某图书馆的照明系统设计

某图书馆的照明系统设计

目录

一 绪论 .......................................................................................................................................... 1

1.1 本设计工程概况 ......................................................................................................... 2

1.2 本文的主要内容及章节安排 ................................................................................... 3 二 照明设计 ................................................................................................................................ 4

2.1照明方式和种类 .......................................................................................................... 1

一 照明方式 ............................................................................................................... 1 二 照明种类 ............................................................................................................... 1 2.2照明质量 ....................................................................................................................... 1

一 照度 ........................................................................................................................ 1 二 亮度 ........................................................................................................................ 1 三 频闪与眩光 ........................................................................................................... 1 四 光源的显色性能 .................................................................................................. 1 2.3 照明灯具的选择与布置 ............................................................................................ 1

一 光源类型 ............................................................................................................... 1 二 光源类型 ............................................................................................................... 1 2.4 本工程照明设计 ......................................................................................................... 1

一 本工程灯具的选择 ............................................................................................. 1 二 应急照明设计 ...................................................................................................... 1 三本工程照明设计的照度计算与灯具布置 ..................................................... 1

三 系统设计 ...................................................................................................................................

3.1统计负荷量的方法 ..................................................................................................... 1 3.2 电线电缆的选择 ......................................................................................................... 1

一 导线的分类、型号与使用 ............................................................................... 1 二 导线的选择原则 .................................................................................................. 1 3.3 低压断路器的选择 ..................................................................................................... 1 3.4 本工程部分负荷统计及配电箱系统的设计 ....................................................... 1

一 各类配电箱系统图设计 .................................................................................... 1 二 配电干线的设计 .................................................................................................. 1

第四章 结论 ................................................................................................................................ 1

4.1 总结 ................................................................................................................................ 1 4.2 本次设计的成果与存在的问题 .............................................................................. 1 致谢 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ..........................................................................................................................................

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内 容 摘 要

随着社会经济与科技的不断发展，人们对照明的舒适性、美观性、节能性等性能提出了更高的要求。本次设计主要是为大庆商务学院图书馆提供舒适、实用的照明环境。

本次设计采用先平面后系统的设计思路。在平面设计中，主要完成的是照度计算、灯具选择与布置、应急照明与普通照明的配合等任务，最后绘制完整的照明平面图。由于任务分配，本设计的平面图中不画插座回路，插座回路在系统图中体现。在系统设计中，主要任务是统计负荷量、导线与空开的选择以及相互配合等任务，最终绘制完整的照明系统图。

完成平面图和系统图绘制后，经过计算检验，本次设计在照度和节能方面满足国家相关要求。导线与空开的选择也满足供电可靠性与安全性的要求。 关键词：图书馆；照明设计；统计负荷量

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一 绪论

1.1 本设计工程概况

本工程为大庆商务学院图书馆，总建筑面积12826 。地上四层，一～三层层高4.5m，四层层高4.8m。建筑高度为18.75m。本次任务主要是对图书馆的照明系统进行设计。本次设计的主要依据为： 《建筑照明设计标准》GB50034-2004、《图书馆建筑设计标准》JGJ38-99、《低压配电设计规范》GB500-95以及建设单位设计任务书和建筑专业、 结构专业.、通风水暖专业提供的设计条件。

本照明系统设计中应急照明为二级负荷供电，其余为三级负荷供电。本工程照明以节能型高效荧光灯为主，荧光灯应配电子镇流器以提高功率因数，COS∅不小于0.9。本工程所采用灯具均为Ⅰ类灯具。所有应急照明及疏散指示灯具均应采用玻璃或非燃烧体灯罩。本设计的最终目是为大庆商务学院图书馆提供满足规范要求的舒适、实用的照明环境。

本次的设计主要思路是先进行平面图设计，再进行系统图设计。在对平面图设计时，首先要阅读建筑底图，了解建筑中功能间的种类、数量、面积以及对照度的要求；然后根据各个房间对照度的要求进行灯具的选型与布置，再根据灯具的种类与数量及控制方式对开关进行选择与布置；最后确定每层的照明与应急配电箱的位置，完成平面走线。在完成平面图的设计后，就要设计系统图了。系统图设计中最核心的就是统计负荷量，选择导线空开。在选择导线空开时，要用导线与空开配合原则进行校验。最后完成系统图的绘制。

表1 大庆商务学院图书馆工程概况表

序号 1 2 3 4 5 层数 一层 二层 三层 四层 屋顶 功能 密集书库、接待休息室、自习区、学术报告厅、采编装钉室、读者服务部、配电室、书店等 电子阅览室、网络系统部、馆长室、电子检索区、现刊开架阅览室、校史馆、文献资源建设部 自然科学开架阅览室、教师备课室、社会科学开架阅览室、休闲区 科技期刊开架阅览室、过刊阅览室、学术研究室、外文工具开架阅览室、休闲区 通风机房、电梯机房 1.2 本文的主要内容及章节安排 本文的主要内容包括照明设计、导线选择、导线与空开配合等内容。主要章节内容安排如下：

第一章：绪论。介绍了课题研究背景及意义、国内外发展现状以及本次设计的工程概况。

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第二章：照明设计。介绍照明设计的基本原则，照明方式以及光源类型，照明节能措施与功率密度等。结合本工程对灯具进行选型与布置。

