建筑电气设计,作为建筑领域中不可或缺的一环,其重要性不言而喻。它涉及到建筑的电力供应、照明、通信、消防等多个方面,直接关系到建筑的安全性、舒适度和能效水平。在建筑电气设计的初期阶段,设计师需深入了解项目的需求和特点,综合考虑建筑的功能布局、使用人群、能源消耗等因素,制定出符合实际需求的电气设计方案。在此过程中,设计师还需充分考虑到与建筑结构、暖通、给排水等其他专业的协调配合,确保各专业之间的顺畅沟通和衔接。 一、常用的需要系数负荷计算方法 1、用电设备组的计算负荷(三相): 有功计算负荷 Pjs=Kx·Pe(Kw); 无功计算负荷 Qjs=Pjs·tgψ(Kvar); 实载功率计算负荷Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA); 计算电流 Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。 式中:Pe---用电设备组额定容量(Kw); Cosψ---电网或供电的功率因数余弦值(见下表); tgψ ---功率因数的正切值(见下表); Ux---标称线电压(Kv)。 Kx---需要系数(见下表) 提示:有感抗负荷(电机动力)时的计算电流,即: Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η(A) η---感抗负荷效率系数,一般取值0.65~0.85。 民用建筑(酒店)主要用电设备需要系数Kx及Cosψ、tgψ的取值表: 注:照明负荷中有感抗负荷时,参见照明设计。 2、配电干线或变电所的计算负荷: ⑴、根据设备组的负荷计算确定后,来计算配电干线的负荷,方法如下: 总有功计算负荷∑Pjs=K∑·∑(Kx·Pe); 总无功计算负荷∑Qjs= K∑·∑(Pjs·tg); 总视载功率计算负荷∑Sjs=√ ̄(∑Pjs)2+(∑Qjs)2。 配电干线计算电流 ∑Ijs=∑Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。 式中:∑---总矢量之和代号; K∑---同期系数(取值见下表1)。 ⑵、变电所变压器容量的计算,根据低压配电干线计算负荷汇总后进行 计算,参照上述方法进行。即: ∑Sjs变= K∑·∑Sjs干线(K∑取值范围见下表2)。 变压器容量确定:S变=Sjs×1.26= (KVA)。 (载容率为80﹪计算,百分比系数取1.26,消防负荷可以不计在内)。 变压器容量估算S变= Pjs×K×1.26= Pjs×1.063×1.26= (Kva)。 同期系数K∑值表: 计算负荷表(参考格式): 计算举例(方法参照如上计算): Pjs=Kx·Pe(Kw); Qjs=Pjs·tgψ(Kvar); Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA); Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。 提示:按设备组计算,配电干线逐项计算累加后,来计算变电所低压母线和变压器的容量。变电所低压母线一般按计算电流的1.35—1.5倍的系数考虑。 3、推荐的配电干线、配变综合需要系数简明方法 综合系数(K综)表: 注明:建筑电气计算中变电所的综合同期系数,可作为估算时使用,即: 住宅建筑综合系数K∑综一般取0.45~0.55; 商业建筑综合系数K∑综一般取0.6~0.8; 计算举例:S变= Pe·K综, 或S配电干线= Pe·K综。 二、单位面积功率的电力负荷计算方法 建筑物单位面积功率Pe(负荷密度)乘以建筑总面积S,即: Pjs=Pe·AS/1000(Kw)。 式中:Pjs---有功计算负荷(Kw); Pe---单位面积的功率指标(W/㎡); AS----建筑总面积(㎡)。 民用建筑用电负荷估算指标(表) 注明:1、此方法主要用于初步设计或方案设计阶段,负荷的最终确定以实际为准。 2、配电变压器的容量估算,一般按计算总负荷的70~80﹪初定,即: S变= (Pe·S/1000)·(70~80﹪)(KVA)。 变压器容量的最终确定,按实际计算结果来进行校正。 三、建筑照明设计简明方法 1、照度lx与照度计算公式: 即:E=F/A; 式中 E---单位面积上接受的光通量,称照度,计量单位lx(勒克斯); F---光通量,lm(流明); A---光照的面积(㎡); 流明与照度的关系:1勒克斯(lx)=1流明(lm)/1平米(㎡)。 光源换算举例:直管荧光灯每瓦功率W是60~94lm取值80lm(见表5), 40W荧光灯管×80lm =3200lm(lx参照的近似值)。 2、常用的单位容量法照明计算: W=∑P/A (W/㎡)。 式中 W----在某最低照度下的单位容量W/㎡; ∑P----房间内照明总安装容量(含镇流器功率在内)W; A----房间的面积㎡。 ∑P=W·A/Kmin; 式中 Kmin---最小照度值(查表)。 灯具盏数N=∑P/W’; 式中 N---在规定照度下所需灯具盏数; W’----每盏灯具的功率(包括镇流器功率在内)W; 3、照明负荷计算方法: ⑴、在初步设计方案设计阶段时,可采用单位面积容量方法(见表)进行 估算。 ⑵、在施工图设计阶段时,可采用下述方法计算: ①照明分支线路计算负荷,即: Pjsc=∑(Pe+Pb);或Pjsc=∑Pe(1+Ka); ②照明干线计算负荷,即: Pjsc=Kx·∑(Pe+Pb);或Pjsc= K∑·∑Pe(1+Ka); ③照明负荷分布不均匀时的计算负荷,即: Pjsc=3·Kx·∑(Pm+Pb);或Pjsc= 3·Kx·∑Pm(1+Ka); ④照明变压器低压侧及主干线计算容量,即: Sjsc= Kt·(Kx·∑Pe+ Pb/ Cosψ), 或Sjsc= Kt·(Kx·∑P·1+ Ka / Cosψ); ⑤照明配电线路计算电流Ijsc、有功电流Ijsw、无功电流Ijsr, 纯电阻性光源计算公式: Ijsc= Pjsc/220(单相), 或Ijsc= Pjsc/1.732·380(三相); 有感性光源计算公式: Ijsw= Pjs/220·Cosψ(单相), 或Ijsw= Pjsc/1.732·380·Cosψ(三相); Ijsr= Ijsc·tgψ。(注:Cosψ为感性负荷的功率因数) 有阻性、感性光源的混合线路计算电流: Ijsh=√ ̄(Ijsc+Ijsw)2+ Ijsr2; ⑥三相线路功率因数Cos的计算: Cosψ=∑Ijsc/ ∑Ijsh. 上式中 Pjsc---计算功率(KW); Sjsc---变压器低压侧及主干线计算功率(KVA); Pe---照明灯泡总安装容量(KW); Pb---灯具附件镇流器损耗功率(KW); Kx---需要系数(见下表); Ka---镇流器及其附件的损耗系数, 白炽灯和卤钨灯为0;高压汞灯为0.08; 荧光灯、气体放电灯为0.02. ∑Pm---最大一相灯泡容量之和(KW); Kt----照明负荷同期系数(见下表); Cosψ---光源功率因数(见下表); Ijsc---线路上各类光源的计算有功电流(A); Ijsw---混合线路感性负荷的有功电流(A); Ijsr---混合线路感性负荷的无功电流(A); Ijsh---阻性、感性光源的混合线路计算电流(A)。 照明用电设备(光源)的Cosψ及tgψ取值表 民用建筑照度标准lx值与单位功率密度W/㎡表 (UGR为统一炫光值;Ra为平均显色指数) 注明:学校、图书馆、展览馆等建筑的照明,宜采取混合光照明。 照明用电设备需要系数Kx值表 照明负荷同时系数Kt 提示:照明负荷同时系数Kt,主要是考虑照明变压器、主干线计算式参考。 住宅建筑照度标准值推荐 常用光源的电气参数对照表 (可用于光源的流明与照度对照参考) 4、照明灯具设计的安装方式代号: D---灯具的通用代号; YD—荧光灯通用代号; CP---线吊式,自在器线吊式; HM—座装; CP1—固定线吊式; S---吸顶式或直附式; CP2—防水线吊式; WR—墙壁内安装; CP3—吊线器式; R---嵌入式(不可进人的顶棚); Ch---吊链式; CR—顶棚内安装(可进人的顶棚); P---吊管式; CL—柱上安装; W---壁装式; SP—支架上安装。 应用举例:D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC 四、建筑电气设计常备的参考数据及工程代号 1、旅游酒店的负荷密度和单位指标值表: 注明:旅游酒店各功能区用电设备组负荷的估算,可推算配电干线截面或配变容量。 2、旅游酒店主要用电设备的Kx及Cosψ、tgψ的取值表 3、变压器装置容量指标表(按建筑面积):作为估算变压器容量参考 4、《小康住宅设计导则》推荐的住宅需要系数Kx 5、《小康住宅设计导则》推荐的每套住宅用电负荷及电能表规格 6、民用建筑照明负荷的需要系数Kx表 7、铜铝母排、汇流排过流量设计参考值 8、照明灯具设计的安装方式代号: D---灯具的通用代号; YD—荧光灯通用代号; CP---线吊式,自在器线吊式; HM—座装; CP1—固定线吊式; S---吸顶式或直附式; CP2—防水线吊式; WR—墙壁内安装; CP3—吊线器式; R---嵌入式(不可进人的顶棚); Ch---吊链式; CR—顶棚内安装(可进人的顶棚); P---吊管式; CL—柱上安装; W---壁装式; SP—支架上安装。 应用举例:D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC 9、电力线缆敷设方式的设计代号: PR---塑制线槽敷设;MR---金属线槽敷设; PC---聚乙烯硬质管敷设; FPC--聚乙烯半硬质管敷设; TC---薄壁钢质电线管敷设; SC---厚壁钢质电线管敷设; RC---水煤气钢管敷设; C----直埋地敷设; KPC—塑制波纹电线管敷设。 