幼儿园照明设计.doc

1.设计方案
1.1工程分析
本工程为一栋三层幼儿园及办公建筑，三类建筑，其负荷等级除应急照明外属三级负荷。本工程结构形式为底框式，桩基础，现浇顶。有建筑平面图可知，本建筑明显分为两个部分，一部分用来办公，另一部分用来教学活动，所以在设计时候两部分考虑因素有所不同，办公部分按办公楼电气设计表准进行。教学部分兼做办公，设计功能要求更高一些。考虑到学校建筑照明重要性，应急回路必须有备用，又本建筑有两个电井，所以可以互备！本建筑地下停车场照明设计是一个本设计一个特殊之处。在满足功能要求下，尽可能考虑经济性和高效性！又考虑到车道和车位照度要求区别，综合确定照明方案。
1.2方案确定
由于本建筑是幼儿园建筑，在考虑到建筑本身重要性，本建筑照明系统引线采用配电所二次侧开关柜后出线，不单独设计变配电室。又由于建筑结构局域分割明显，供电采用三路电源进线埋地引入，一路用来控制地下停车场普通照明和应急照明，另两路在进入地下室配电间后，分别引出一路进入总应急配电箱，保证应急配电互备性。地上各层普通照明和应急照明均由地下配电室沿桥架引至各部分电井，然后引至各层配电箱。具体系统图见附录竖向系统图
照明方案在参考国家现行《建筑照明设计标准》等各种规范，并进行必要计算后确定。
2.照度计算及布灯
2.1室内照度计算
2.1.1照度计算方法
1、利用系数法求平均照度步骤
(1)、计算室形空间比RCR（或计算室形空间指数RI）、顶棚空间比CCR、地板空间比FCR。
计算公式
室空间比： (2-1)
室形指数： (2-2)
顶棚空间比： (2-3)
地板空间比： (2-4)
式中 l——室长（m）；
W——室宽（m）；
——顶棚空间高，即是灯具垂度（m）；
——室空间高，即灯具计算高度（m）；
——地板空间高，即工作面高度（m）。
(2)、计算顶棚有效反射比。
计算公式
平均反射比： （2-5）
有效空间反射比： （2-6）
式中 ——顶棚或地板空间个表面平均反射比；
——顶棚或地板空间内所有表面积总面积（）；
——顶棚或地板平面面积（）；
——第i块表面面积（）；
——第i块表面实际反射比。
(3)、计算墙面平均反射比。由于房间开窗或者饰物遮挡等原因引起墙面反射比变化。求利用系数时，墙面反射比应采用加权平均值，可利用公式（2-6）求得。
(4)、计算地板空间反射比。
(5)、查灯具维护系数K。
(6)、确定利用系数U。利用内插法。
(7)、计算平均照度。
公式： (2-7)
式中 ——工作面上平均照度（）；
——光源光通量（lm）；
N——光源数量；
U——利用系数；
K——灯具维护系数。查表2-1得出。
表2-1 灯具维护系数
环境污
染特征
房间或场所举例
灯具最少
擦拭次数
（次/年）
维护
系数值
室内
清洁
卧室、办公室、餐厅、阅览室、教室、病房、客房、仪器仪表装配间、电子元器件装配间、检验室等
2
0.80
一般
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
2
0.70
污染严重
厨房、锻工车间、铸工车间、水泥车间等
3
0.6
室外
雨蓬、站台
2
0.65
（8）、验证照度平均值是否符合标准要求以及功率密度。
各常见场所照度标准值见表2-2、表2-3
表2-2 校园建筑照度标准值
房间或场所
参考平面
及其高度
照度标准值
（lx）
UGR
Ra
教 室
课桌面
300
19
80
实验室
实验桌面
300
19
80
美术教室
桌 面
500
19
90
多媒体教室
0.75m水平面
300
19
80
教室黑板
黑板面
500
—
80
表2-3 工业建筑常见照度标准值
房间或场所
参考平面
及其高度
照度
标准值
（lx）
UGR
Ra
备注
试验室
一般
0.75m水平面
300
22
80
可另加局部照明
精细
0.75m水平面
500
19
80
可另加局部照明
检验
一般
0.75m水平面
300
22
80
可另加局部照明
精细，有颜色要求
0.75m水平面
750
19
80
可另加局部照明
计量室、测量室
0.75m水平面
500
19
80
可另加局部照明
变配电站
配电装置室
0.75m水平面
200
—
60

