设计总说明

该设计主体为未央区某中学综合实验楼，该楼分为地上八层，地下一层，总建筑面积为13300平方米，总高34.3米。针对此综合楼做了简单的照明、消防等的设计。

本文主要根据国标对电气的设计依据和规范对本建筑各个电气子系统的设计方法及设计结果做了简单叙述。主要包括强电部分和防雷及消防部分。强电部分主要包括低压配电及照明系统。根据确定建筑的负荷等级来确定供电方式，低压配电采用需要系数法来计算负荷，并选择相应的线缆和电器；照明采用单位容量法来确定最佳光源数。依据国家标准确定本建筑为三类防雷，再按照规定要求进行防雷系统的设计。消防设计实现联动，安装、布置探测器、消防电话、消火栓和手动报警等设备，对各区域进行检测。一旦出现火灾险情，可实现消防联动，由测、监控和手控系统发出火灾信号，各联动装置发出启动信号，通过声光警示楼内人员，同时进行防火隔离和自动灭火，通知消防控制中心，尽最大可能保障该楼内人员、财产的安全。

关键词：综合实验楼；强电设计；防雷系统；消防系统

Architectural design of electrical system of middle school Comprehensive lab building in The weiyang district

Design Description

This design main body is The weiyang district middle school comprehensive lab building, This complex building against doing the design of simple lighting, fire protection, etc . The building is divided into eight steps on the ground, underground, a total construction area of 13300 square meters, the total is 34.3 meters tall. 

In this paper, according to national standard to regulate this building electrical design basis and the electrical subsystem design methods and design results are described briefly.The design mainly includes the high voltage part and lightning protection and fire fighting section . High voltage part mainly includes the low voltage power distribution and lighting system.

According to determine the construction load level to determine the power supply way, low-voltage distribution need coefficient method to calculate the load, and select the corresponding cable and electronics; The unit capacity method is adopted to determine the best lighting. According to the national standard to determine the construction for the three kinds of lightning protection, according to the specified requirements for the design of lightning protection system. Fire fighting linkage design implementation, installation, arrangement of detectors and fire hydrant and manual alarm, telephone etc equipment, to test the various regions. Once appear, fire danger, fire linkage, can be realized by measuring, monitoring, and the hand signal from fire control system, the linkage signal launch, by sound and light alarm in the building, at the same time fire isolation and automatic fire extinguishing, notify the fire control center, as much as possible in order to ensure the safety of personnel within the building, property. 

Key words: Comprehensive lab building; Design of high voltage ; Lightning protection system; Fire protection system 

目 录

1绪论    1

1.1 建筑电气概述    1

1.2  本次设计工程概况和设计原则    1

1.3 设计内容    1

2 配电系统设计    2

2.1 负荷等级    2

2.1.1负荷等级的确定：    2

2.1.2各负荷等级对电源的要求    2

2.2负荷计算：    3

2.3导线和配电设备的选择    4

2.3.1导线的选择    4

2.3.2 断路器的选择    5

2.3.3  导线及断路器的选择结果    6

2.4配电设计    6

3 照明系统设计    8

3.1 光源选择    8

3.2 照明计算    8

3.3应急照明：    9

3.4插座的一般布置    10

4 防雷接地系统    11

4.1防雷接地系统概述    11

4.2 防雷等级    11

4.3 建筑物的防雷措施    12

4.3.1.接闪器    12

4.3.2引下线    12

4.3.3接地装置    13

4.3.4  接地系统    13

5 火灾报警与联动系统    16

5.1 概述    16

5.1.1 消防系统工作原理    16

5.2 火灾自动报警系统    17

5.2.1火灾探测器    17

5.2.2 手动火灾报警按钮    19

5.2.3 消防广播    19

5.2.4 消防电话    20

5.3 消防联动控制系统    20

5.3.1 消防控制室    20

5.3.3 消防联动控制系统设计结果    21

5.4  设备选择及线路敷设    21

5.4.1  设备选择    21

5.4.2 线路的敷设    21

5.4 小结    22

总结    24

致谢    25

1绪论

1.1 建筑电气概述

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全等系统的要求也是越来越高，这促使了建筑电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。

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

1.2  本次设计工程概况和设计原则

该设计是对某中学综合楼的电气设计。工程概况：该综合办公楼，总建筑面积13300平方米，高34.3米，地上八层，设计中属于三类建筑。。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。并应结合当地供电、施工、房管等具体条件，选用的各类设施、器件除应考虑产品容量、质量、安全性、便于维护和管理等因素外，还应为日后用电水平的增长，留有裕量。

