建筑電氣工程

第五章建筑電氣工程建筑電氣的基本作用

什么是建筑電氣?以建筑為平臺的建筑物內所有電氣系統的總稱.

建筑電氣的作用服務于建筑；服務于建筑物內人們的工作、生活、學習、娛樂、安全等。

建筑電氣的分類

建筑強電系統

建筑弱電系統

建筑供配電系統建筑照明系統防雷接地系統

火災自動報警系統安全防范系統建筑設備自動化系統有線電視系統綜合布線系統有線廣播及擴聲系統會議系統

建筑變配電系統及照明建筑供電系統

什么是建筑供電系統？建筑物的變電所、配電房內的電氣內容。也就是建筑物的電源部分。

負荷分級和供電電源

負荷分級：一級負荷：二級負荷：三級負荷：中斷供電將造成人身傷亡、重大政治影響、重大經濟損失、公共場所秩序的嚴重混亂等為一級負荷。中斷供電將造成較大政治影響、較大經濟損失、公共場所秩序混亂者為二級負荷。不屬于一、二級的負荷。中斷供電將發生爆炸、火災或嚴重中毒、影響計算機網絡正常工作等的一級負荷稱為特別重要的一級負荷。

供電電源

一級負荷需要兩路獨立電源供電。特別重要的一級負荷還需要應急電源（自備發電機組）

二級負荷需要雙回路供電。對于供電困難的地區或負荷較小時，也可以由一回6kv以上的專用架空線路供電。

三級負荷對供電電源無特殊要求。一切消防用電設備都屬于1或2級負荷，都需要雙電源供電，且末端供電。

發電廠區域電力網地方線路網區域變電所地區變電所用戶變電所用戶低壓配電線路電力網6.3~10kV110~500kV10~35kV電力系統組成原理圖380/220V220/38010～35kv

負荷分類

電梯、各種泵、各種風機、公共廚房設備等工礦企業的生產機械

燈具,插座,空調設備,計算機、電熱水器、電飯煲等依據：供電部門執行的電價不同。

照明電價負荷非工業電力電價負荷工業電力電價負荷

電源電壓的引入方式

0.22/0.38kV低壓引入方式

10kV高壓引入方式

35kV高壓引入方式

主要適用于小型建筑或總用電量較小的建筑。主要適用于總用電量較大的建筑（一般在315kw以上）

此外：高壓引入的建筑物中通常都有1、2級負荷，因此，通常需要兩路（兩回線）引入。適用于總用電量大的建筑。設備選擇

導線和電纜的選擇

導線類型選擇的總體原則小電流選電線，大電流選電纜；電線一般選BV導線；電纜一般選YJV電纜。

按發熱條件選擇導線截面積；

按允許電壓損失選擇導線截面積；

按機械強度選擇導線截面積。截面（mm2)2根單芯3根單芯4根單芯25°c30°c35°c40°c25°c30°c35°c40°c25°c30°c35°c40°cBV銅芯線1.52019181718171615171615142.52826242325242321232221194.03735333033312927302826246.05047444143413936393735321069656157605754505350474416878277717773696469656157251131071019310195898390858074聚氯乙稀絕緣電線穿鋼管敷設的載流量（A）截面（mm2)2根單芯3根單芯4根單芯25°c30°c35°c40°c25°c30°c35°c40°c25°c30°c35°c40°cBV銅芯線1.51716151416151413141312112.52524232122212018201918174.03331292730282624272524226.04341393638363431343230281059565349524946434744413816767268636965615760575450251019589839085807480757165聚氯乙稀絕緣電線穿塑料管敷設的載流量（A）截面（mm2）

BV銅芯線25°C30°C35°C40°C1.5252423212.53432302844542403765855524810807571651611110599912514613813012035180170160148聚氯乙烯絕緣電線明敷設的載流量（A）

低壓電氣設備

低壓隔離開關符號：作用：接通或斷開電路。特點：滅弧效果差，不宜帶負荷操作。有明顯的斷開間隙，用于不經常操作的電路。

低壓斷路器符號：作用：在有負荷的情況下接通或斷開電路，同時能切斷過載和短路電流，某些產品有過電壓、失壓保護功能。

電流互感器符號：作用：將電路中流過的大電流變換成小電流（額定電流5A），供儀表（電流表、電能表等）測量及指示用。

低壓開關柜按照結構形式可分為：固定式開關柜，主要型號有：XL、GXL等。抽屜式開關柜，主要型號有：GCL、GCK等。柜體幾何尺寸，以低壓抽屜式開關柜為例：寬：600、800、1000;深800、1000;高：2200mm。2200600(800、1000）800（1000）GCL開關柜尺寸（低壓）配電系統

配電系統？

根據建筑物內所有用電設備負荷（功率）大小、負荷類型、對供電可靠性的要求（重要程度）等因素，確定對各個用電設備（箱、柜）供電的方式。配電系統有低壓配電系統和高壓配電系統兩種，建筑物內部主要為低壓配電系統.