变压器室
地面
100
—
20

电源设备室，发电机室
地面
200
25
60

控制室
一般控制室
0.75m水平面
300
22
80

主控制室
0.75m水平面
500
19
80

电话站、网络中心
0.75m水平面
500
19
80

计算机站
0.75m水平面
500
19
80
防光幕反射
动
力
站
风机房、空调机房
地面
100
—
60

泵房
地面
100
—
60

冷冻站
地面
150
—
60

压缩空气站
地面
150
—
60

锅炉房、煤气站操作层
地面
100
—
60
锅炉水位表照度不小于50lx
仓库
大件库（如钢坯、钢材、大成品、气瓶）
1.0m水平面
50
—
20

一般件库
1.0m水平面
100
—
60
货架垂直照度
不小于50lx
精细件库
（如工具、小零件）
1.0m水平面
100
—
620
油表照度
不小于50lx
功率密度计算公式：
(2-8)
式中 ——布灯方式。即行数和列数；
P——总功率（W）；
A——被照面平面面积（）；
——照度标准值和照度计算值（）。
一般照明功率密度不宜大于11W/。具体值见表2-4
表2-4 办公建筑照度密度值（LPD）
房间或场所
照明功率密度（W/m2）
对应照度值（lx）
现行值
目标值
普通办公室
11
9
300
高档办公室、设计室
18
15
500
会议室
11
9
300
营业厅
13
11
300
文件整理、复印、发行室
11
9
300
档案室
8
7
200
1、单位功率法
（1）、计算公式
每单位被照面积所需灯泡安装功率为
（2-9）
式中 ——房间安装光源总功率（W）；
Ａ——房间面积（）；
Ｎ——房间灯得总盏数；
——每盏灯功率（W）；
——单位功率（W/）。
（2）、使用单位容量法求照明灯具安装容量或灯数。
（3）、验证照度值和LPD值。公式参照（2-7）和（2-8）。
2.2光源、灯具选择及布灯方式
1、照明设计时光源选择
（1）、高度较低房间宜采用细管径直管荧光灯。
（2）、商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯。
（3）、高度较高工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管径直管荧光灯。
（4）、一般照明场所不应采用荧光高压钠灯，不应采用自镇流荧光高压钠灯。
（5）、一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯；在下列工作场所可采用白炽灯。
、要求瞬时启动和连续调光场所，使用其他光源经济不合理时。
、对防止电磁干扰要求严格场所。
、开关频繁场所。
、照度要求不高，且照明时间较短场所。
、对装饰有特殊要求场所。
（6）、应急照明选用能快速点燃光源。
2、灯具选择
根据不同工作环境条件，灵活、实用、安全地选用开启式、防尘式、封闭式、防爆式、防水式及直接和半直接照明型等多种灯具。灯具选择高效节能并能及建筑物风格相协调。
3、布灯方式
光源应均匀布置，光源距墙距离是一般取灯间距一半。最低悬挂高度为2.4m。
灯具及插座布置详见附录四~十
2.3照度计算书
以20人早教室为例
参考标准：《建筑照明设计标准》/ GB50034-2004
参考手册：《照明设计手册》第二版:
计算方法：利用系数平均照度法
1.房间参数
房间类别：,照度要求值:300.00LX,功率密度不超过11.00W/m2
房间名称：早教室
房间长度L: 11.20 m
房间宽度B: 7.75 m
计算高度H: 2.05 m
顶棚反射比(%)：0.7
墙反射比(%)：0.5
地面反射比(%)：0.2
室形系数RI: 2.23
2.灯具参数:
型号: 荧光灯YZ40RR(36W)日光色
单灯具光源数:2个
灯具光通量: 2000lm
灯具光源功率:72.00W
镇流器类型:
镇流器功率:0.00
3.其它参数:
利用系数: 0.69
维护系数: 0.80
照度要求: 300.00LX
功率密度要求: 11.00W/m2
4.计算结果:
E = NΦUK / A
N = EA / (ΦUK)
其中：
Φ——光通量lm
N —— 光源数量
U —— 利用系数
A——工作面面积m2
K——灯具维护系数
计算结果:
建议灯具数: 12
计算照度: 305.30LX
实际安装功率 = 光源数× (光源功率 + 镇流器功率) = 864.00W
实际功率密度: 9.95W/m2
折算功率密度: 9.78W/m2
5.校验结果:
要求平均照度:300.00LX
实际计算平均照度:305.30LX
符合规范照度要求!

要求功率密度:11.00W/m2
实际功率密度:9.78W/m2
符合规范节能要求!