第三章：系统设计。系统设计中首先进行负荷量的统计，然后根据计算出的计算电流选择导线与空开。

第四章：结论。主要对本次设计进行总结，同时说明在设计中遇到的问题以及课题的发展方向。

二 照明设计

2.1照明方式和种类

一 照明方式

1.一般照明

为使整个照明场地获得均匀明亮的水平照度，使用照明灯具在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。下列场所宜选用一般照明方式：

（1） 在受生产技术条件，不合适装设局部照明或不必采用混合照明的场

所所；

（2） 无固定工作区且工作位置密度较大，对光照方向无特殊要求的场所。

实际工程设计中，车间、办公室、体育馆、教室、会议厅、迎业大厅等场所用一般照明方式。 2.分区的一般照明

根据需要提高特定区域照度的一般照明。根据工作面布置的实际情况，将照明器集中或分区集中均匀的布置在共工作区上方，使室内不同被照面上产生不同的照度，可以有效地节约能源。

同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明。 3.局部照明

为满足照明范围内某些部位的特殊要求而在一定范围内设置照明灯具的照明方式称为局部照明。它仅限于照亮一个有限的工作区域，通常采用从最适合的方向装设台灯、射灯等。这种照明方式灵活、方便、节电、能够有效地突出重点。 4.混合照明

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由一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明。实际上就是在一般照明的基础上，在另外需要提供特殊照明的局部，采用局部照明。

对于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不合理的场所，宜采用混合照明。

二 照明种类

1.正常照明

正常照明是在正常工作时使用的室内照明。它可以单独使用，也可以与应急照明、值班照明同时使用，但是控制线路必须分开。 2.应急照明

应急照明是在正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或人员疏散使用的照明。应急照明灯宜布置在主要通道的出入口。 3.值班照明

供值班人员使用的照明。可利用正常照明能单独控制的一部分，或者利用应急照明作为值班照明。 4.警卫照明

有警戒任务的场所，应根据警戒范围的要求设置警卫照明。 5.障碍照明

障碍照明是指装设在建筑物上作为障碍标志使用的照明。有危及航行安全的建筑物、构筑物上，应根据航行要求设置障碍照明。例如在飞机场周围较高的建筑物上或有船舶同行的航道两侧的建筑物上，应按民航和交通部门的有关规定装设障碍照明灯。

2.2照明质量

一 照度

被照物体表面单位面积投射的光通量，称为照度。照度是决定受照物体明亮程度的指标。通常，照度水平是衡量照明质量最基本的技术指标之一[1]。当光通量均匀地照射到某平面上时，该平面上的照度为：

E= (2-1)

式中，E—照度，单位lx；

Φ—投射到物体表面的光通量，单位lm； S—被照物体表面积，。

根据我国的经济情况和电力供应水平，在现行的标准中规定的照度等级为：0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000lx。

不同的照度给人产生不同的感受，照度太低容易造成疲劳，而照度太高又会因为刺激太强而受不了。因此合理的照度对减少视觉疲劳、提高工作效率有

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很大作用。除了合理的照度外，为了减轻人眼对因照度的极不相同的频繁适应所造成的视觉疲劳，室内照度的分布应该具有一定的均匀度。

为保证照度的均匀度可以使用不同类型灯具，如发光顶棚、光带、光槽、面灯、密集布置的筒灯等，也可以使用透光系数较低的灯罩，这样可产生均匀、柔和的效果。

二 亮度

人眼对明暗的感觉不是直接决定于受照物体（间接发光体）的照度，而是决定于物体在人眼睛视网膜上形成的像的照度。所以，亮度是指发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度。只有在亮度分布合适的环境中，人才会感觉到舒适。如果亮度分布不合适，则会使人感觉到视觉的疲劳和不适。因此视野内适宜的亮度分布是舒适视觉的重要条件。在设计中，为使得室内环境能够获得适当的亮度分布，同时又避免繁琐的计算工作，通常用照度对比和墙面、顶棚、地板等的反射比作为设计应达到的要求[4]。

三 频闪与眩光

1.频闪

光源光通量与电源电压频率同步变化的现象叫做频闪，这种现象只发生在气体放电光源类灯具。频闪现象会影响人的视力健康，在实际生活中应加以克服。

克服频闪的方法：

（1）在同一被照场所用两相或三相电源供电； （2）采用移相器； （3）采用直流供电。 2.频闪

眩光是指视野范围内由于亮度分布不合理或亮度过高所造成的视觉不适或视力减弱的现象。由此，眩光被分成不舒适眩光和失能眩光两种。在实际照明中， 舒适眩光出现的机会远多于失能眩光。不舒适眩光虽然不像失能眩光那样会使人丧失视觉功能，但是长时间在有不舒适眩光的环境中工作，人们会感到疲劳，甚至烦躁，从而降低劳动生产率。严重的还会引发事故，造成重度损失。因此在照明实践中应尽可能地不舒适眩光，而不舒适眩光的一系列措施，也将有效地失能眩光。