1.3 设计内容

（1）低压配电：根据标准确定负荷等级，按照负荷等级对用电设备配置供电方式。采用需要系数法进行负荷计算，根据计算出的各配电箱和各回路的负荷及电流，选择出合适的导线及断路器等。

（2）照明系统：照明设计包括普通照明及应急照明。根据单位容量法确定室内所需的灯具数量；应急照明采用双电源供电，根据标准进行照明的平面设计。同时在此部分中进行插座的设计，对插座的位置。数量级导线型号作了选择和说明。

（3）防雷系统：首先确定为三类防雷建筑。根据规范及参考文献对直击雷、感应雷和侵入波的防护进行设计。同时对建筑物接地系统设计。

（4）消防系统：由探测器。手动报警按钮、消防电话、消防广播及声光报警器组成消防平面设备。根据探测模块的保护半径为5米，确定探测器数量，同时进行消防广播和消防电话的设计。

2 配电系统设计

2.1 负荷等级

2.1.1负荷等级的确定：

电力负荷应不能也没有必要持续满足用电负荷的同时需要，供电设计应按照电力符合的重要性、需要程度和供电的可能性进行，针对不同的负荷等级采用不同的供电方式。在我国电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治上、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定：

（1）符合下列情况之一时，应视为一级负荷。

  1)中断供电将造成人身伤害时。

  2)中断供电将在经济上造成重大损失时。

  3)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

（2） 在一级负荷中，当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为一级负荷中特别重要的负荷。

（3）符合下列情况之一时，应视为二级负荷。

  1)中断供电将在经济上造成较大损失时。

  2)中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。

4 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

2.1.2各负荷等级对电源的要求

（1）一级负荷对供电电源的要求 一级负荷要求两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏，以维持持续供电。 对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的阴极电源可使用于正常电源的发电机组、干电池、蓄电池或供电网中有效于正常电源的专用馈电线路。

（2）二级负荷对供电电源的要求 二级负荷要求两回路供电，供电变压器亦应有两台（两台变压器不一定在同一变电所）。做到当发生电力变压器故障力线路常见故障（不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见故障）时不致中断供电或中断后能迅速恢复。

（3）三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。

根据规范，本建筑为三级，选用三相五线制线路。

确定楼内电机、电梯、消防控制室、消防水泵、防烟排风机和应急照明等为二级负荷，采用双电源供电，普通照明及插座为三级负荷。

本建筑为小型民用建筑，只需6~10KV    降为380/220V的变电所，所以供电由外部变电所引入，在建筑物底部设低压配电室向设备供电。

2.2负荷计算：

按需用系数法确定计算负荷     

需用系数法,是将用电设备容量乘以需用系数和同时系数,直接出计算负荷的一种简便的计算方法. 在确定各用电设备容量之后,分别按下述情况计算:                          

 （1）用电设备组的计算负荷 用电设备组,是由工艺性质相同、需用系数相近上午一些设备合并而成的用电设备。在某一民用建筑或工厂某一车间中,可根据具体情况将用电设备分为若干组.在分别计算各自的用电设备组的计算负荷。其公式为：

                           （2.1）

                         （2.2）

                         （2.3）

                       （2.4）

式中、、——该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷.          

  ——该用电设备组的设备容量总和,但不包括备用设备容量.               

  ——与运行功率因数角相对应的正切值          

  Ij ——该用电设备组的计算电流(A)

——该用电设备组的需用系数

 (2)多个用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电所低压母线上,常有多个用电设备组同时工作,但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现,因此在求配电干线或车间变电所低压配电母线的计算负荷时,应再计入一个同时系数(或叫同期系数,混合系数) ，。

以地下室为例：

回路N1：照明支路，共有11个36w灯具，照明的同时系数与需要系数都取1，容量。，，所以，以下各个支路计算方法相同。

按照三相负荷尽可能平均分配的原则（在10%以内），得到：

表2-1  AL-F1负荷计算表

所以配电箱三相总容量，向上取3的整数倍取12kw。

表2-2  配电箱容量表

2.3导线和配电设备的选择

2.3.1导线的选择

1.配电网络导线和电缆的选择，一般有下列几种方法：

 ⑴按允许载流量选择导线和电缆的截面。

 ⑵按电压损失校验导线和电缆的截面。

 ⑶按经济电流密度选择导线和电缆的截面。

⑷按机械强度选择导线的最小允许截面。

 按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种。 按允许载流量选择导线和电缆时，应满足下式条件：；

