【正文】 第二章 建筑設(shè)備工程 第一節(jié) 供配電系統(tǒng) 第二節(jié) 照明系統(tǒng) 第三節(jié) 空調(diào)系統(tǒng) 第四節(jié) 給排水系統(tǒng) 建筑設(shè)備工程 教學(xué)基本要求 ： ?掌握供配電、照明系統(tǒng)、電梯及其監(jiān)控的相關(guān)內(nèi)容； ?理解空調(diào)、給排水、冷熱源等系統(tǒng)的監(jiān)控控制。 建筑設(shè)備工程 第一節(jié) 供配電系統(tǒng) 一、 電力網(wǎng)、電壓等級和負荷分類 (一 )電力系統(tǒng)及電力網(wǎng) 電力系統(tǒng) (Power System)： 由各種電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。 電力網(wǎng) (Power Network)： 電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所。 220/380V 6~10kV 35~500kV ~20kV 低壓配電線 高壓 配電線 高壓 輸電線 用戶 區(qū)域變電所 發(fā)電廠 升壓變壓器 發(fā)電機 G 降壓變壓器 降壓變壓器 建筑設(shè)備工程 低壓，是指 1kV以下的電壓。 1kV及以上的電壓稱為高壓。一般還把 10kV等級的電壓稱為配電電壓，把高壓降為這些等級電壓的降壓變壓器稱為配電變壓器；接在 35kV及以上電壓等級的變壓器稱為主變壓器。因此，配電網(wǎng)是由 10kV及以下的配電線路和配電變壓器所組成的，它的作用是將電力分配到各類用戶。 安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)當發(fā)生人身及設(shè)備事故。 可靠：應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對電壓質(zhì)量和頻率等方面的要求。 經(jīng)濟：供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 建筑設(shè)備工程 (二 ) 電力網(wǎng)的電壓等級 電力網(wǎng)的電壓等級是比較多的，不同的電壓等級有不同的作用。 從輸電的角度看 ， 電壓越高則輸送的距離就越遠 ， 傳輸?shù)娜萘吭酱?， 電能的損耗就越小 ； 但電壓越高 ， 要求絕緣水平也越高 ，因而造價也越高 。目前，我國電力網(wǎng)的電壓等級主要有 、 3 1 220kV共 8級。 G M M M 用電設(shè)備和發(fā)電機的額定電壓 UN +5％ 5％ 用電設(shè)備的額定電壓：規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。 發(fā)電機的額定電壓：規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓的 5％ 。 電網(wǎng) (電力線路 )的額定電壓：是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。 建筑設(shè)備工程 電力變壓器的額定電壓： G M 電力變壓器的額定電壓 T2 T1 UN +10% +5% +0% +5% 當變壓器直接與發(fā)電機相連時 (如 T1)， 其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機的額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓的 5％。 當變壓器不與發(fā)電機相連，而是連接在線上 (如 T2)， 則可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組的額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。 (1)一次繞組 的額定電壓： 建筑設(shè)備工程 (2)二次繞組的額定電壓 若變壓器二次側(cè)供電線路較長 (如為較大的高壓電網(wǎng) )時，則變壓器二次側(cè)的額定電壓，一方面要考慮補償變壓器滿載時內(nèi)部5％的電壓降，另一方面要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓還要高于電網(wǎng)額定電壓 5％，以補償線路上的電壓降，故它要比電網(wǎng)額定電壓高 10％ (如 T1)。 如果變壓器二次側(cè)線路不太長 (如為低壓電網(wǎng)或直接供電給高 /低壓用電設(shè)備時額定電壓 )時，則變壓器二次側(cè)的額定電壓，只需高于電網(wǎng)額定電壓的 5％，僅考慮補償變壓器內(nèi)部的 5％的電壓降 (如 T2)。 建筑設(shè)備工程 (三 )用電負荷的分類 三級負荷 ：凡不屬一級和二級負荷者 二級負荷 ：中斷供電將造成較大政治影響、較大經(jīng)濟損失、 公共場所秩序混亂。 一級負荷 ：中斷供電將造成人員傷亡、重大政治影響者、 重大經(jīng)濟損失、公共場所秩序嚴重混亂。 在智能樓宇用電設(shè)備中，屬于一級負荷的設(shè)備有：消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警、自動滅火裝置、火災(zāi)事故照明、疏散指示標志和電動的防火門窗、卷簾、閥門等消防用電設(shè)備；保安設(shè)備；主要業(yè)務(wù)用的計算機及外設(shè)、管理用的計算機及外設(shè)；通信設(shè)備；重要場所的應(yīng)急照明。屬于二級負荷的設(shè)備有：客梯、生活供水泵房等。空調(diào)、照明等屬于三級負荷。 建筑設(shè)備工程 二、 典型樓宇供配電系統(tǒng) 中大型樓宇的供電電壓一般采用 10kV， 有時也可采用 35kV，變壓器裝機容量大于 5000kVA。 為了保證供電可靠性，應(yīng)至少有兩個獨立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。此外，必要時還需裝設(shè)應(yīng)急備用發(fā)電機組。 (一 )負荷分布及變壓器的配置 高層建筑的用電負荷一般可分為空調(diào)、動力、電熱、照明等類。對于全空調(diào)的各種商業(yè)性樓宇，空調(diào)負荷屬于大宗用電，約占 40％～ 50％。冷熱源設(shè)備一般放在大樓的地下室、首層或下部。 動力負荷 主要指電梯、水泵、排煙風機、洗衣機等設(shè)備。普通建筑的動力負荷都比較小，隨著建筑高度的增加，在超高層建筑中，由于電梯負荷和水泵容量的增大，動力負荷的比重將會明顯的增加。動力負荷中的水泵、洗衣機等亦大部分放在下部，因此，就負荷的豎向分布來說，負荷大部分集中在下部，因此將變壓器設(shè)置在建筑物的底部是有利的。 建筑設(shè)備工程 但在 40層以上的高層建筑中，電梯設(shè)備較多，此類負荷大部分集中于大樓頂部。豎向中段層數(shù)較多，通常設(shè)有 分區(qū)電梯 和 中間泵站 。在這種情況下，宜將變壓器按上、下層配置或者按上、中、下層分別配置。供電變壓器的供電范圍大約為 15～ 20層。 為了減少變壓器臺數(shù)，單臺變壓器的容量一般都大于1000kVA。 由于變壓器深入負荷中心而進入樓內(nèi)，從防火要求考慮， 不應(yīng)采用一般的油浸式變壓器和油斷路器 等在事故情況下能引起火災(zāi)的電氣設(shè)備，而應(yīng)采用干式變壓器和真空斷路器。 負荷中心 是供配電設(shè)計一個重要的概念。變電所應(yīng)盡量設(shè)在負荷中心，便于配電，節(jié)省導(dǎo)線，也有利于施工。負荷中心實際上是一種最佳配電點，它需要按所要達到的優(yōu)化目標不同的計算條件而列出的目標函數(shù)來確定。事實上，負荷的大小不是恒定不變的，因此負荷中心常會變動。在設(shè)計時也往往由于各種實際因素而不能將配電點布置在計算而得的負荷中心上。只有在負荷比較平穩(wěn)的部門，才可將變電所設(shè)在負荷中心或大負荷的近旁。 建筑設(shè)備工程 (二 )供電系統(tǒng)的主結(jié)線 電力的輸送與分配，必須由母線、開關(guān)、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個電路就是供電系統(tǒng)的一次結(jié)線，即主結(jié)線。