3.负荷计算
3.1照明负荷计算
1、按需要系数法
公式： （3-1）
式中 ——计算负荷（W）；
——照明设备安装容量，包括光源和镇流器所消耗功（W）；
——需要系数，不同建筑对照明负荷需要程度。
照明干线需要系数见表3-1。民用建筑照明负荷系数查相关规范。照明灯具及照明支线需要系数为1。
表3-1照明干线需要系数
建筑类型
Kx
建筑类别
Kx
住宅区、住宅
0.6~0.8
由小房间组成车间或厂房
0.85
医院
0.5~0.8
辅助小型车间、商业场所
1
办公楼、实验室
0.7~0.9
仓库、变电所
0.5~0.6
教研楼、实验楼
0.8~0.9
应急照明、室外照明
1
大型厂房（由几个大跨度组成）
0.8~1.0
厂区照明
0.8
气体放电灯镇流器功率存在损耗，具体损耗系数见表3-2。
气体放电光源镇流器功率损耗系数 表3-2
光源种类
损耗系数α
光源种类
损耗系数α
荧光灯
0.2
金属卤化物灯
0.14~0.22
荧光高压钠灯
0.07~0.3
涂荧光物质金属卤化物灯
0.14
自镇流荧光高压钠灯
——
低压钠灯
0.2~0.8
高压钠灯
0.12~0.2

对于有镇流器气体放电光源，考虑镇流器功率损耗，其设备容量计算应为
（3-2）
式中 ——气体放电光源照明设备安装容量（kW）；
——气体放电光源额定功率（ｋＷ）；
——镇流器功率损耗系数。
2、照明负荷估算
在初步设计时，为计算用电量和规划用电方案，需估算照明负荷。估算公式为
(3-3)
式中 ——单位建筑面积照明负荷（W/）；
A——被照建筑面积（）。
3、照面线路电流计算
计算电流是选择导线截面直接依据，也是计算电压损失主要参数之一。在进行照明供电设计时，要注意照明设备多数都是单相设备。若采用三相四线制380V/220V供电，按建筑电气设计技术规范规定：单相负荷应逐项均匀分配。
（1）、当采用一种光源时，线路计算电流可按公式（3-4）、公式（3-5）计算。
三相线路电流计算为
(3-4)
式中 ——三相照明线路计算负荷（W）；
——照明线路额定线电压（V）；
——光源功率因数。
单相线路电流计算
（3-5）
式中 ——单相照明线路计算负荷（W）；
——照明线路额定相电压（V）；
——光源功率因数。
（2）、对于白炽灯、卤钨灯及气体放电灯混合线路，其计算电流可由公式（3-6）计算为
(3-6)
式中 ——混合照明电线路中，白炽灯、卤钨灯计算电流（A）；
——混合照明线路中，气体放电灯计算电流（A）；
——气体放电灯功率因数角。
3.2负荷计算书
以配电箱1AL1为例
由照明及插座平面图可知：
本配电箱分为14个回路 ，其中照明有5个回路，1路预留，其余为插座和空调回路。

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表3-3 用电负荷计算书
用电设备组名称
总功率
需要系数
功率因数
额定电压
设备相序
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
WL1
0.48
1
0.90
220
L2相
0.53
0.48
0.23
2.42
WL2
0.48
1
0.90
220
L1相
0.53
0.48
0.23
2.42
WL3
0.32
1
0.90
220
L3相
0.36
0.32
0.15
1.62
WL4
0.80
1
0.90
220
L2相
0.89
0.80
0.39
4.04
WL5
0.72
1
0.90
220
L3相
0.80
0.72
0.35
3.64
WL6
1.00
0.80
0.85
220
L3相
0.94
0.80
0.50
4.28
WL7
2.50
0.75
0.80
220
L1相
2.34
1.88
1.41
10.65
WL8
1.00
0.80
0.85
220
L3相
0.94
0.80
0.50
4.28
WL9
2.50
0.75
0.80
220
L2相
2.34
1.88
1.41
10.65
WL10
2.50
0.75
0.80
220
L3相
2.34
1.88
1.41
10.65
WL11
1.00
0.80
0.85
220
L1相
0.94
0.80
0.50
4.28
WL12
2.50
0.75
0.80
220
L1相
2.34
1.88
1.41
10.65
WL13
2.50
0.75
0.80
220
L2相
2.34
1.88
1.41
10.65

负荷:
【计算公式】：
(3-7)
(3-8)
(3-9)
(3-10)
【输出参数】：
进线相序 : 三相
有功功率: 10.43
无功功率: 6.01
视在功率: 12.04
有功同时系数：0.65
无功同时系数：0.55
计算电流: 18.30
总功率因数: 0.87
【计算过程(不计入补偿容量)】：
=10.56(kW)
=6.01(kvar)
=12.04(kW)
=18.30(A)