--为计算电流，   --为导线和电缆按发热条件的长期允许电流。

2.保护线（PE线）截面的选择

保护线截面要满足短路热稳定的要求，按GB5005—1995低压配电设计规范规定：

（1）当 

（2）当时，有

（3）当时，有

以配电箱AL1-1的回路N1为例：容量，计算电流, 查表，取得导线为BV-3*2.5-SC20-FC/WC，额定电流为8A

 空调插座回路K1：，计算电流  , 但是插座一般额定电流为10A，所以选取BV-3*4-SC20-FC/WC,额定电流为16A。  

2.3.2 断路器的选择

   低压断路器的选择要点：

（1）断路器的额定电压不小于线路额定电压；

（2）断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电流；

（3）断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流，注意进出线端的短路通断能力是否相等；

（4）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；

（5）选择电动机保护用断路器需考虑电动机的启动电流并使其在启动时间内不动作；

(6)漏电保护断路器需选择合理的漏电动作电流和漏电不动作电流。

2.3.3  导线及断路器的选择结果

表2-3  配电箱设备选型表

高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。 对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式：

(1)工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。 

(2)工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。

(3)工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。

   树干式系统：特点树干式配电系统总长度小,也就是可以节约有色金属、比较经济；供电点的回路数量较少,配电设备也相应减少；配电线路安装费用也相应减少。存在缺点是干线发生故障时影响范围大,供电可靠性较差,相比较导线截面积较大。一般很少采用树干式配电，往往采用放射式与树干式混合使用。 

  链式系统：特点与树干式有相似之处，这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近的不重要的容量较小用电设备，这种方式连接的用电设备宜在五台以下，总功率在10KW以下。

    本设计工作电源采用树干式，备用电源同样采用树干式供电方式，由底层总配电箱垂直干线向各楼层配电箱供电。在底层，一些距离较近的小配电箱之间采用链式相接供电。

3 照明系统设计

3.1 光源选择

实验室、教室照明白天以自然采光为主，并避免眩光。并采用荧光灯作为人工照明方式，荧光灯的长轴平行于学生的主视线，保证桌水平面的平均照度不小于200LX，均匀度为0.7，教室黑板设置局部照明，其垂直照度不小于300LX，均匀度为0.7。    

与白炽灯相比，紧凑型荧光灯每瓦产生的光通量是普通照明白炽灯的3～ 4倍以上，其额定寿命是白炽灯的10倍，显色指数可以达到80左右，在一般照明情况下，人们完全可以满意接受。紧凑型荧光灯可以和镇流器（电感式或电子式）联接在一起，组成一体化的整体型灯，采用E27灯头，与普通白炽灯直接替换，十分方便，同时也可做成分离的组合式灯，灯管更换3次或4次而不必更换镇流器。

荧光灯及紧凑型荧光灯，光效率高，寿命长，光色优越，显色行好，扩散性光，光线柔和。适用场所：荧光灯，用于高照度的全面照明；开关不频繁连续点灯时间长的场所，如起居室及家庭娱乐场所照明；紧凑型荧光灯，适用于书写台灯作局部照明；直管荧光灯，还可作厨房局部照明，洗澡间梳妆照明等，由于灯的尺度大在家庭中受到。

3.2 照明计算

  照明功率密度表

3-1  功率密度表

照度计算方法有利用系数法、单位容量法和逐点法等3种。任何一种计算方法，都只能做到基本准确。由于各种参数的不精确，计算结果有+20％至-10％的误差是允许的。

本次设计采用单位容量法。

基本计算公式：  

p——在标准照度下每单位面积的安装功率（W） 

P——房间内全部灯泡（管）的总安装功率（W） 

A——房间的面积（㎡）    

——每套灯具的安装容量

 N——规定照度下所需灯具数         

以48人实验室为例进行照明计算：实验室标准照度为300lx，灯具的控制开关，安装在出入口处，距地1.2m，以方便开关灯。 公共大教室都统一采用 YG15-3 的嵌入式荧光灯具，功率为2×36w。实验室面积为97，房间单位容量为11，

总容量为. 灯具选用双管荧光灯总功率为72w，所以灯数为，取15盏灯。

再根据所选灯具数量检验实验室照度：利用系数取，维护系数取，光通量，检验照度为.超过了平均照度的7%，但在允许范围内。

照明灯的控制：照明电器控制方式一般有两种，一种是单灯和数灯控制，另一种是回路控制，单灯控制和数灯控制采用室内开关，回路控制整条照明支路同时启停。本设计中实验室内灯具按开间控制，单开间采用单联开光控制，一个开光控制三个灯，双开间用双联控制，每一个开光控制三个单间的三个灯，三开间采用三联开光。走廊和楼梯间的等用声光控的灯具，但同时配有回路控制的开光。