眩光产生的原因：

（1）被照环境中，在人的视野出现了亮度极高的发光体，如在夏日中抬头看太阳，或去看光较强的地方。

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（2）光线与视线夹角太小，比如夏天太阳光线很刺眼，视线与日光夹角足够大就不会产生眩光。当视线与光线夹角在30度以内产生较强眩光，当角度大于45度眩光会逐渐减弱，所以在照明中可以通过灯具灯罩及栅格、光槽、筒灯等增大保护角以眩光。

(3)光源表面亮度太大，当光源瓦数越大，而其表面面积越小，透光外壳透光系数偏大，这时光源表面亮度就会过大，产生眩光概率就大。

为了不舒适眩光，可选用具有较大遮光角的照明器，选择合适的照明器安装高度和采用具有低亮度大面积发光发光面的照明器、也可以通过提高房间表面的反射比，改善视野内的亮度分布，达到眩光的目的。此外，还应有效地光幕反射。

四 光源的显色性能

同一颜色物体在具有不同光谱的光源照射下能显现出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，叫做光源的显色性，并用显色指数表示光源显色性能的好坏。光源的显色指数是指某光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体颜色相符合的程度，并将日光的显色指数定为100.因此，物体颜色失真越小，光源的显色指数越高。

表 2 光源一般显色指数类别

显色类别 ⅠA ⅠB Ⅱ Ⅲ Ⅳ 一般显色指数 适用场所 医疗诊所、画廊、颜色校验等 绘图室、卧室、客房、食品、印刷等 办公室、体育馆、休息室、表面处理等 热处理、铸造车间、机械加工车间等 仓库、停车场等 光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表面，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。从广泛的试验中得到的结果是：用显色指数的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（）照明的办公室，照度值可降低25%以上。要注意的是针对良好的视觉外观而言，如果为了节能而把室内照度减少到使视觉功能变坏的水平，那就完全不合理了，应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源同时具有适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。

2.3 照明灯具的选择与布置

一 光源类型

灯具是照明工程中常用的电器，其作用是将电能转换成光能，不同的环境必须选择不同类型的灯具才能达到照明效果的要求。目前常用灯具的光源种类较多，从其发光原理来分，主要分为两大类:一类是利用灯丝的高热辐射产生的

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电光源，称为热辐射光源，如白炽灯、卤钨灯；另一类是利用气体放电产生光的电，称为气体放电光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等

[5]

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1.热辐射光源 （1）白炽灯

白炽灯靠钨丝通过电流加热到白炽状态从而引起热辐射发光。它价格低廉，使用方便，显色性好，但发光效率较低，使用寿命短。大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化为无用的热能，只有10%的能量会成为光，这就很费电。国家公布，白炽灯将在5年内逐步退出市场，由省电环保的节能灯取而代之。 （2）卤钨灯

在钨丝管中加入一定的卤元素（如溴、碘等）而成的照明灯称为卤钨灯，如常用的有碘钨灯、溴钨灯。这种灯适用于照度要求高，安装高度较高的室内、外大面积场所的照明，其寿命比白炽灯要长2-3倍。 2.气体放电光源 （1）荧光灯

荧光灯俗称日光灯，是高光效、长寿命的电光源，在电气照明中采用荧光灯是一个重要的发展，它在建筑工程上广泛使用。

荧光灯是由一根充有氩气和微量汞的玻璃管构成，管壁涂有荧光物质，管的两端装有钨丝制成的电极。在汞氩混合气体发生发电时，辐射的紫外线去激发管内壁的荧光物质即可放出可见光。 （2）高压汞灯

高压汞灯与荧光灯的发光原理相同，只是高压汞灯灯泡内部压力比荧光灯管内的压力要高的多，高压汞灯有戴镇流器启动和不带镇流器启动两种。高压汞灯的光效高，寿命长，但启动时间较长，显色性较差。 （3）高压钠灯

它利用高气压的钠蒸汽放电发光，其光谱集中在人眼较为敏感的区间，因此其光效比高压钠灯还高一倍，而且寿命长，但其显色性较差、启动时间较长。高压钠灯具有优秀的色表和颜色质量，透雾能力强，但其适应电压变化的能力较差，所以常用于广场、车站等大面积对光源显色性要求不高的照明场所。

二 光源类型

1.灯具的选择

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灯具具有控制光源、保护光源、安全、美化环境等作用。设计时主要从其光学性能、光源种类、安装方式、照明场所的使用条件、经济性能等方面综合考虑确定[6]。

照明光源宜采用荧光灯、高强气体放电灯（高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯）等，不推荐采用卤钨灯、长弧疝气灯等。在许多照明场所如商业橱窗、展览厅（包括一般商业产品、文化艺术品以及历史文物的展览展示等）以及摄影照明等，要求显色性高，高档冷光或聚光的场所，可采用各种结构形式的卤钨灯。为了节约电能，当灯具悬挂高度在4m及以下时，宜采用荧光灯；在4m以上时，宜采用高强气体放电灯。金属卤化物灯，属于高强度气体放电灯。各种规格的高压钠灯和金属卤化物灯由于具备高光效和使用寿命长的特点，广发用于各种环境条件的室内外照明，如机场、港口、码头、道路、体育场馆、大型工业车间、展览厅地铁等场所。 2.灯具的布置