CT---电缆桥架敷设。 PL---塑料夹配线敷设; FR---金属软管配线。 提示:当线路或电缆采用穿管、槽板或桥架敷设时,其占载率规定在 45%以内。 10、电力线缆敷设部位的设计代号: SR---沿钢索敷设; BE---沿屋架或屋架下弦明敷; CLE--沿柱明敷设; WE---沿墙明敷设; CCE---沿天棚或顶棚板面敷设; ACE—在能进入的吊顶内敷设; BC---暗设在梁内; CLC---暗设在柱内; WC---暗设在墙内; CC----暗设在屋面或顶板内; FC---暗设在地面或地板内; ACC---暗设在不能进人的吊顶内。 应用举例:PG--YJV-4×25+1×16/ PC50/ FC. 11、线路敷设工程的功能代号表示方法 PG---配电干线; PFG---配电分干线; LG---电力干线; LFG---电力分干线; MG---照明干线;MFG---照明分干线; KZ---控制线缆。 12、线路标注设计的一般方法 a—d(e×f)—g—h; 式中 a---线路功能、编号;d---导线型号;e---导线根数; f---导线截面(m㎡);g---导线敷设方式;h---导线敷设部位。 举例:PG—YJV4×185+1×95/ CT/ CC. 五、配电设备、变压器与电缆敷设 1、变压器的种类与用途:SCB10-10/0.4(D,yn11)系列干式绝缘变压器,为建筑变电所中常用。 SZ10系列有载调压变压器。 S9、S10系列油浸式变压器。 BS9密封式变压器,城市配电或为防止有害气体及物质源的场所使用。 SZ防雷变压器,多用于有雷害较严重的地方。 干式变压器允许过负荷倍数和时间 油浸变压器允许过负荷倍数和时间 2、高压开关设备 KYN-28-12系列,为抽屉型中置铠装封闭式,尺寸宽800×深1500×高2200。 XGN66-12系列,为固定型式,尺寸宽900×深950×高2300。 DXG-12系列,为小型固定式,尺寸宽900×深900×高2000,箱式变电站多采用,也称环网柜(配以负荷开关)。 FW-12系列,为户外电缆分接箱。 GCSD-系列,为多功能计量柜。 3、低压开关设备 MNS—系列,为低压抽屉型式开关柜。 GCS-K系列,为低压抽屉型式开关柜。 GGD—系列,为低压通用型开关柜。 GGL---系列,为低压通用型开关柜。 DZFW-系列,为户外低压多功能柜。 4、无功功率补偿的估算 建筑用电设备所消耗的无功功率中,动力(异步电动机)约占70﹪,变压器约占20﹪,线路约占10﹪。电动机平均负荷率应在45﹪以上,变压器经济运行负荷率为其额定功率50﹪左右。当前变压器负荷率在70﹪~80﹪时,应选择低损耗的变压器。 民用建筑变电所的无功电容补偿,按选定变压器额定容量的25~30﹪来考虑。如酒店建筑的动力设备较多时,可考虑在30~35﹪选定无功电容补偿容量。也可按动力负荷之和乘以系数来估算,如:Qjs=∑Pe×Kd, Kd取值0.4~0.6。 5、电缆的选择及敷设 5-1、高压电缆 主要有10KV及以上聚乙烯交联、聚氯乙烯油浸式和干式的带铠绝缘电缆。 5-2、低压电缆 主要的电缆型号有:聚乙烯交联电缆YJV,聚氯乙烯电缆VV, 聚氯乙烯控制电缆KVV。电压等级0.6—1.2KV。 铠装系列YJV22,ZR-YJV22,NH-YJV22(0.6/1.0)电缆的电气与其它参数指标 注:YJV22,YJV59铠装系列,其中YJV59为敷设在水中,能承受较大的拉力。 YJV,ZR-YJV,NH-YJV(0.6/1.0)电缆的电气与其它参数指标 6、关于线缆长度与电压降的估算: 在工程设计中,配电干线长度一般按以辐射半径250米来考虑,当长度超过250米时,应考虑电缆感性阻抗系数和铜损产生的压降问题,另详见压降计算。线缆负荷率在50--70%之间的压降估算值为: Ux末端 =Ux·K(V),(按300-800米内K取值0.98~0.92)。 六、工程设计应用 (1)工程设计应用举例 某小区豪华家庭公寓总规划建筑75000平米,配电变压器的容量估算参考。 豪华家庭公寓每平米单位面积功率的参考标值:48.4W/㎡, K∑综取值0.45, 即:S变= Pe·K综=(75000㎡×48.4W/㎡)×0.45=1633(KVA)。 说明:照明与动力的总负荷大于消防负荷时,按照明和动力的总负荷来考虑配电变压器的容量。 (2)工程设计应用举例 某35000平米中型旅游酒店项目的配电变压器容量计算参考。 变压器容量计算:Sjs变=2133×1.25×K∑=2133(KVA); 即:变压器容量应选择为2250KVA。(1000KVA+1250KVA) (注明:配变载容率为80﹪计算,系数取1.25,同时系数K∑取0.8。