4.低压系统设备选择
4.1照明线路导线选择
1、导线类型选择
导线一般采用铜芯或者铝芯线，照明配电干线和分支线，应采用铜芯绝缘导线或电缆；分支线截面不应小于2.5。
2、导线截面选择及校验
（1）、按机械强度要求选择
（2）、按允许载流量选择
（3）、按线路允许电压损失选择
三种方法之间互为条件，互相验证。中性线（N）截面在单相或者两相线路中应及相线截面相等；在三相四线制平衡线路中不小于相线截面50%，但在10以下时应及相线截面相等；在有气体放电灯线路中，应按最大一项相电流选择。
以早教室照明线路为例
照明线路采用铜芯2.5两根穿塑料管暗敷，查表知允许载流量为24A大于需求。所以选择导线为BV22.5-PC。
4.2线路保护设备
保护电器一般包括断路器和熔断器两类，其选择一般原则如下：
1、按正常工作条件选择
（1）、电路额定电压不应低于电气线路标称电压；额定频率应符合电气线路要求。
（2）、电器额定电流不应小于该回路计算电流。
（2-20）
2、按使用场所环境条件
根据使用场所温度、湿度、灰尘、冲击、振动、海拔高度、腐蚀性介质、火灾及爆炸性危险介质等条件选择电器相应外壳防护等级。
3、按短路工作条件
（1）分段能力不应小于电路最大预期短路电流。
（2）保护电器额定电流或整定电流应满足切断故障电路灵敏度要求。
4、按启动电流选择
考虑光源启动电流影响，照明线路，特别是分支回路保护电器，应按下列各式确定其额定电流或整定电流。
对熔断器： (4-1)
对断路器： （4-2）
（4-3）
以上式中 ——断路器瞬时过流脱扣器整定电流（A）；
——选择熔断器计算系数；
——选择断路器长延时过流脱扣器整定电流计算系数；
——选择断路器瞬时过流脱扣器整定电流计算系数。
取决于光源启动性能和保护电器特性，其数值见表4-1
表4-1不同光源照明线路保护保护电路选择计算系数
·
计算系数
白炽灯卤钨灯
荧光灯
荧光高压钠灯
高压钠灯
金属卤化物灯
螺旋式熔断器

1
1
1.3~1.7
1.5
1.5
插入式熔断器

1
1
1~1.5
1.1
1.1
断路器长延时过流脱扣器

1
1
1.1
1
1
断路器瞬时过电流脱扣器

6
6
6
6
6
注：荧光灯计算系数，400W及以上取上限值，175~250W取中间值，125W以下时取下限值。
目前常用低压断路器型号主要有DW16、DW15、DZ5、DZ6、DZ12、DZ20等系列
下面以配电箱1AL1说明线路和断路器选择问题
1、一层1AL1照明配电箱内照明回路需要系数为1，插座回路需要系数0.85，功率因数0.9，由上述负荷计算书可知，计算电流最大为3.23A，以计算电流来选取导线BV-22.5-PC16，断路器为C65N C16/1P。其他各照明路均选择此型号，插座回路导线选择BV-3，选择带保护断路器SN10-10 CD10。
计算配电箱主断路器。由配电箱总计算电流29.61A，选择断路器为C65N-C32/3P。
2、校核
取最长线路计算电压损失，计算公式：
（4-4）
经计算最大电压损失为1.02%<5%，满足要求。5.课程设计总结
通过一周课程设计，我们对课本上知识有了更感性认识，课本上知识在实践基础上有了升华，我学到如何计算照度及灯具选择及怎样布置开关﹑线路，低压照明供配电系统拟定方法及断路器选择，建立负荷统计计算表以及如何确定负荷等级。
建筑照明课程设计即将结束，我发现了自己专业知识还有很多漏洞、实践经验比较缺乏，理论联系实际能力急需提高。我深深地意识到了建筑电气照明是一门很有用课程。深深体会到要成为一名优秀建筑电气工程师不但要具备较强专业素质，还要有很广知识面、具备及建筑专业相关知识。作为对建筑电气充满热情我，面临着极大压力。深知自己知识匮乏，我还要学好多东西,才能去适应社会需求。不过，我相信只要我们肯用心用脑，肯去花功夫钻研就会一定会有收获。
总之,课程设计是一个在实践中学习、在合作中创新过程。因此，在今后学习、生活和工作中，首先，是要不断加强自身专业素质，以及面对未来建筑发展新形势应变能力。再者，是要不断地增加其他方面素质。社会是最考验人，也是最锻炼人。因此，我要积极投身于社会建设，不断地学习，不断地吸取经验，不断地将知识融入到实际工作当中。

参考文献
【1】供配电系统 雍静 机械工业出版社 2003-7-1
【2】电气照明技术 谢秀颖、郭宏祥 中国电力出版社 2008-1-1
【3】建筑照明设计 盖里·斯蒂芬 机械工业出版社 2009-5-1
【4】 AutoCAD2008中文版简明教程 吴京霞 北京师大 2010-2-1
【5】电气制图及识图 张宪、张大鹏 化学工业出版社 2009-8-1
【6】民用建筑电气照明设计手册 黄铁兵 建筑工业 2011-5-1
【7】电气符号便查手册 郭汀主编 化学工业出版社 2010-1-1