　　2.在每个报警区的防火分区内，我们都必须安装一个手动火灾报警按钮。通常情况下，报警按钮可以安装在距地面高度 1.5 米的墙壁上。在安装这些标志时，为了让人容易发现，我们需要将这些标志安装的显眼一些。在设计时，必须保证从防火分区内的任意地方到最近的手动火灾报警按钮的距离不能大于 30 米。

　　3.由于各楼层的所有前室通常是发生火灾时人们及时疏散与消防救援的重要地方，所以必须在各楼层的前室安装手动火灾报警按钮。除此之外，常用的电梯前室也必须安装手动火灾报警按钮。

　　与此同时，当火灾发生的短时间内，必须保证火灾探测器设备能够迅速的启动报警。通过火灾报警探测器检测后，通过联动控制器确认后，联动控制器发送控制请求信号，通过安装在相对应楼层的电源箱输出模块中，断开非消防电源，得以能够保证消防电源的供电设施。

　　5.4 本工程消防控制室与消防联动控制设计。

　　5.4.1 一般要求。

　　通常情况下，在设计过程中，消防控制设备是由以下几个控制装置组成：防排烟系统、自动灭火系统、火灾应急照明系统、室内消防栓系统和空调通风口系统、火灾卷帘、通用防火门、电梯升降、火灾紧急广播、消防通信设备、火灾报警响应控制器以及紧急疏散指示标志。在本设计中，信号电源电压和消防控制设备的控制电源电压都应该选取直流电压 24V,目的是可以达到消防控制的最基本的要求。

　　5.4.2 消防控制室设计。

　　1.消防控制室应设在建筑楼中的首层或者地下一层，这样设计的目的是两个出口均有可以连通室外的安全出口，在发生紧急状况下，可以安全逃离事故现场，减少伤亡。

　　2.消防控制室的入口处应设有显著的安全出口标志，而且各楼层的楼梯门均应向疏散通道的方向开启。

　　3.消防控制室的送风管通道和回风管通道在穿墙处的明显位置上均应设置安全防火阀，可以在发生火灾时及时发散火灾烟雾。

　　4.消防控制室内的各个导线线路不允许与任何电气线路及管道通路进行交叉摆放。

　　5.消防控制室的周围不得建造有干扰性的磁场，以及任何带有会造成妨碍消防控制设备工作机房的建筑物。若有干扰性的磁场存在，则发生火灾时的救援时机就会耽误，造成十分严重的后果。

　　本工程在选择建造消防控制室时，选择了建筑楼的第一层，同时在各个楼层中均安装了具有连通室外的安全出口，除入口处以及出口处安装了明显的安全出入口标志之外，控制室各楼层门还应向疏散人群的方向时刻开启。

　　5.4.3 导线选择与线路敷设。

　　1.导线选择的一般原则。

　　（1）本工程所设计的是 50V 以下的供电控制线路与发生火灾时自动报警响应系统的传输信号电路，这两个线路均应选用电压等级超过交流电压 250V 的铜芯绝缘导线材料或者铜芯电缆材料，选取铜材料的原因是因为铜的绝缘性较高，可以在发生火灾时起到一定的保护措施。

　　（2）在选取火灾自动报警响应系统中的传输线路的线芯截面时，我们必须按照原则进行选取。线芯截面不仅要达到火灾自动报警装置的要求，还需要将机械强度的因素考虑在内。在选用的铜芯绝缘导线芯及铜芯电缆线的最小线芯截面面积中，最小的面积不能小于其他种类中最小的线芯截面面积。

　　2.室内火灾系统的线路敷设。

　　本工程中的自动灭火控制、消防联动控制、通信、紧急广播和应急照明等线路，应安装在非燃烧体结构中最隐秘的地方，并且要安装金属管进行保护措施，保护层的厚度要严格控制在 30mm 之上，可以超过 30mm,但绝不能低于 30mm.如果需要安装在明显的位置上时，那么在安装的金属管上就必须采取防火措施。

　　5.5 本章小结。

　　本章节设计了高层学生公寓火灾报警与消防联动系统。首先，在一般情况下，学生公寓发生火灾的主要原因是由电气故障所引发的。同时，在本章节中也设计了由电气火灾监控实时报警响应系统，报警系统可以对整个高层学生公寓火灾情况进行监控，当发生火灾时该系统会立刻报警。在本章节的最后，设计了由消防联动系统产生的实时报告，一旦发生火灾，联动控制器系统会及时控制整个高层学生公寓的防火消防系统，使排烟风机、喷淋泵等设备陆续运作，以此对抗火灾，减少火灾带来的损失。

第六章 结 论

　　人口的逐年增长以及土地资源有限，导致高层、超高层住宅逐渐增多。对于高层住宅楼，能为用户提供舒适、节能、安全的居住环境，受到了很多人的喜爱，也成为当代人最主要的居住方式。对于住着很多人的高层住宅楼，保证住户安全是必须要考虑的，尤其是住户的用电安全。对于一栋好的高层建筑，供配电和照明系统设计必须服务和服从于文明小区和文明城建设的要求，对它们的设计一定要科学规范，合理布局，并且一定要有超前意识以及能够不断适应社会发展的需要。否则，供配电及照明系统会造成重复建设，浪费了资金与资源，不符合当今节约型社会的建设。因此，对学生公寓供配电及照明系统设计很有现实意义及应用价值。

　　本次设计是以集生活与住宅为整体的某学生公寓作为研究对象，详细介绍了学生公寓的照明，供配电、防雷接地和消防报警系统等内容。根据相关的行为规范以及相关规定，对该校住宅的供配电及照明系统进行了设计。研究的主要内容如下：

　　（1）根据所选择的学校公寓用电负荷的性质和种类来确定该校高层公寓的负荷等级；对于一级电力负荷的备用电源，选择自备柴油发电机组；采用系数法来计算负荷量；同时对导线类型的选择，导线截面和敷设方式进行了确定；并且合理布置了插座和开关。

　　（2）在照明设计过程中，根据周围环境特点、工作性质以及人的视觉需求，在遵循照明设计原则和设计规范的情况下，按照照度计算，选择了合适的光源，并且选择了合理的灯具类型和所用灯具数目，并对所选择的灯具进行了合理布置，使得高层公寓具有合理的照度和合适的亮度；还对应急照明的种类和所适用的场合进行了介绍，同时也对应急照明电源类型和选用原则进行了介绍。

　　（3）对建筑物防雷等级划分，预防不同雷电侵害的措施以及防雷装置进行了介绍；还对低压配电系统所选择的接地方法和接地的适用范围进行了阐述；对于低压配电系统的保护，本文采用 TN-C-S 制式。

　　（4）学生公寓火灾，主要由于是电气故障引起，设计了电气火灾监控报警系统，对整个高层学生公寓的电气火灾状况进行监控报警；然后设计出了消防联动系统，当发生火灾时通过联动控制器，控制整个高层学生公寓的消防系统如喷淋泵、排烟风机等设备统一运行，消除火灾。

　　本论文对某校高层供配电及照明系统的设计，能够为学生创造良好学习和作息环境；根据国家规范，通过计算，本论文选择二级防雷建筑设计，能很好的防止雷打击；设计出了火灾报警与消防联动系统，当发生火灾时候能够自动开启灭火装置，可以将危害降到最低。

　　本次对于某学生公寓供配电及照明系统设计还存在明显不足，例如本次设计在计算总负荷时采用了估算法，存在明显偏差，有待完善；对于防雷等级也只能根据规范作出估计，很难用实验进行验证等。

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