消防泵、风机负荷不计在内。1—17层含大厅、门厅、客房照明负荷,因风机盘管的负荷不大时,可以合并在照明负荷中计算)。 ×××酒店负荷计算表 (3)工程设计应用举例 设备组配电干线与汇流母排选择的计算(供参考) 有一商业楼,⑴照明组负荷Pe=200KW(荧光灯),⑵暖通机组Pe=200KW,暖通风机组Pe=30KW,⑶水泵动力组Pe=30KW,⑷客梯动力组Pe=18KW。 依据计算公式:有功计算负荷 Pjs=Kx·Pe(Kw); 无功计算负荷 Qjs=Pjs·tgψ(Kvar); 视在功率计算负荷Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA); 计算电流 Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η(A)。 1、负荷的计算(汇流母线计算的负荷值) ⑴照明组Pjsc= K∑·∑Pe(1+Ka)=0.9×200(1+0.02)=184(KW), (Ka荧光灯损耗系数,取0.02); ⑵冷水机组Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2= √ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2 =√ ̄(0.8×200)2+(0.8×200×0.75)2=130(KVA); ⑶暖通风机组Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2 =√ ̄(0.65×30)2+(0.65×30×0.75)2=24.4(KVA); ⑷水泵动力组Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2 =√ ̄(0.65×30)2+(0.65×30×0.75)2=24.4(KVA); ⑸客梯动力组Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2 =√ ̄(0.6×18)2+(0.6×18×1.02)2=15.4(KVA)。 2、汇流母线载流量及规格选取 Ijs=∑Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ=184+130+24.4+24.4+15.4/1.732×0.4×0.9=378.2/0.624=606(A); 即:Ijs母线= K∑·Ijs ×K=0.85×606×1.5=723(A)。 汇流母线规格查表:铜排50×6。 (注:Cosψ为供电网的功率因数,母线K∑取0.85,汇流排放大系数K值取1.5倍)。 3、配电干线或分干线的选择 ⑴照明干线Ijs=Pjsc/√ ̄3·Ux·Cosψ =184KW/√ ̄3×0.38×0.85=329(A), 选电缆规格:YJV4×150+1×70; ⑵冷水机组分干线Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ =200KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.9=338(A), 选电缆规格:YJV4×150+1×70; ⑶暖通风机组分干线Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η =30 KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.7=76.7(A), 选电缆规格:YJV4×25+1×16; ⑷水泵动力组干线Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η =30KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.75=71(A), 选电缆规格:YJV4×25+1×16; ⑸客梯动力组干线Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η =18KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.44=73(A), 选电缆规格:YJV4×16+1×10; (注:这里Cosψ是指设备的功率因数,η是指设备出力率系数) (4)工程应用设计举例 某酒店应急发电机功率计算:Pjs发=578×1.25=723(KVA);即:发电机容量应选择为800KW;(发电机容载率为80﹪计算,系数取1.25,)。 某酒店发电机配置功率的负荷统计表 |
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