智能楼宇水电气自动化

刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计智能楼宇水电气自动化设计自动化0101刘宇峰指导老师：陈伦铭摘要：本设计是以医院病房大楼为实体，而对其进行供电，给排水，通风采冷、暖设计。在该设计中：电气设计介绍了供配电系统、动力配电，各电线、电缆及穿管截面的选择，照度计算、负荷计算；给排水设计中介绍了给、排水系统；通风采冷、采暖设计中介绍了通风采冷、暖系统，并介绍了中央空调的使用情况。关键词：配电系统；照明；给、排水；通风TheDesignofWaterandElectricAutomationofIntelligentBuildingAbstract：Thedesignwhichisonthebasisofthehospitalbuildingreferstothedesignsofpowersupplysystem,watergivenanddrainedsystem,ventilationdevice.Inthewholedesign,powersupplysystem,motiveforcedistributionsystem,thechoiceofsectionofelectricwireandcable,thecalculationoftheintensityofillumination,thecalculationofload;watergivenanddrainedsystemareillustratedinthepartofthedesignofwastergivenanddrained;thesystemofventilationandtheoperatingsituationofthecentralairconditioneraredescribedinthepartofthedesignofventilationsystem.Keyword:Distributionsystem;lighting;watergivenanddrained;ventilation1引言由于智能楼宇水电气自动化技术涉及的技术领域广，涉及的技术专业多，因此本文只能作部分的研讨。本设计以某医院病房大楼为例，对该建筑的低压配电系统、照明，给排水，通风，采冷、暖等方面设计做了阐述，从而节省能源与降低人工成本。2电气设计2.1供电接地系统设计根据设计需要以及《民用建筑电气设计规范》要求，本设计采用TN-S方式供电系统。它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S供电系统的特点如下：⑴系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。电器设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第1页⑵工作零线只用作照明单相负载的回线⑶专用保护线PE不许断线，也不去进入漏电开关。⑷干线上使用漏电断路器时，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电断路器。2.2供配电系统由于本设计属于一级负荷，一级负荷是特别重要的负荷，中断供电将影响计算机网络正常工作，甚至引起爆炸事故、火灾。为了保证其供电可靠性，所以采用了两个独立电源供电两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，必要时还需装设应急备用发电机组。智能化建筑由于功能上的需要，一般采用双电源进线，要求有两个独立电源，用的供电方案如图2.1所示：a)一备一用b)同时供电图2.1常用的高压供电方案本设计采用的是供电方案图b)，两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络开关对故障回路供电，它能保证较高的供电可靠性。2.3低压配电系统智能化建筑由于负荷的种类较多，低压配电系统的组织是否得当，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。低压配电的接线方式可分为放射式、树干式、混合式。放射式配电是一独立负荷或一集中符合均由一单独的配电线路供电，它一般用在下列低压配电场所：①供电可靠性高的场所；②单台设备容量较大的场所；③容量比较集中的地方。刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第2页a)放射式配电系统b)树干式配电系统c)混合式配电系统图2.2低压配电方案本设计的低压配电方案采用放射式，楼层配电则为混合式，混合式即放射--树干的组合方式，如图2.2所示。2.4照明设计内容和步骤⑴了解设计的要求，明确设计的意图。⑵收集有关技术资料和技术标准，绘制建筑平面图，了解电源进线的方位、空间环境、灯具以及设备等。⑶根据设计的要求，选择各种电光源设备、确定灯具种类、安装方式、灯具布置部位。⑷确定照度标准，进行照度计算，确定灯具的功率，调整平面布局。根据国家规定的照度标准范围确定照度标准，本设计以病房楼层的一个病房为例子做照度计算介绍，如下图2.3刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第3页图2.3病房（照度计算例子）由于本次设计采用的是计算机绘图，所以其照度计算是利用软件《天正电气》进行的，具体计算方法见图2.4图2.4照度计算示意图首先选定一个房间，设计该房间灯具的安装高度和工作面高度，自定义灯具得出利用系数，然后对光源参数进行设定，再根据照度要求值和维护系数就可计算出该房间灯具数。⑸照明线路负荷计算，计算设备总容量，以便选择各种控制设备和保护设备。本设计照明和通风线路均是单相负载，按需要系数法确定计算负荷，公式如下：①有功计算负荷刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第4页Pjs=KxK∑Pe②无功计算负荷Qjs=Pjstan③视在计算负荷Sjs=Pjs/cos④计算电流Ijs=Sjs/U式中U为线电压等于220V配电箱2SM1各回路的计算结果如下：表1.1配电箱2SM1负荷计算用电备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相数视在功率有功功率无功功率计算电流AL11.760.700.90220单相1.231.110.545.60AL20.720.700.90220单相0.500.450.222.29AL30.720.700.90220单相0.500.450.222.29AL70.480.700.90220单相0.340.300.151.53AL80.720.700.90220单相0.500.450.222.29总负荷：同时系数:0.90；进线相序:单相；总功率:3.08KW；总功率因数:0.90；视在功率:3.08KVAR；有功功率:2.77KW；无功功率:1.34KVAR；计算电流:14.00A无功补偿:补偿前:0.90；补偿后:0.90；补偿量:无需补偿其它各层配电箱的每条回路计算方法同上，这里就不作详细介绍。