灯具布置主要就是确定灯在室内的空间位置。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。灯具的布置合理与否影响到照明装置的安装功率和照明设施的耗费，影响照明装置的维修和安全。灯具的布置方式一般分为两种，一种是均匀布置，在照度要求均匀的场所应用较为广泛；第二种是选择布置，广泛应用在局部照明中。 （1）灯具布置原则

① 合理的照度水平，并具有一定的均匀度； ② 适当的亮度分布； ③ 必要的显色性和入射方向； ④ 眩光作用和阴影的产生； ⑤ 美观、协调； ⑥ 便于安装、检修。 （2）灯具布置方式

①均匀布置

均匀布置是使灯具之间的距离及行间距离均保持一定。一般地，在一般照明或者分区一般照明方式的场所都选择均匀布置的方式。

均匀布置为了达到照度均匀度，将同一型号的多个灯具按面积等分的方法，均匀布置成直线型、正方形、菱形、矩形等各种单一的几何图形，从而使工作面上照度均匀。这种布置方式适用于照度均匀的场合，如图2.1所示。

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图 1 灯具的均匀布置

②选择布置

选择布置是指根据工作面的安排、设备的布置来确定来确定灯具的布置方式。这种布灯适用于分区、分段一般照明，它的优点在于能够选择最有利光的照射方向和保证照度要求，可避免工作面上的阴影。在办公、商场、车间等工作场所内设施布置不均匀的情况下，采用这种有选择的布灯方式可以减少一定数量的灯具，有利于减少投资，节约能源。 2.灯具的距高比

灯具的距高比是指灯具在布置时相邻灯具间距离与灯具悬挂高度之比，即

λ= (2-2)

式中，λ—灯具距高比； L—相邻灯具间距离，m； h—灯具的悬挂高度，m。

对于不对称的灯具距高比分为横向距高比和纵向距高比，即

=/h (2-3) =/h (2-4)

式中，（）—灯具横向（纵向）距高比； （）—相邻灯具间横向（纵向）距离，m； h—灯具的悬挂高度，m。

因此，在进行平面布置时，灯具实际距高比要小于灯具产品指标数据中的距高比，灯具与墙的距离取L/4—L/2之间数值，以保证照度的均匀性。

2.4 本工程照明设计

一 本工程灯具的选择

不同类型的工程对照明质量的侧重点各有不同，但都离不开以下几个方面，合适的照度水平；合适的空间亮度分布；把握好色温与显色性；眩光的有效控制；正确的投光方向和完美的造型立体感，而这些因素之间往往互相影响的，所以要实现高质量的照明效果，光源与灯具的选择至关重要。

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光源的选择原则： 1、考虑光源特性

2、满足环境的要求 3、根据人的生理和心理需求 4、与建筑气氛的配合

5、装饰效果

灯具的选择应与光源配合，即在满足要求的前提下，依照建筑装饰要求选择相应的灯具造型与之协调；根据直射眩光和光幕的反射等要求，选择灯具的遮光角和表面亮度。

本工程是图书馆照明，所以大部分场所（如书库、自习室、阅览室等）均采用T8三基色直管荧光灯。楼梯间要给人们一种宁静的气氛，所以选用冷色荧光吸顶灯进行照明。洗手间一般采用防水吸顶灯。层高较高的大厅上空采用金属卤化物灯。

二 应急照明设计

1.应急照明介绍

应急照明，作为在外接电源突然中断的情况下，为楼内人员提供及时撤离、疏散至安全地带的照明，在整个照明系统中担负着相当重要的角色。应急照明系统包括：备用照明、疏散指示照明、安全照明。

① 备用照明

正常照明失效时，为确保工作继续进行（或暂时继续工作）而设置的备用照明。由于工作中断或误操作时，可能会引起爆炸、火灾、人身伤亡或造成严重后果和经济损失的场所，应考虑设置供暂时继续工作的备用照明，例如配电室、消防控制室、演播室、手术室等场所都应设置备用照明。

②疏散指示照明

疏散指示照明是在发生火灾、事故停电等突发情况下，为人员安全到达室外或临时避难层而设置的路线标志。如“安全出口”、“避难层”等。此外还有引向标志，即借助于箭头或某种分辨方向的图形或文字进行指向。

③安全照明

正常照明突然中断时，为确保处于危险中的人员安全而设置的安全照明。 2.本工程应急照明设计

根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中有关应急照明供电设计的规定：应急照明应由两路电源供电，在重要场所或供电条件不具备两个电源或两回路时，还应设置有蓄电池的应急照明灯或用蓄电池组供电。带蓄电池的应急照明灯可接自本层（本区）配电盘的专用回路，或防灾专用配电盘。备用照

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明、疏散照明，应由不同不同分支回路提供电源，同时不允许将电源插座接在应急照明回路上。

本设计中，配电室、值班室、消控中心的照明100%为应急照明；其他公共场所应急照明一般按正常照明的10%设置，正常情况兼做普通照明，采用双控开关控制。在大空间用房、走廊、楼梯间、主要出入口等场所设置疏散指示照明，如图2.2所示。应急照明地面最低照度不低于5Lx。疏散指示灯平时应处于点亮状态。功能性灯具：出口标志灯、疏散指示灯需有国家主管部门的检测报告，达到要求的方可使用