放射式配電特點：各樓層的配電箱、柜與配電房的總配電柜之間是單獨敷設的線路，各配電線路故障互不影響，供電可靠性高。該方式主要用于多層建筑，或高層建筑的部分配電。配電箱配電房中的配電柜應急照明箱配電箱配電箱水泵控制箱風機控制箱電梯控制箱

樹干式配電特點：多個配電箱（柜）共用一條干線與配電房總配電柜連接。該方式系統靈活性好，干線故障時影響范圍較大。主要應用于設備分布比較均勻的場合，尤其適用于高層建筑的照明配電。

配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱母線或分支電纜n層2層1層配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱配電箱

鏈式配電特點與樹干式配電相似，適用于距配電房較遠而彼此相距又較近的小容量的用電設備，鏈接的臺數不宜大于5臺，總容量不宜大于10kw。配電房中的配電柜風機電控箱風機電控箱風機電控箱不宜大于5臺配電箱配電箱配電箱

混合式配電高層建筑的干線配電方式一般均為樹干式、放射式配電的混合。配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱配電箱生活泵控制箱風機控制箱電梯控制箱風機控制柜消防泵控制箱應急照明箱污水泵控制箱配電箱配電箱配電箱

建筑電氣照明系統什么是建筑電氣照明系統?

建筑物中各個功能性房間內的燈具、風扇、開關、插座的數量及平面布置，以及照明配電箱的數量及平面布置。

燈具、開關、插座、照明配電箱的配電線路設計。照明基本知識

光通量（F）

光源單位時間內向周圍空間輻射出去的使人產生光的感覺的能量。單位：流明（lm）白熾燈熒光燈40W普通白熾燈的光通量約為330lm；40W普通熒光燈的光通量約為2200lm；36W高光效熒光燈的光通量約為3900lm。

發光強度（I）

光源在某一特定方向上，單位立體角內的光通量。單位：坎德拉（cd）ωF

照度（E）被照面（工作面）上單位面積接受的光通量。單位：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的電功率所發出的流明數。單位：lm/w。

顯色性

光源照射到物體上所顯示出來的顏色，與日光下該物體的顏色相比較（日光下為100），稱為光源的顯色性。

色溫

當一個光源的顏色與完全輻射體（黑體）在某一溫度時發生的光色相同時，完全輻射體的溫度（°k）就稱為此光源的色溫。光源和燈具

電光源什么是電光源？將電能轉換為光能的設備。電光源種類：熱輻射光源、氣體放電光源。

熱輻射光源鎢絲真空或惰性氣體加入鹵素，如溴、碘玻璃罩

白熾燈

鹵鎢燈屬于第1代光源

氣體放電光源

利用電流通過燈管中氣體而產生放電發光的一種光源。通過摻入不同的氣體可有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。S燈管鎮流器觸發裝置~220V熒光燈電路圖

熒光燈

金屬鹵化物燈

在氣體放電管內添加金屬鹵化物（碘、溴、鈉、鏑、釷等），可提高光效、顯色性。屬于第2代光源屬于第3代光源

燈具燈具=電光源+燈罩（控罩器）

燈罩的作用

重新分配光源發出的光通量。發光強度發光強度θ=0°θ=90°θ=0°θ=90°

提高光效

改善眩光

燈具的分類燈具的分類可以有很多種方式，如:

按照安裝方式分類：壁燈、吸頂燈、吊燈、嵌入式燈、地腳燈等。按照用途分類：普通燈、庭院燈、廣場燈、應急燈、防潮燈、防爆燈、工礦燈、泛光燈等。

照明光源和燈具的選擇照明光源的選擇房屋功能；周圍環境；光源的性能參數；

燈具的選擇燈具的光學特性；燈具的經濟性;燈具的使用環境;燈具與建筑物、室內裝飾效果的色彩、造型、安裝方式等的協調。

綠色照明：

限制白熾燈的使用；

采用緊湊型節能熒光燈取代白熾燈（光效提高7倍，壽命提高10倍）；

推薦采用高光效的細管熒光燈（φ16mm、26mm現階段主要有T5、T8系列燈管，光效比普通熒光燈提高1/3，壽命提高5倍）。

推薦采用金屬鹵化物燈。

采用鹵鎢燈取代白熾燈（光效提高1倍）；

燈具的布置

總體原則：燈具的布置應考慮到工作面的照度、照度均勻性、眩光的限制、維修方便、美觀、與建筑風格協調。

布燈的合理性

距高比合適（L/h）

L：燈具的間距，

h：燈具的計算高度，

燈具離墻的距離一般為燈具間距的1/2~1/3

燈具安裝高度適宜

均勻性布燈

選擇性布燈

不考慮室內設施的擺設位置，將燈具均勻的有規律的排列。一般場合均采用此方案。優點：照度均勻、美觀、整體效果好。需注意與風扇、風口、揚聲器、探頭、噴淋頭的位置配合。

根據工作場所設施布置情況，有選擇的布置。照明設計圖紙

照明平面圖

照明平面圖主要應表達下列內容：在建筑平面圖的基礎上繪制出配電箱、燈具、開關、插座、線路等平面布置，標出回路的編號。標注出線路走向、引入線規格、線路敷設方式和標高、燈具型號容量及安裝方式和標高。等等。照明設計圖紙由照明平面圖和照明系統圖組成.L1L2L3L1L2L3L1L2L3L1L2L3DPN—16A/1PDPNvigi—16A/2PC65N—20A/4PINT100—63A/4PWL1—BV2x2.5—PVC16—CCWX1—BV3x2.5—PVC20—FCWL2—BV2x2.5—PVC16—CCWL3—BV2x2.5—PVC16—CCWL4—BV2x2.5—PVC16—CCWX2—BV3x2.5—PVC20—FCWX3—BV5x4—PVC25—FCWX4—BV5x4—PVC25—FC照明照明照明照明單相插座單相插座三相插座三相插座Pe=18KWKx=0.8Cosφ=0.85Pjs=14.4KWIjs=27.3AWL1-BV5x10-PVC40-WC/FC某照明系統圖

導線標注格式：a—b（cxd）e—f其中：

a：回路編號（WL：照明回路；WX：插座回路）

b：導線型號

c：導線根數

d：導線截面積（mm2)e：敷設管材及管徑

f：敷設部位（FC：地面內暗敷，CC：頂板內敷設）

火災自動報警及消防設備聯動控制系統建筑消防系統滅火系統(建筑給排水專業)防排煙系統(建筑環境與設備專業)防火分區、阻隔、疏散通道（建筑學專業）火災自動報警及消防設備聯動控制（建筑電氣專業）1.火災自動報警系統

火災自動報警設備

依據火災發生初期的物理現象，自動進行早期預報。OABC溫度時間OA段：火災初始期，產生少量煙霧。AB段：火災成長期，產生大量煙霧、溫度上升很快。BC段：火災最盛期，產生明火。C以后：火災衰減期，火逐漸熄滅?；馂男纬商攸cABC

感煙探測器（煙感）

當室內煙的濃度達到一定值時自動報警。一個煙感探測器的保護面積在60～80m2左右。輸入電信號暗箱煙霧電源輸出

感溫探測器（溫感）

當室內溫度達到某一定值（如70°時），自動報警；或當室內溫度上升的速率達到某一定值時，自動報警。

感光探測器

可燃氣體探測器

工程中主要采用的是感煙探測器、感溫探測器，尤其是感煙探測器。

水流指示器

濕式報警系統PPP壓力開關水流指示器至噴淋泵水噴淋滅火系統

壓力開關

火災人工報警設備

消火栓按鈕

手動報警按鈕

設置位置：走廊、樓梯口、大廳等明顯位置處。設置數量：任何位置到鄰近的手動報警按紐的距離小于30m。

由給排水設計人員確定位置及數量.任何火災自動報警系統中，都必須設置火災人工報警設備，以此作為火災的確認信號。

火災自動報警控制器

集中報警器主要作用：向探測器等報警設備提供24VDC電源；監視線路中的設備有無故障、斷線等；接收各種報警設備輸入的報警信號、并顯示火災報警部位（有聲光提示）等；向聯動控制器輸出信號。

集中報警器水流指示器消火栓按紐煙感手動報警按紐溫感短路隔離器監視模塊壓力開關消火栓按紐煙感手動報警按紐溫感監視模塊22火災自動報警系統原理圖之一消防中心機房一條2總線制報警輸出回路可連接64～242個報警設備（視廠家產品說明書）。1層n層