3.3应急照明：

  应急照明按照用途可分为三类：疏散照明、安全照明、备用照明。

（1）疏散应急照明：为保证人员在发生事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。在疏散通道地面上提供的照度应达到1lx，最低不得小于0.2lx。此外，在安全出口和疏散通道的明显位置还要设有标志指示灯；

（2）安全应急照明：在正常照明突然熄灭时，为保证潜在危险场所(如医院手术间)的人员人身安全而设置的照明。安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5％，并且应在正常照明电源消失后0.5s以内提供安全照明电源

（3）备用应急照明：正常照明发生事故时，能保证室内活动继续进行的照明，备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供，其应急电源主要应来自两个级别的电源：电网电源和自备电源(发电机或集中蓄电池)，照度一般为正常照度的10％。

   根据本次建筑物的性质，只配备疏散应急照明和备用印记照明。

消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室等的应急照明，仍应保证正常照明的照度。疏散应急照明灯宜设在墙面上或顶棚上。安全出口标志宜设在出口的顶部；疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面上。走道疏散标志灯的间距不应大于20m。应急照明和疏散指示标志，可采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少于20min。

应急和疏散指示灯选用能瞬时启动的灯具，为双电源供电，同时采用带蓄电池的灯具，供电正常时，电源充电，当停电时 电池供电时应急灯亮。

3.4插座的一般布置

①应保证每个主要墙面均有一个5孔插座（5孔插座指一个单相三线和一个单相两线的组合插座）。   

 ②如果墙面长度超过3.6m应适当增加插座数量。墙面长度小于3.6m，插座可安置在墙面的中间位置。同时较大实验室设置插座箱。     

 ③空调器插座应采用专用带开关插座。在已知采用何种空调的情况下空调插座按以下位置布设：如是分体空调插座宜根据出线管预留洞位置距地1.8m设置,如是窗式空调宜在窗旁距地1.4m设置，如是柜式空调宜在相应位置距地0.3m设置,否则按分体空调考虑预留空调插座。

空调系统因功率较小，其配电可以接自照明配电箱，一条回路宜接一只空调插座，每个空调插座预设功率1500W,普通插座预设100W,同一房间的插座宜由一条回路供电，每条回路所接插座应不超过10个。 

插座回路应设置漏电保护，回路选择漏电断路器，动作电流为30mA。

4 防雷接地系统

4.1防雷接地系统概述

防雷是建筑物必不可少的一个措施，现代建筑内部有许多的用电设备，如果受到雷击将大大增加期危害，现在的电气设计防雷要求以不同于往日，现代的建筑防雷设计应该全面考虑雷击危害的各种因素。

建筑物的防雷设计，应根据国家标准《建筑防雷规范》，保证建筑内部的人身安全；防止直击雷对建筑物的破坏，以及雷电电磁脉冲对建筑内部危险品、用电设备的损坏。

4.2 防雷等级

按照国家标准《建筑物防雷设计规范》 建筑物应根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。在设计前先确定本建筑的防雷等级。

  建筑物年预计雷击次数应按下式计算：。

     式中：N—建筑物年预计雷击次数；

k—  校正系数，在一般情况下取1：位于河边、湖边、上坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头出、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物去1.5；（本次设计中k取1）

—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度

—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积

  雷击大地的年平均密度，可按下式计算： 

          式中：—年平均雷暴日，根据当地气象台、资料确定。

当建筑物的高度小于100m时，其等效面积应按下式计算:

式中L、W、H分别表示建筑物的长、宽、高。

      在本次设计建筑中，建筑物的长、宽、高分别为58.2m，37.8m，34.25m。

所以计算出。

查资料取得西安市年平均雷暴日为15.6，根据上式求得。

最后计算出本建筑年预计雷击次数为。

根据《建筑物防雷设计规范》 ，预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般向民用建筑物或一般性工业建筑物，应划分为第三类防雷建筑物。

4.3 建筑物的防雷措施

防雷装置：一个完整的防雷设备由接闪器或避雷器、引下线和接地装置3部分组成。

4.3.1.接闪器

接闪器是用来接收直接雷击的金属物体，接闪器分为避雷针、避雷线、避带和避雷网等几种。接闪的金属杆称为避雷针，主要用于保护露天变配电所设备及建筑物;接闪的金属线称为避雷线或架空地线，主要用于保护输电线路;接闪的金属带、金属网称为避雷带、避雷网，主要用于保护建筑物。他们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电泄入大地，是被保护的线路、设备、建筑物免受雷击。

第三类防雷建筑物外部防雷的措施宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或街上按，也可采用由接闪网、接闪带和接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应按规范的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。接闪器之间应互相连接。突出屋面的所有金属构件，均应与其临近的避雷带可靠焊接连通，有金属栏杆处利用金属栏杆做接闪器，组成一个完整的避雷网。