图 2.2（a） 门厅应急照明与疏散指示设计

图 2.2（b）配电室、值班室应急照明设计

本工程的应急照明布置详见各层照明平面图。

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三本工程照明设计的照度计算与灯具布置

1.照度计算

照度计算是照明设计的重要内容，是照明功能效果的重要组成部分。照度计算的目的是根据所需要的照度值，结合其他已知条件（如照明灯具类型及布置方式、房间各个面的反射条件及污染情况等）来决定灯具的容量或灯具的数量。同时也为了更好地按照规范要求，进行功率密度控制，达到满足使用要求下的节能要求。因此，在实际的照明工程设计中，应进行必要的照度计算。照度计算通常采用利用系数法、单位容量法和逐点计算法，本节只介绍实际中使用最多的利用系数法。

利用系数法是一种考虑反射和折射两种光照效果，以利用系数为主要计算数据，以照度的定义为依据的一种计算照度的方法。它适用于非电光源照明场所的照度计算，主要用于灯具布置比较均匀，室内其他工作面反射系数较高且比较空旷的照明场所。

①利用系数法计算公式：

(2-5)

式中，—工作面上的平均照度，lx； —光源光通量，lm； —光源数量； —利用系数； —工作面面积，； —灯具的维护系数。

②灯具利用系数

灯具的利用系数是指自然光投射在工作面上的光通量与全部光源发出的光通量之比，它是表明光源的光通利用程度的一个系数。根据房间室空比RCR、墙壁、顶棚及地面的反射系数查灯具的利用系数表即可得灯具的利用系数。不同的灯具有不同的利用系数表，下表为YJK-1/40-2型单管荧光灯的利用系数表。

表 3 YJK-1/40-2型单管荧光灯的利用系数表

50 80 30 10 50 70 30 10 50 50 30 10 0 0 . . . 资 料. .

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RCR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.85 0.75 0.66 0.59 0.52 0.47 0.42 0.38 0.35 0.30 0.80 0.69 0.59 0.51 0.44 0.39 0.35 0.31 0.28 0.23 0.76 0.63 0. 0.45 0.39 0.34 0.29 0.26 0.23 0.19 0.83 0.73 0.65 0.57 0.51 0.46 0.42 0.38 0.34 0.30 0.79 0.67 0.58 0.50 0.44 0.39 0.34 0.31 0.27 0.23 20 利用系数U 0.75 0.63 0.53 0.45 0.39 0.34 0.29 0.25 0.23 0.19 0.79 0.70 0.62 0.55 0.49 0.45 0.40 0.36 0.33 0.29 0.76 0.65 0.57 0.49 0.43 0.38 0.34 0.30 0.27 0.23 0.73 0.61 0.52 0.44 0.38 0.33 0.29 0.25 0.22 0.19 0.66 0.56 0.48 0.41 0.35 0.31 0.27 0.24 0.21 0.17 房间室空比RCR是根据房间尺寸，灯具的安装高度和工作面高度计算得出的。其计算公式为：

RCR= (2-6)

式中，—灯具的安装高度； —工作面高度； —房间的长； —房间的宽。

灯具的维护系数和墙壁、顶棚及地面的反射系数均可查表得出，详见表2.3和表2.4。

表 4维护系数表

环境污染 特征 室 内 污染严重 一般 清洁 房间或场所举例 卧室、办公室、餐厅、阅览室、教室、病房、客房仪器仪表装配间、电子元件装配间、检验室等 商店营业厅、候车室、影剧院、机械加工车间、机械装配车间、体育馆等 厨房、锻工车间、铸工车间、水泥车间等 3 0.6 2 0.7 灯具最少 擦拭次数 （次/年） 2 维护 系数 值 0.8 . . . 资 料. .

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室外 雨棚、站台 表 2.4 墙壁、顶棚及地面的反射系数近似值 反射面情况 刷白的墙壁、顶棚、窗户装有白色窗帘 2 0.65 反射比 0.7 0.5 0.3 0.1 刷白的墙壁、窗户未挂窗帘或挂深色窗帘；刷白的顶棚，但房间潮湿；墙壁和顶棚未刷白但洁净光亮 有窗户的水泥墙壁、水泥顶棚；木墙壁；水泥地面 有大量深色灰尘的墙壁、顶棚；未粉刷的砖墙；较脏污的水泥地面等 2.本工程中的照度计算与灯具布置 本工程在计算面积较大的房间的照度时采用柱网法，即对每个柱网围成的空间（如图2.3）分别进行照度计算。这样做可以使照度更均匀，也可以减少计算量。例如对一层密集书库进行照度计算，见表2.5.

图 2 柱网示意图

表 5 一层密集书库一个柱网空间照度计算 房间名称 照度要求 E（Lx） 光源种类 光源型号 光源到工作面的高度 hc（m） 室指数 RCR 减光系数 K 利用系数U 光通量Φ（lm） 被照明面积 A（㎡） 密集书库 50 T8三基色直管荧光灯 TLD18W/827 2.25 1.6 0.8 0.667 1×1250 51.84 . . . 资 料. .