⑹进行配电线路设计，计算负荷，配电干线的选择以及敷设部位，选择各种配电箱规格容量。本设计的大楼供电主要采用1000A封闭母线供给照明负荷，每层按使用功能分为两个供电区间，每个区间各设普通照明配电箱与应急电源切换箱。负载的计算电流为：Ijs=KxK∑Pe/3ULcosφ计算负荷：照明灯具的工作电压通常为220V，其配电线路采用380/220V三相四线制供电。三相设备组计算负荷的确定按需要系数法确定计算负荷，计算公式如下：刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第5页①有功计算负荷P30=KdK∑Pe②无功计算负荷Q30=P30tan③视在计算负荷（单位kvar）S30=P30/cos计算结果见下表：表1.2低压配电箱部分回路负荷计算用电设备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相数视在功率有功功率无功功率计算电流照明5.500.700.90380三相3.853.461.685.85照明5.500.700.90380三相3.853.461.685.85医院动力61.600.450.55380三相45.3624.9537.8868.92医院动力61.600.450.55380三相45.3624.9537.8868.92水泵93.000.750.82380三相76.0962.7743.00115.61水泵93.000.750.82380三相76.0962.7743.00115.61医院动力676.00.450.55380三相497.78273.78415.73756.30照明2.500.700.90380三相1.751.580.762.66照明2.500.700.90380三相1.751.580.762.66照明16.000.700.90380三相11.2010.084.8817.02照明12.000.700.90380三相8.407.563.6612.76照明9.000.700.90380三相6.305.672.759.57电梯9.250.200.50380三相3.331.672.885.06电梯9.250.200.50380三相3.331.672.885.06电梯8.000.200.50380三相2.881.442.494.38电梯8.000.200.50380三相2.881.442.494.38电梯9.250.200.50380三相3.331.672.885.06电梯9.250.200.50380三相3.331.672.885.06刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第6页总负荷:同时系数:0.90；进线相序:三相；总功率:2422.64KW；总功率因数:0.65；视在功率:2422.64KVAR；有功功率:1566.65KW；无功功率:1847.92KVAR；计算电流:3680.83A无功补偿:补偿前:0.65；补偿后:0.9；补偿量:1072.86KVAR⑺绘制照明平面图和系统图，标注型号规格及尺寸。⑻编写设计说明书，主要内容是建筑概况、进线方式、主要材料的规格型号。2.5供配电系统监测如下图2.5，用于向楼宇大型用电设备和各楼层配电盘供电。主要检测有：①双路高压经变压器降压成380V电压后，进入各自的低压进线柜。每路低压开关柜，有DI检测信号。②双路低压侧主进线处的电压、电流、功率、用电量、频率的检测，为AI监测信号。③发电机供电低压开关柜，有DI检测信号。④对发电机的检测包括发电机的启停状态DI，故障状态DI，电流、电压、频率、功率、温度的监测，为AI监测信号。⑤变压器温度监测AI。图2.5低压配电系统监控3给排水设计3.1给水系统给水系统的形式可划分为两大类：即重力给水系统和压力给水系统。本设计采用的是重力给水系统，把整个大楼竖向分为两个分区，在最低区可直接采用城市管网供水，4～10层的高区采用水泵屋顶水箱联合供水，水箱设于屋顶水箱间内，泵房、水池设于地下层。这种系统的特点是以水泵将水提升到最高处水箱中，以重力向给水管网配水，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全。3.2排水系统本建筑建有地下室，地下室的污水常不能以重力排除，在此情况下，污水集中于污水集水井，然后以排水泵将污水提升至室外排水管中。刘宇峰:智能楼宇水电气自动化设计第7页本设计对建筑底层设架空层，上部排水立管在底层进行转换，以不影响底层的使用功能。目前，在高层建筑排水工程设计中，除了采用传统的排水系统以外，已大量采用了新型排水系统（单立管系统）。单立管系统是在排水立管中设置特殊的管道接头或配件，所设管道接头或配件在满足通水能力情况下，能有效消除水塞现象以保证立管中的气压稳定，同时能减慢水流下落速度从而减少水流下落时的带气量。单立管系统仅设有顶层通气口就能平抑排水立管的气压波动，保持水封。4通风系统在智能化建筑中，我们采用集中式空调系统,对空气的处理集中在专用的机房里。按照所处理空气来源，集中式空调系统可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统。封闭式系统的新风量为零，全部使用回风，其冷热消耗量最省，但空气质量差。直流式系统的回风量为零，全部采用新风，其冷热消耗量大，但空气质量好。由于封闭式系统和直流式系统的上述特点，两者都在特定的环境下使用。因此我们采用适当比例的新风和回风相混合，这种混合系统即能满足空气质量要求，经济上也比较合理。如下图4.1：图4.1中央空调系统的原理图当室温过高时，空调系统通过循环方式把房间里的热量带走，以维持室内温度于一定值。当循环空气通过热湿处理系统时，高温空气经过冷却盘先进行热交换，盘管吸收了空气