4.3.2引下线

引下线的作用是使雷电产生的电流构成回路，将接闪器与接地装置连接一起的导体。引下线一般采用圆钢或扁钢，要求热镀锌处理。

引下线采用钢绞线时，其截面不应小于25平方毫米；采用圆钢时，直径不应小于8毫米；采用扁钢时，截面应大于48平方毫米。

引下线应不少于二根，沿建筑物的四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不应大于25m。当建筑物的跨度较大时，无法再跨距中间设引下线时，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于25m。每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，但对有特殊规定的建筑物则不宜大于10Ω。

（1）防直击雷：本设计按三类防雷建筑设计，对防直击雷采用在建筑物屋顶装设避雷带做接闪器，避雷带采用12镀锌圆钢沿女儿墙、屋面等周边装设，屋面网格均小于20m×20m或24m×16m，避雷带用支持卡子固定。在突出屋面做单独的网格避雷带，再与邻近避雷带焊接，其有关构件做防腐处理。引下线利用墙结构内耳根主钢筋，上端与避雷带焊接连通，下端与基础接地网焊接连通，称为良好的电气通路。利用基础底板钢筋及桩基内钢筋作为接地极，基础内钢筋按柱网焊接，所有焊接的钢筋构成闭合回路，作为环形接地体，将所有的接地系统构成联合接地体。

（2）防感应雷：当雷云在架空线路或金属物上方时，使之感应出异性电荷。雷云对其他气体放电后，感应电荷被释放，产生电位很高的过电压，称感应雷过电压，具有很大的电压幅值和电流幅值，对供电系统的危害很大。

建筑物内的雷击过电压防护措施是将进出建筑物的金属管道、建筑物内的所有电器装置外露可导电部分和装置外导电部位做等位电位连接并可靠接地，将各电器系统可靠接地，且使接地电阻在一定的方位之内。

（3）雷电侵入波：由于直击雷或感应雷而产生的高电压雷电波，沿线路或金属管道侵入变配电所或用户，称为雷电侵入波。防雷电侵入波的有效方法是将抵押线缆采用全电缆埋地敷设，对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等于电气设备接地连接，做好等电位连接，设置浪涌保护器。

4.3.3接地装置

防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地公用接地装置，并应与引入的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。也可以利用建筑物基础座接地体。接地装置埋在土壤中的部分，其连接宜采用放热焊接；当采用通常的焊接方法时，应在焊接处做防腐处理。

4.3.4  接地系统

在供配电系统中，用电的可靠性极其重要。供配电系统中合理的接地系统是决定供电系统安全可靠的重要因素，对于功能的实现往往依赖用电设备安全运行的智能建筑来说，用电可靠性尤为重要。智能建筑中安装大量不同类型的智能设备，因而选择一个合适的设备接地系统类型对于供配电系统的安全可靠具有重要意义。

电器设备的金属外壳可能因绝缘损坏而带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电器设备外壳与大地作金属联接称为保护接地。保护接地的形式有以下两种：

设备的外露可导电部分经各自的PE线（保护线）分别直接接地，我国过去称之为保护接地；设备的外露可导部分经过公共的PE线或PEN线（三相四线制系统中的中性线与保护线共用一根导线）接地，我国过去称之为保护接零。

供电系统的电器设备接地方式有TN系统a、TN-C系统;  b、TN-S系统;   c、TN-C-S 系统，TT系统和TI系统，共三种五类。

在本设计中采用的是TN系统中的TN-C-S系统。

TN－C－S系统：

TN－C－S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN－C系统，第二部分是TN－S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。TN－C系统前面已做分析。TN－S系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。因此TN－S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN－C－S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。

图4-1 TN-C-S系统

等电位联结是指将建筑物内的各部分构成同一个均衡单位。等电位联结的作用在于降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害，它应通过进线配电箱附近的总等电位联结端子板与进线配电箱的PE(PEN)母排；进出入建筑物的金属水管及煤气管道等作等电位连接。

等电位连接分总等电位连接和局部等电位连接：

总等电位连接是将进线配电相及PE总母线排、接地极引来的接地干线、建筑物的公共设施管道、建筑物的防雷接地汇接到进线配电箱的总接地端子板上。对特别潮湿的卫生间，应作局部等电位连接，防止间接电击。装有管型避雷器的线路，保护装置的动作时间不应大于0.08s；保护装置起动元件的返回时间不应小于0.02s。