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灯具数量 N（个） 灯具生产厂家 照度计算值（Lx） 4 飞利浦 55.6 由表2.5可知，在密集书库每个柱网空间内均匀布置4盏TLD18W/827直管荧光灯照度可以满足要求。

表 6 二层自然科学开架阅览室一个柱网空间照度计算 房间名称 照度要求 E（Lx） 光源种类 光源型号 光源到工作面的高度 hc（m） 室指数 RCR 减光系数K 利用系数U 光通量Φ（lm） 被照明面积 S（㎡） 灯具数量 N （个） 灯具生产厂家 照度计算值（Lx） 自然科学开架阅览室 300 T8三基色直管荧光灯 TLD36W/830 2.25 1.6 0.8 0.667 2×3350 51.84 4 飞利浦 275.86 由表2.6可知，照度的计算值比照度要求的值要略小。建筑照明设计规范GB-50034-2004规定一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%—+10%的偏差。所以此设计符合要求。对于其他阅览室、自习室的照度计算方法与结果同表2.6，其灯具布置方式都为均匀布置。

对于公共场所，如门厅的照度按照50lx设计，检索区大厅照度按照100lx设计，楼道照明也按50lx设计。其中门厅灯具采用均匀布置，楼道灯采用线性布置。检索区大厅选用150W的金属卤钨灯，安装在4层顶棚，均匀布置。具体灯具布置情况详见附图—各层照明平面图。

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三 系统设计

3.1统计负荷量的方法

统计负荷的方法主要有需要系数法、利用系数法、二项式法、单位面积功率法四种。 1.需要系数法。

将用电设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便的计算方法。这种方法应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。本次工程设计就是采用需要系数法。 2.利用系数法。

采用利用系数求出最大负荷组的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因此计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较难，在民用建筑电气设计中一般不采用，所以本次设计对利用系数法不进行详细介绍[15]。 3.二项式法。

考虑了用电设备组的平均最大负荷和少数大容量设备对计算负荷的影响，一般用在用电设备数量较少和设备容量差异大的低压动力系统的负荷统计。在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。

4.单位面积功率法，单位指标法。大量应用于工程初步设计。

统计负荷方法的选取原则：

① 在方案设计阶段可采用单位指标法估算，根据估算值确定变压器容量和台数；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法求计算容量；

② 当用电设备台数较多，且不同设备容量之间相差比较小时，通常会采用需要系数法进行计算，在干线、变配电所的负荷计算中应用的比较多。

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③ 当用电设备台数较少，且不同设备容量之间相差比较大时，通常会采用二项式法进行计算，在支干线和配电屏（箱）的负荷计算中应用的比较多。

常用统计负荷量的方法和公式，见下表3.1。

表 7 常用统计负荷量的方法和公式

统计负荷量 常用方法 需 要 系 数 法 二 项 式 法 单位面积功率法， 单位指标法 =ρs =W·N = = = = = = = = —有功同时系数，一般取0.9-0.95 —无功同时系数，一般取0.93-0.97 —有功计算负荷（W） —无功计算负荷（Var） —视在计算负荷（VA） —计算电流（A） —某类设备需用系数 —某类设备设备容量 —某类设备功率因数对应的正切值 b、c—某类设备的二项式系数 —用电设备组中X台大功率设备总设备容量，又称为附加功率 —各类设备中最大值 —最大一组设备对应的正切 ρ—负荷密度（KW/） s—建筑面积（） W—单位产品或每户耗电量（KW） 公式 备注 . . . 资 料. .

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N—产品数量或总户数 3.2 电线电缆的选择 一 导线的分类、型号与使用

在建筑电气设计中常使用的导线有：架空线，电缆，低压绝缘导线。根据不同的供电要求与环境因素选择不同的供电线路。

（1）架空线

由于架空线路具有成本少、安装容易、维修方便等优点，被大量的使用在城市郊区。然而它也有很多缺点如：占地多、影响环境、易发生故障等。这就了架空线在一些对环境、交通要求高的地方不宜使用，如旅游景点、高速公路等。

常见型号有：LG—铝绞线

LGJ—钢芯铝绞线 TJ—铜绞线

L表示导体的材料是铝、T表示导体的材料是铜、J表示是绞线，很多时候型号后面会跟数字，这个数字表示导线截面尺寸。

（2）电缆

电缆受外界气候干扰小、敷设方便、隐蔽、美观、安全可靠、维护量少。缺点：投资大、施工工程量大、变动难、寻侧故障难。主要用于市区内线路、旅游景点、高速公路以及高层和超高层建筑等电源进线。

常见低压电力电缆型号：VV—聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套（铜芯）电力电缆

YJV—交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套（铜芯）电力电缆，如果是铝芯导体，则中间加L，即分别为VLV、YJLV；阻燃电缆，则在前面加ZR，即ZR—VV、ZR—YJV；耐火电缆，在前面加N（或NH），即NH—VV、NH—YJV；无卤低烟，型号为WD—YJV；预分支电缆，加F（或YF）综上可知WDZAN—YJV是无卤低烟交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套、A级阻燃耐火电力电缆。

线径规格有1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、140、300等。电缆有单芯与多芯多种组合，常用的多芯电缆包括3芯、4芯、5芯电缆，其中4芯、5芯电缆分为等径与不等径。电缆敷设方式有：电缆隧道、直埋、穿管、电缆沟、桥架。