智能樓宇由于功能上的需要，一般都采用雙電源進線，即要求有兩個獨立電源，常用的供電方案如圖所示。 圖 a為兩路高壓電源，正常時一用一備，即當正常工作電源事故停電時，另一路備用電源自動投入。此方案可以減少中間母線聯(lián)絡(luò)柜和一個電壓互感器柜，對節(jié)省投資和減小高壓配電室建筑面積均有利。這種結(jié)線要求兩路都能保證 100％的負荷用電。當清掃母線或母線故障時，將會造成全部停電。因此， 這種接線方式常用在大樓負荷較小，供電可靠性要求相對較低的建筑中 。 圖 b為兩路電源同時工作，當其中一路故障時，由母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)對故障回路供電。該方案由于增加了母線聯(lián)絡(luò)柜和電壓互感器柜，變電所的面積也就要增大。這種接線方式是商用性樓宇、高級賓館、大型辦公樓宇常用的供電方案。當大樓的安裝容量大，變壓器臺數(shù)多時，尤其適宜采用這種方案，因為它 能保證較高的供電可靠性 。 建筑設(shè)備工程 S1 S2 市電 2 備用 10kV母線 市電 1 主供 常用的高壓供電方案 一用一備 同時供電 S1 S2 市電 2 備用 10kV母線 市電 1 主供 母線聯(lián)絡(luò)開關(guān) 建筑設(shè)備工程 當變壓器臺數(shù)較少時 ， 尚可從鄰近樓宇高壓配電室以放射式向該樓宇變壓器供電 。 我國目前最常用的主結(jié)線方案如圖所示 ，采用兩路 l0kV獨立電源 ， 變壓器低壓側(cè)采取單母線分段的方案 。對于規(guī)模較小的建筑 ， 由于用電量不大 ， 當?shù)孬@得兩個電源又較困難 ， 附近又有 400V的備用電源時 ， 可采用一路 10kV電源作為主電源 ， 400V電源作為備用電源的高供低備主結(jié)線方案 ， 如圖所示 。 建筑設(shè)備工程 智能樓宇高壓供電只是將高壓電源移至大樓附近而已，大樓內(nèi)的用電設(shè)備仍是以低壓為主。 S2 S1 雙電源主接線方案 10kV/400V 變壓器 10kV母線 市電 1 市電 2 400V母線 高供低備主接線方案 10kV/400V母線 10kV/400V變壓器 380V/220V備用 10kV 建筑設(shè)備工程 (三 )低壓配電方式 低壓配電方式是指低壓干線的配線方式。低壓配出干線一般是指從變電所低壓配電屏分路開關(guān)至各大型用電設(shè)備或樓層配電盤的線路。用電負荷分組配電系統(tǒng)是指負荷的分組組合系統(tǒng)。智能樓宇由于負荷的種類較多，低壓配電系統(tǒng)的組織是否得當，將直接影響大樓用電的安全運行和經(jīng)濟管理。 低壓配電的結(jié)線方式可分為放射式和樹干式兩大類。放射式配電是一獨立負荷或一集中負荷均由一單獨的配電線路供電，它一般用在下列低壓配電場所： ① 供電可靠性高的場所。 ② 單臺設(shè)備容量較大的場所。 ③ 容量比較集中的地方。 對于大型消防泵、生活水泵和中央空調(diào)的冷凍機組，一是供電可靠性要求高，二是單臺機組容量較大，因此考慮以放射式專線供電。對于樓層用電量較大的大廈，有的也采用一回路供一層樓的放射式供電方案。 建筑設(shè)備工程 樹干式配電是一獨立負荷或一集中負荷按它所處的位置依次連接到某一條配電干線上。樹干式配電所需配電設(shè)備及有色金屬消耗量較少，系統(tǒng)靈活性好，但干線故障時影響范圍大，一般適用于用電設(shè)備比較均勻，容量不大，又無特殊要求的場合。 圖示分別是放射式和樹干式接線圖。 國內(nèi)外智能樓宇低壓配電方案基本上都采用放射式 ， 樓層配電則為混合式 。 混合式即放射一樹干的組合方式 ， 如圖所示 。有時也稱混合式為分區(qū)樹干式 。 建筑設(shè)備工程 低壓配電屏 低壓配電屏 低壓配電屏 放射式配電系統(tǒng) 樹干式配電系統(tǒng) 混合式配電系統(tǒng) 低壓配電方案 建筑設(shè)備工程 在高層住宅中，住戶配電箱多采用單極塑料小型開關(guān)：一種自動開關(guān)組裝的組合配電箱。對一般照明及小容量插座采用樹干式接線，即住戶配電箱中每一分路開關(guān)帶幾盞燈或幾個小容量插座；而對電熱水器、窗式空調(diào)器等大宗用電量的家