等电位联结的具体做法如下：

将各种金属管道、结构件(包括混凝土楼板中的钢筋)，用不小于4mm2的铜芯线，通过等电位联结端子箱互相连通．等电位联结导线在地板或墙内暗敷时要穿塑料管保护，其目的是更换导线方便。等电位联结范围内的金属管道等金属体与等电位联结箱内的端子排之间的电阻不应大于10Ω。金属管道的连接处一般不需加跨接线，若发现导通不良时，应作跨接。水管是塑料管或包塑金属管时，等电位跨接线可接在自来水龙头上；采用金属水管时，跨接线直接接在水管上。卫生间内的污水管因与进水管之间是不通的，因此污水管也要作等电位联结，可接在地漏的管子上。

5 火灾报警与联动系统

5.1 概述

火灾报警系统，一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成；也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等组成一个完整的消防控制系统。 火灾探测器是探测火灾的仪器，由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温格火光。这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。 区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾的房间号；同时还能监视若干楼层的集中报警器（如果监视整个大楼的则设于消防控制中心）输出信号或控制自动灭火系统。 集中报警是将接收到的信号以声光方式显示出来，其屏幕上也具体显示出着火的楼层和房间号，机上停走的时钟记录下首次报警时间性，利用本机专用电话，还可迅速发出指示和向消防队报警。此外，也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。

 5.1.1 消防系统工作原理   

所谓消防系统主要由两大部分组成：一部分为感应机构，即由探测器、手动报警按钮、报警器和警报器等构成的火灾自动报警系统，另一部分为执行机构，即灭火及联动控制系统。

安装在保护区的探测器不断地向所监视的现场发出巡逻信号，监视现场的烟雾浓度，温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接收的信号与内存的正常整定值比较，判断确定火灾。当发生火灾时，发出声光报警，显示烟雾浓度，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间，地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向。 

图5-1  消防系统结果框图

本工程采用集中报警控制方式，系统用来检测各层设备，每个设备具有的地址编码。系统同时具有报警显示功能。系统主电源采用消防电源，消防主电源引自变电所低压侧，备用电源来自专用应急电源。在销方式、消防泵房和电梯机房设两路电源自动切换装置。

5.2 火灾自动报警系统 

报警形式：区域报警系统，适用于二级保护对象；集中报警系统，适用于一级和二级保护对象。本建筑消防属二级保护对象，采用集中报警系统。

5.2.1火灾探测器 

（1）火灾探测器的设置部位：设于本楼的前室、公共走道、门厅、疏散楼梯及除卫生间外的所有房间，包括教室办公室、会议室、配电间等所有公建用房。

（2）火灾探测器的选择要求：

1)对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所或部位，应选择感烟探测器。 

2)对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火焰辐射的场所或部位，可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合。 

3)对火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所或部位，应选择火焰探测器。

4)对火灾形成特征不可预料的部位或场所，可根据模拟试验的结果选择探测器。  

5)点型感烟探测器适用场所：办公室楼梯、走道、电梯机房、书库、档案室、或有电气火灾危险的场所；在本系统中、实验室、阅览室、教室、办公室、楼梯间及其前室、走道等场所均采用点型感烟探测器

（3）选择结果： 本工程采用火灾报警联动系统。系统将各类报警设备及联动模块并接于信号总线上，报警或故障信号通过总线输送至报警控制器，并在消防控制室设一台集中报警控制器，在本建筑内，除厕所外，各处均设置感烟探测器。 

（4）火灾探测器的设置数量和布局 

火灾探测器的设置和布局要科学、合理、经济，做到既能有效探测火灾，又可节省火灾探测器的数量。设置火灾探测器时，应满足下述条件： 点型火灾探测器的设置数量和布局 ①探测区域内每个房间至少设置一只火灾探测器； ②感烟、感温火灾探测器的保护面积 A 和保护半径 R安装间距规定见下表

表5-1  感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径

N≥S/(K*A)，N≥1(取整数)                       （5-1）

 式中：N：一个探测区域内所有需要设置的探测器数量，单位：只；

 A：探测器的保护面积（平方米）； S：探测区域的面积（平方米）； 

 K：修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8,一级保护对象宜取0.8～0.9,二级保护对象宜取0.9～1.0。     

   在本设计中，人实验室S=101.98平方米,选用感烟探测器 计算数量 ：

 N≥S／K×A＝101.98／0.9×60＝1.88 所以选用2个感烟探测器。 其他房间探测器选择计算如上。 

5.2.2 手动火灾报警按钮 

手动报警按钮可以起到确认火情或者人工发出火警信号的特殊作用。报警区域内每个防火分区，应至少设置一只手动报警按钮。它主要安装在建筑物的安全出口、安全楼梯口等便于接近和操作的部位。有消火栓的应尽量靠近消火栓。动报警按钮分为打破玻璃式按钮和直接按压式按钮，有的电话插孔也设置在手动报警按钮上。