（3）低压绝缘导线：

常见的低压绝缘导线有：BV、BLV、BVV、BVR

B:表示是低压绝缘导线硬型；V：表示绝缘材料是聚氯乙烯；

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X:表示绝缘材料是橡皮； L：表示导体材料是铝，该位置无标注说明导体材料是铜；R：表示的是低压绝缘导线软型。

（4）强电系统中导线（电缆、低压绝缘导线）型号规格表示： a-b×c+d×efghi其中a：导线型号；b：火线根数；c：火线截面（）；d：零线与

PE线根数e：零线与PE线截面（）；f：敷设方式；g：穿管时的管径、管材；h：敷设部位；i：明敷

还是暗敷。

表8导线的敷设方式

文字符号 E MR SC CT 敷设方式 明敷 金属槽 穿焊接钢管 电缆桥架 文字符号 C PC FPC CP 敷设方式 暗敷 穿聚氯乙烯硬质电线管 穿聚氯乙烯半硬质电线管 穿金属软管 二 导线的选择原则 1.按发热原则选

在允许通过最大连续负荷电流下，保证所选导线不被电流热效应烧坏。按发热原则选择导线截面时，应保证其导线载流量大于线路的计算电流，即：

(3-1)

式中：—导线载流量（A），载流量指某型号截面导线允许通过的最大电流； —计算电流（A）。

必须注意：导线的允许载流量与环境温度有关。因此当敷设地点的环境温度与导线允许载流量所对应的环境温度不同时，导线的允许载流量应乘以温度校正系数：

（） (3-2)

式中：—导线、电缆芯长期允许工作温度； —导线敷设地点实际的环境温度；

—导线、电缆线芯允许载流量所对应的环境温度。 2.按电压损失原则选

保证所选导线产生输电总压降小于等于5%，以保证供电质量合格。工程上通常使用的计算电压损失公式为：=εJ。

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式中：ε—某型号、某截面导线单位负荷距产生电压损失百分比，单位为

U%/A·km或U%/kw·km，查表得到； J—负荷距（A·km）或（kw·km） ；

J=·l（A·km）或J=·l（kw·km） (3-3)

3.按机械强度原则选

正常工作状态下，导线应有足够的机械强度，保证所选导线能够承受自然外力的损伤，保证系统安全可靠地运行。

公式： (3-4)

式中:—导线截面（） —导线机械强度允许最小截面（）。 4.按经济电流密度选择

保证所选导线电能损耗和电压损失量小，且金属投入量适当，即保证经济。 公式： ＞ (3-5) 式中:—导线截面（） —经济电流密度（A/） 5.按短路热稳定性校验

当发生短路时，保证导线能够承受系统短路电路的热损坏。公式：

= (3-6)

式中：—导线热稳允许最小截面（）；

—短路电流稳态值（KA）； —短路电流假想持续时间；

k—导线热稳系数。

6.按短路动稳定性校验

能保证故障状态中所选导线能够承受短路电流产生的力损坏。公式：

＞ (3-7)

式中：—导线能够承受应力（Mpa）； —导线在发生短路时实际承受应力（Mpa）

=140（Mpa）； =70（Mpa）。 7.零线界面、PE线截面的选择

零线截面：一般情况下，＞50%；以下三种情况下，=： a：三相负荷处于严重不平衡的工作状态，=； b：≤16，=；

c：单相或两相回路时，=。

PE线截面：一般情况下，＞50%；特殊情况下，≤16，=；16＜≤35，=16满

足保护要求。

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具体选择导线时，并不是要求所有的原则都要满足，比如：在选择低压绝缘导线时，一般按发热原则、电压损失原则、机械强度原则来选，而在选择电缆时一般按发热原则、电压损失原则和热稳校验原则来选。

3.3 低压断路器的选择

在民用建筑工程中，电气照明系统中的低压短路器（俗称空开）的选择应该满足以下原则：

1.电流发热原则，由于电流在通过断路器时会产生很大的热量，为了防止断路器被烧坏，所以要求断路器的额定电流与热保护动作电流均要大于被保护系统的计算电流。

2.断路器与导线及系统的配合原则，为了防止发生电气火灾与误动作，所以要求断路器热保护动作电流与导线载流量满足一定的配合关系。

3.机群启动原则，对于具有大量电动机设备时，为了防止动力系统发生误动作，断路器的短路保护动作电流应满足与系统尖峰电流（启动电流）的配合要求。

4.灭弧校验原则，防止发生假性跳闸。

5.级间配合原则，用以满足系统保护选择性跳闸要求，防止发生越级跳闸。

各原则的计算公式见下表3.3.

表 10 低压断路器选择原则

原则名称 电流发热 原则公式 ≥＞ 各量意义 —低压断路器额定电流（A） —低压断路器热保护动作电流（A） . . . 资 料. .