火災顯示盤主要作用：顯示本防火分區內報警和故障的部位，具有聲光提示等功能。集中報警器水流指示器消火栓按紐煙感手動報警按紐溫感短路隔離器監視模塊壓力開關消火栓按紐煙感手動報警按紐溫感監視模塊22火災自動報警系統原理圖之二電源消防中心機房火災顯示盤火災顯示盤2222.消防設備聯動控制系統

當確認火災發生后，消防中心需要聯動控制建筑物內部的各種消防設施的動作。

需聯動控制的消防設備

滅火設備消防泵；噴淋泵

防排煙設備送風機；排風機；排煙風機；新風機；正壓風機；空調機組；防火閥；排煙閥

其他設備防火卷簾門；非消防電梯；非消防電源切除等。

消防設備聯動控制的方法

總線制聯動控制

所有需聯動控制的消防設備共用4根線路，其中2根為電源線，2根為信號線。當發生火災時，由消防中心的聯動控制器發出動作信號給控制模塊，通過控制模塊驅動相應設備動作。

多線制聯動控制

需要控制的消防設備與消防中心（聯動控制器）之間都是單獨的連接線路。主要為重要的消防設備：消防水泵、噴淋水泵、消防電梯、各類送排風機。集中報警器聯動控制器電源控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊防火閥控制模塊排煙閥控制模塊正壓風口22控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊防火閥控制模塊排煙閥控制模塊正壓風口22消防泵電控箱噴淋泵電控箱77風機電控箱5~7電梯電控箱正壓風機電控箱37消防設備聯動控制系統原理圖之一3.火災事故廣播與消防專用電話系統

火災事故廣播系統

主要功能：發生火災時通知人員從消防通道疏散。主要技術要求：應該具有分層控制功能。建筑物中任何部位離開最近的揚聲器的距離小于25m，揚聲器功率不小于3W。圖

消防廣播模塊

消防專用電話系統

主要功能：發生火災時，供消防隊員在火災現場與消防中心聯系用、或作為消防中心值班人員確認火災用。需要設置消防專用電話分機的位置有：消防水泵房、發電機房、變配電房、主要通風和空調機房、排煙機房、消防電梯機房等。消防專用電話模塊4.火災自動報警與消防設備聯動控制系統原理圖自動報警設備手動報警設備報警控制器聯動控制器廣播電話主機電源消防中心樓層顯示器滅火設備防排煙設備其它消防設備消防廣播、電話設備至119火災自動報警系統原理框圖集中報警器水流指示器消火栓按紐煙感手動報警按紐短路隔離器監視模塊壓力開關消火栓按紐煙感手動報警按紐監視模塊22聯動控制器電源火災顯示盤火災顯示盤22控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊正壓風口控制模塊消防泵電控箱噴淋泵電控箱電梯電控箱正壓風機電控箱消防廣播控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊正壓風口控制模塊4425222二總線制火災自動報警系統原理圖777消火栓按紐煙感手動報警按紐監視模塊溫感控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊正壓風口控制模塊消火栓按紐煙感手動報警按紐監視模塊溫感控制模塊配電箱控制模塊卷簾門控制模塊正壓風口控制模塊水流指示器壓力開關消防泵電控箱噴淋泵電控箱排煙風機電控箱電梯電控箱正壓風機電控箱火災顯示盤火災顯示盤火災報警控制器（聯動型）聯動電源消防廣播主機電話主機522222427772全二總線制火災自動報警系統原理圖7

建筑電氣安全

安全電壓1.觸電的形式abc設備變壓器單相觸電三相觸電2.影響觸電嚴重程度的因素電流和人體電阻觸電的時間電流的頻率電流的路徑周圍環境3.安全電壓一般場所：36V；潮濕場所：24V；特別潮濕場所：12V建筑防雷----------

地面水蒸氣受熱上升高空遇冷空氣形成水滴受高空氣流影響分解成小水珠分解時相互碰撞、摩擦形成帶正或負電荷的云層。++++++++++++

1.雷電的危害

雷云直接對建筑物放電

此時，若沒有良好的接地通路，大電流會引起火災、損壞建筑物、損壞電氣設備等。

建筑物上產生的感應電荷，在雷云放電后，不會立即消失，電荷會互相排斥，形成巨大的能量，損壞建筑物；形成的高電位，會造成電氣設備、線路的破壞。如何防雷？關鍵是在建筑物內部提供一個良好的接地通路。2.防雷等級

依據《民用建筑電氣設計規范》，建筑物的防雷分為三級：

一級防雷建筑：特別重要的建筑、高度超過100m的超高層建筑等。二級防雷建筑：大型建筑、19層以上住宅樓、高度超過50m的其他民用建筑等.