 手动火灾报警按扭的设置： 

(1)报警区域内每个防火分区，应至少设置一只手动火灾报警按钮，手动火灾报警按钮应设置在明显和便于操作的部位。安装在墙上距地（楼）面高度 1.4m 处，且应有明显的标志。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮的步行距离，不应大于 30m。

(2)针对各楼层的前室是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，应作为设置手动火灾报警按钮的首选部位。

(3)在公共活动场所（包括大厅、门厅等）及主要通道等处，人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共活动场所的主要出入口设置手动火灾报警按钮。 

该手动报警按钮应与消防电话模块连接，供选用43个。 

 5.2.3 消防广播 

火灾发生后，为了便于组织人员的安全疏散和通知有关救助事项，对综合楼设置火灾事故广播（火灾紧急广播）系统。 

火灾应急广播扬声器的设置：

(1)走道、大厅等公共场所人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共场所按“从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距离不大于 25 米”及“走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于 12.5m”设置火灾应急广播扬声器。

(2)在公共卫生间的场所或附近也应设置火灾应急广播扬声器。

(3)前室是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且有防火门分隔及人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器。疏散楼梯间也是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器，以利于火灾应急播放疏散指令。

本建筑消防广播每层为一个分区，火灾时利用控制模块强行切至消防广播，火灾发生时，按本层及上、下层进行广播，满足相关规范要求，布置情况见图纸。

5.2.4 消防电话 

消防控制室设置对内联系、对外报警的电话是我国目前阶段的主要的消防通信手段。 消防专用电话线路的可靠性关系到火灾时消防通信指挥系统是否灵活畅通，故消防专用网络设为的消防通信系统，也就是说不能利用一般电话线路代替消防专用电话线路，应布线。消防专用电话总机与电话分机或塞孔之间呼叫方式是直通的，中间没有交换或转接程序。设置要求如下：

(1)装设消防专用电话分机，应位于与消防联动控制有关且经常有人值班的机房（包括消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯机房及其他）、灭火控制系统操作装置处或控制室、消防值班室、保卫办公用房等部位。 

(2)消防电梯和普通电梯之轿厢内都应设专用电话，要求电梯机房与电梯轿厢、电梯机房与消防控制室、电梯轿厢与消防控制室等三者组成可靠的对讲通信电话系统。 

(3)设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等位置也应装设消防专用电话塞孔。    

 本次设计在消防控制室设置消防电话（119 专线电话），并在每个手动报警按钮上装设消防专用电话塞孔。  

5.3 消防联动控制系统

5.3.1 消防控制室 

在确认火灾发生后应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和标志灯。消防控制设备对消防系统或设备应有以下控制显示功能：

(1)消防控制设备对室内消火栓系统的控制、显示功能：①控制消防水泵的启、停。 ②显示消防水泵的工作、故障状态。 ③显示启泵按钮的位置。 

(2)消防控制设备对自动喷水和水喷雾灭火系统的控制、显示功能： ①控制喷淋泵的启、停。 ②显示喷淋泵的工作、故障状态。 ③显示水流指示器、报警阀、信号阀的工作状态。 

(3)火灾报警后，消防控制设备对防烟、排烟设施应有下列控制、显示功能： ①停止有关部位的空调送风，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号。 ②启动有关部位的防烟、排烟风机、排烟阀等，并接收其反馈信号。 

 5.3.3 消防联动控制系统设计结果 

本次设计采用手动或自动方式控制所有的消防联动设备，其中地下层消火栓泵及正压送风机、排烟机用控制模块控制，除自动控制外在消防控制中心设置多线制的直接手动控制，此外，消火栓按钮可以直接启动消防泵，压力开关可以直接启动喷淋泵，一层排烟阀、防火阀及其它各层防火阀用输入输出模块控制，火灾时按要求启动各类消防设备，并切断非消防负荷电源如空调、正常照明等电源。详细见火灾报警及联动控制系统及平面图。