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原则 断路器与导线及系统的配合原则 机群启动 原则 灭弧校验原则 级间配合原则 ＞1.2 ＞ ＞1.2 ＞ ＞ ＞1.2 1.2 —被保护系统计算电流（A） —被保护电网导线载流量 —系统短路电流最小值（KA） —系统短路保护动作电流 —尖峰系数，取1.7—2 —系统尖峰电流（A） —低压断路器最大可开断电流 —系统三相短路电流 —系统前一级热保护动作电流 —系统后一级热保护动作电流 —系统前一级短路保护动作电流 —系统后一级短路保护动作电流 时间差应满足0.1—0.2秒要求 3.4 本工程部分负荷统计及配电箱系统的设计

一 各类配电箱系统图设计

本设计中涉及的配电箱有照明配电箱AL、动力照明配电箱AP、应急照明配电箱AEL。 1.照明配电箱设计

以照明配电箱AL2-3为例，照明配电箱AL2-3系统图如图3.1所示。对于照明回路导线选择BV（3×2.5），穿FPC管，沿顶棚暗敷；对于插座回路导线选择BV（3×4），穿FPC管，沿地暗敷。查表得BV2.5导线在环境温度为30摄氏度，3根穿管敷设时的载流量为22A，BV4导线在环境温度为30摄氏度，3根穿管敷设时的载流量为28A。

照明回路选择热保护动作电流为16A的C65N-C16A/2断路器，插座回路选择20A带漏电保护的C65N-C20A/2P断路器。经过校验，导线、断路器的选择满足断路器与导线及系统的配合原则即＞1.2，＞。

对于单个照明箱而言，需用系数取1，功率因数取0.9。所以照明配电箱AL2-3的安装功率等于计算功率，即==6.32KW。

=/==10.67A

选择热保护动作电流为32A的C65N-C32A/3断路器作为照明箱的总开关，校验后所选开关与上一级开关满足级间配合原则，也满足发热原则。

综上所述，照明配电箱中照明回路为单相三线：BV(3x2.5)-FPC16-CC；插座回路为单相三线：BV(3x4)-FPC20-FC。照明回路选择断路器型号为C65N-C16A/2，插座回路选择断路器型号为C65N-C20A/2P，配电箱总开关型号为

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C65N-C32A/3。其他照明配电箱设计参照此配电箱。对于动力照明配电箱，设计方法与照明配电箱类似，但要加浪涌保护器，这里不再赘述。对于需要单独计量的场所，需单独放置配电箱，配电箱中、要加装电度表。例如书店的照明配电箱AL1-7，其配电箱系统见图3.3。 2.应急照明配电箱设计

应急照明配电箱每一回路导线选择NHBV（4×2.5），穿钢管，沿顶棚暗敷。断路器型号选择C65N-C16A/2。由于应急照明箱采用双电源进线，所以应急照明箱的总开关选取型号为WATSGB-32/4R的双电源装换开关。每台应急照明配电箱中配一中间继电器,型号为JZ7-80.该中间继电器线圈受消防控制模块控制,其常开触点去控制应急照明系统图中各回路的接触器TLC1-18。应急照明配电箱AEL3-3系统图如图3.2所示。

图 3.1 照明配电箱AL2-3系统图

图3应急照明配电箱AEL3-3系

统图

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图 4照明配电箱AL1-7系统图

二 配电干线的设计

以照明配电干线设计为例进行说明，选择连接照明箱AL1-1这路这条干线。

1.统计负荷量求出计算电流

所选干线为8个照明箱提供电源，其中各个负荷量为：

箱号 AL1-1 AL1-2 功率 3.31KW 2.21KW 箱号 AL2-1 AL2-2 功率 4.73KW 5.98KW 箱号 AL3-1 AL3-2 功率 1.724KW 2.19KW 箱号 AL4-2 功率 3.1KW AL4-1 4.78KW 负荷计算如下： =28.024KW =0.8 =×=22.42KW =0.9 =/==37.85A

2.按发热原则初选

经过查《建筑电气常用数据》YJV电缆持续载流量表：环境温度35摄氏度，敷设在隔热墙中的导管内，初选火线=25，载流量为=85A＞=37.85A，满足要求。

3.按电压损失原则校验

由=25，=0.9查电压损失表得 ε=0.987%，由工程平面图得干线长度为：l=0.06Km，J=·l=37.85×0.06=2.271 A·km。因此，

△U%=ε·J=0.987×2.271%=2.24%＜5%，满足要求维持初选不变。 4.确定零线截面、PE线截面

一般情况：一般情况下，＞50%，用于照明配电时，一般取=。当16＜≤35

时，=16。所以=取

25，取16。因此，这条干线选用YJV(4x25+1x16)-CT或

YJV(4x25+1x16)-SC50-WC。

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其他干线的设计与选择方法同上。

四 结论

4.1 本次设计的成果与存在的问题

本次设计首先完成了图书馆各个功能间照度的计算，根据计算结果对灯具进行了选择与布置。然后进行负荷量统计，根据计算结果与导线和断路器的选择原则确定导线规格和断路器型号，最终完成了配电箱系统和干线系统的设计。绘制了各层的照明平面图，与系统图。经过检验，本次设计符合国家有关规范和措施的规定，达到了舒适、安全、可靠的要求。

但是在设计中还存在一些问题，例如在选择导线时，由于对确切的安装功率不确定，选择导线的载流量比计算电流大好多。这样虽然安全，但是可能会增大系统成本，造成浪费。

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