預計年雷擊次數大于0.06次/年的省部級辦公建筑物、預計年雷擊次數大于0.3次/年的住宅、辦公樓等。

三級防雷建筑：20m以上的民用建筑、雷電活躍地區15m以上的建筑等。預計年雷擊次數大于0.01次/年、小于0.06次的省部級辦公建筑，預計年雷擊次數大于0.06次/年、小于0.3次的住宅樓、辦公樓等。3.防雷措施

防雷可分為：防直擊雷、防側擊雷、防雷電波侵入等。防直擊雷

從建筑物頂部直接擊中建筑物的雷稱為直擊雷。建筑物的防直擊雷系統由：接閃器、引下線、接地裝置三個部分組成。

接閃器（受雷裝置、引雷裝置）作用：將雷云放電誘導過來。避雷針保護角：約45°左右。材質：鍍鋅圓鋼Φ12~16、鍍鋅鋼管Φ20~25hxheh1.5h單支避雷針保護范圍避雷帶、避雷網做法:在建筑物的四周邊緣、頂部等布置避雷帶、避雷網。材質：鍍鋅圓鋼≥Φ8mm、或鍍鋅扁鋼≥48mm2。網格間距：一級防雷：10x10m、或12x8m;二級防雷：15x15m三級防雷：20x20m、或24x16m.所有屋面裸露的金屬物體外殼均應與避雷網連成一體

引下線作用：為接閃器承受的大電流提供良好的接地通路。做法:在建筑物四周及部分中間的柱子內布置引下線。材質：柱內兩根≥Φ16主鋼筋、或≥Φ8鍍鋅圓鋼明敷設。引下線間距：一級防雷建筑：≤18m；二級防雷建筑：≤20m；三級防雷建筑：≤25m.接地測試卡0.8m接地裝置作用:將從引下線來的大電流迅速散入到大地。0.8m做法一：利用建筑物基礎圈梁內（外圍）的二根主鋼筋焊接成環網，引下線與環網焊成一體。做法二：在室外做人工接地體。0.8m2.5m5m5m3m接地極接地母線斷接卡

接地電阻（沖擊接地電阻）一、二級防雷建筑沖擊接地電阻＜10Ω；三級防雷建筑沖擊接地電阻＜30Ω。消雷裝置

----------消雷裝置

當雷電場達到一定程度時，觸發消雷裝置，放出正電荷，將雷電流先導入大地，使雷云中和，雷電場減弱，從而減少雷擊。

防側擊雷側擊雷

當建筑物高度超過30m時，需要設計防側擊雷。做法：30m以上每隔三層設水平均壓環，可利用建筑物圈梁內兩根主鋼筋構成環網。30m以上的所有外墻的金屬門窗與均壓環連接。

防雷電波侵入雷電波會沿著架空線路、埋地線路進入建筑物，損壞設備，尤其是計算機類、電子類設備。采取措施：室外進戶線采用埋地電纜，入戶后電纜金屬外殼接地。裝設電涌保護器進戶電纜電涌保護器雷電波

接地

“接地”指的是建筑物內部的電氣系統、設備的接地要求。接地分為:工作接地和保護接地.1.接地類型工作接地為了保證電氣系統正常運行而進行的接地。如：通信設備的接地；變壓器中性點接地；電子設備的邏輯地；等等。保護接地為了保證設備的安全、人身的安全而進行的接地。

2.TN接地系統民用建筑中，都采用“TN”接地系統?！?/p>

T”——表示電源（變壓器）中性點直接接地?！?/p>

N”——表示設備外殼與電源系統接地點或與該點引出的導體相連接。依據設備外殼如何與電源接地點引出線連接,可分為多種TN接地系統。

TN—C接地系統（三相四線制）abc三相設備單相設備PENTN—C接地系統PEN線：既是工作零線、又是保護零線。TN—C接地系統在建筑物內部不采用。變壓器0

TN—S接地系統（三相五線制）abc三相設備單相設備TN—S接地系統變壓器0NPEN線：工作零線；PE線：保護零線

TN—C—S接地系統（局部三相五線制）abc三相設備單相設備TN—C—S接地系統變壓器0NPEPENTN—C接地系統TN—S