联动系统的主要功能如下：  

(1)现场发现火灾后。停止有关部位的风机，关闭防火阀，并接受其反馈信号；启动有关部位的防、排烟风机和排烟阀，并接受其反馈信号。  

(2)火灾确认后，通过消防广播发出火灾警报通知火区人员疏散；关闭有关部位的防火门、防火卷帘，并接受其反馈信号。 

(3)发出控制信号强制所有电梯停在首层，并接受其反馈信号。 

(4)接通应急照明和疏散指示灯，切断有关楼层（防火分区）的非消防电源，并将设备状态信号反馈到消防控制中心。 

(5)消防泵的控制：由消火栓按钮控制，或消防控制中心发指令来控制启/停，并将设备状态信号反馈到消防控制中心。

(6)喷淋泵的控制：由压力开关控制，或消防控制中心发指令来控制启/停，并将设备状态信号反馈到消防控制中心。消防泵、喷淋泵和消防电梯为多线联动，其余设备为总线联动。 

 5.4  设备选择及线路敷设

5.4.1  设备选择

    为满足本工程火灾自动报警及消防联动控制要求，可选择上海松江电子仪器厂的JB-QG(B) Z-2002型火灾报警控制器（联动型）。JB-QG(B) Z-2002型智能火灾报警控制系统是智能化全总线制报警控制系统。注意特点为：工艺上采用了先进的微处理器，使系统高速、稳定地工作。系统容量大，最大可带各种探测器及各种输入、输出模块4800 个，最多可配备火灾显示盘63台。

5.4.2 线路的敷设

（1）设计一般原则 

①火灾自动报警系统的传输线路和 50V 以下供电控制线路，应采用电压等级不低于交流 250V 的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。采用交流 220/380V 的供电和控制线路应采用电压等级不低于交流 500V 的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。 

②火灾自动报警系统的传输线路的线芯截面选择，除应满足自动报警装置技术条件的要求外，还应满足机械强度的要求。

（2）屋内布线

①火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。

②消防控制、通信和警报线路采用暗敷设，采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护

③采用经阻燃处理的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在电缆竖井或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。 

④火灾自动报警系统用的电缆竖井，宜与电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置。如受条件必须合用时，两种电缆应分别布置在竖井的两侧。

⑤从接线盒、线槽等处引到探测器底座盒、控制设备盒、扬声器箱的线路均应加金属软管保护。

⑥火灾自动报警系统的传输网络不应与其他系统的传输网络合用。 本次设计消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于 30mm。在火灾报警与消防联动控制系统中，报警信号线路可采用ZR-RVS-1.5双色双纹线，消防电话线路可采用RVVP-1.5 屏蔽线，其他线路可采用RV或Bv线等。  

表5-2  消防线缆选择表

各避难层内应设置独大的火灾事故广播系统，各消防控制室应设置各自的火灾广播设备。这些广播设备既能接收消防控制中心发送的有线和无线两种火灾事故广播信号。各避难层和屋顶与消防控制中心之间应设旨的有线和无线火灾紧急迫信设备。各避难层与屋顶之间也设置火灾紧急通信设备，以便火灾时各避难层与屋顶之间可以直接进行通话。 

总结

毕业设计即将结束,在毕业设计期间,通过指导教师的悉心指导,我翻阅了大量与毕业设计有关的书籍,了解了很多与建筑电气息息相关的知识,并在设计中加以灵活运用,成功的完成了此次毕业设计所要求的内容,完满的完成了综合实验楼的消防及强电系统设计,并在设计说明书中有更详细的体现。

在完成毕业设计的整个过程中，我的收获是巨大的。我自己根据建筑图进行了方案的设计和选择，并且进行的大量的计算，进行了配电系统设计、照明设计、消防及防雷系统，绘制的工程图纸。通过这次设计，我充分学习到了建筑电气设计的各方面知识，从中吸取了许多实践经验和设计技巧，为我以后的工作和学习打下了坚实的基础，使我受益匪浅。毕业设计是培养我们综合应用所学知识，分析、解决实际问题和锻炼创造能力。既是学习、研究与实践成果的全面总结，又是对素质与能力的一次全面检验。使我接触到更实际的内容，学到了很多书本上得不到的知识，是对以前的知识的扩充。这在我的人生建筑上打下了坚实的地基。

致谢

首先，感谢自动化学院给我提供了这么好的学习环境，在这四年中我不仅学会了如何学习，更懂得了如何做人的道理，感谢给予我帮助的所有的领导和教师，是你们培养和教育了我。 

 我要特别感谢我的指导老师佟老师，在我的毕业设计过程中，我得到了佟老师的精心指导和亲切关怀。他每个星期都抽出时间给我们提供指导，让我们的设计做的更加规范。他深厚广博的学识修养、严谨求实的治学品格、敏锐活跃的学术思想以及平易近人的长者风范深深地影响和教育了我。在此我还要感谢自动化的诸位老师，是他们向我提供了诸多关于建筑电气方面的信息和资料，给我的毕业设计带来了极大的帮助，使我顺利地完成此项毕业设计。下载本文