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实验教学楼应注意的电气问题

　　随着科学技术和国民经济建设的迅速发展，对建筑电气设计标准的要求愈来愈高，也愈来愈复杂。作为培养高科技人才的高等院校的教学实验楼更是如此。笔者结合近几年的设计实践，试从以下四个方面探讨目前高校教学实验楼建筑电气设计应注意的几个问题.
　　一、教全及实脸金的照明设计教室照明的目的是要对教师、学生创造一个良好的牧学、学习环境一个良好的照明能够降低学生的视觉疲劳、使学生的注意力集中，学习效率提高，能够使教师讲课轻松，注意周到，提高教学效果。那么怎样才能提高教室的照明质量呢?笔者认为主要应抓以一卜三点:
　　1.提高照度根据实验结果，人的视觉感到舒适的照度为500~Zo00lx，但各国所确定的照度标准均低于这个数值，多在200一500伙之间，见表1。从表1可以看出，我国的照度标准最低。当然各国的照度标准都是从本国的国情出发，考虑到经济、能源等各方面的因素而制定出来的。但是，做为培养高科技人才的高等院校，应该重视保护教师、学生的视力。因此，高校数室和实验室的最低照度不应低于Zoolx。
　　2.改善传统的配电方式照明灯用的都是.单相交流电，交流电是时间的正弦函数，每过半个周期，电流就会出现一个零点，我国市电的频率是50H:，就是说在一秒钟内，每盏灯的光通量输出就有100次等子零，当然这个变化的频率之快，是我们的肉眼所感觉不到的，但这个零点确实存在，这就是交流电的频闪效应。频闪效应能够引起视觉疲劳，在一些作转动实验的实验室会导致人们视线上的错觉。为了避免或减弱频闪效应，提高照明质量，笔者认为，对教室实验室的照明应采用三相电源供电.即将同一教室或实验室的灯均匀地接在A、B、C三相电源上，这样虽然每盏灯光通量输出的零点仍然存在，但三相交流电之间互差1200的时间角，也就是说在同一时间内，不可能有两相或三相都为零，即保证每时每刻教室内有三分之二的灯的光通量输出不等于零，这就最大限度地减小了交流电的频闪效应，提高了照度质量。这种做法与传统的单相配电相比，不足之处就是接线比较麻烦，但随着科字技术不断地发展，施工单位的技术水平也会越来越高，所以这种做法将会越来越受到欢迎。
　　3.黑板照明灯具的选用及灯具安装方式黑板是垂直的，单靠顶棚照明一，黑板面的垂直照度是不够的，必须专设黑板照明灯。目前大多数教室也都设有黑板照明灯，但相当一部分采用的是直吊日光灯‘，这样效果很不理想，从某种意义上来说，妈失去了黑板照明的意义、因为黑板照明的目的是要照亮黑板，提高黑板的垂直照度，所毋黑板照明灯应选用斜照型的投光型灯具，而应避免采用直吊灯。另一方面，黑板照明灯的光线不能直接射入学生和老师的眼睛，反射光线也不能进入学生眼睛，否则将造成眩光，所以黑板照明灯的安装位置及灯具保护罩的角度，应根据头排学生看灯的视线与水平视线的来角。，和黑板前老师看灯的视线与水平视线的夹角俘来定，一般。>45。、p>55。。
　　二、实脸全电力砧电
　　随着我国高等院校教学、科研水平的不断提高，先进的实验设备不断引进，实验设备更新换代相当快，就拿西工大来说，从作初步设计到作完施工图就因设备更换而两次修改设计;再如西工大《无人机研究所实习车间》土建主体还未施工完成，就因设备更换而重做了配电施工图。所以，对高校的实验室配电设计，一定要有超前意识，使现代化的实验室能够满足不断发展的科学技术的需要，下面是笔者几点浮浅的看法:
　　1.每个实验室应设一个总的电力配电箱，这样便于各实验室单独管理，做到“人走拉闸”，避免电气事故的发生，同时每个实验室应为三相电源供电，这样一方面为以后增添设备提供了方便;另一方面，也能使A、B、C三相负荷比较平衡，避免了因各相负荷不平衡而造成各相电压不稳定的现象。
　　2.高等院校的实验室用龟比较复杂，对电源质量要求也较高，在同一实验台上，可能同时就需要几种电压、几种频率的电源，就是说实验室的电力配电不仅要为实验设备配电，而且要同时考虑为一些附属设备如小型变压器、整流器、变频器、稳压器等配电。因此应在每个实验台上设一个电源插座箱，插座箱应选用既带三相插孔又有单相插孔，即有单相三孔、又有单相两孔扁圆两用的多个插座的插座箱、且插座箱应带电源总开关。
　　3一些大的实验室，考虑今后的发展，最好在地面上做儿道电缆沟，沟盖板应采用可拆卸的活动地板，在沟内安装几个地面插座箱，若将来增添设备，打开活动地板，直接从地面插座箱内取得电源即可.这样可避免因将来增添设备而使得室内地面拉明线，另一方面，导线的更换、检修也比较方便。西工大原物理实验室就因设备增加，及原来的电源线绝缘老化，而在墙面及地面上都拉上了明线，使得室内环境很不整齐，同时也给人一种不安全的感觉。
　　4.语言实验室的配电应考虑能使学生进行听力、口语或翻译的基本训练，也就是说要具备以下三种功能:①学生能通过收听自己座位上的录音机而掌握教师的讲课内容，②教师要监听每个学生的读音，并录制学生的读音，与单个学生进行对话，学生之间也可以单独对话或开展小组讨论;③每个学生可以在自己座位的录音机上录制教师的授课内容，可自己练习作业，如跟读、复述、答问等。为了满足以上需要，应在每个学生的座位上设置8个50w的电源插座。物理实验室的配电，应在每个学生的实验桌上设四个固定的电源插座。一个38o的三相交流插座，一个22O的单相交流电源插座，一个36或24的单相交流插座，一个36V以下的直流电源插座。西工大附中实验楼物理实验室的配电就是这样设置的，儿年来该实验室接待了国内、国际好多教师和学生的参观，受到好评。
　　三、供电系优
　　供电设计应能保证供电的可靠性，保证用电设备、供电线路不致发生人身安全事故和设备安全事故，保证用电质量和电压的稳定性，保证经济投资少，运行费用低，节约电能为此，笔者认为，关键是要灵活运用设计手册及规范，综合考虑各种因素来进行负荷计算和导线截面的选择。
　　1.负荷计算
　　负荷计算准确与否，是关系到供电系统能否作到既经济又安全可靠的基础。目前电气负荷计算常用的有两种方法，一个是“需要系数法”，第二个是“二项式法”。那么应采用哪种方法计算比较准确呢?手册中指出，需要系数法适用于同一配电箱内各台用电设备的用电负荷相差不太大的配电系统，而二项式法恰恰相反。在做西工大801厂房设计时，笔者用两种方法做了比较，其结果是需要系数法的计算结果比二项式法大14%，该厂房大多数配电回路也无特别突出的大功率设备，按手册规定应用需要系数法进行计算，但考虑到该厂房为教学、实习工厂，每年仅有三至四个月时间设备能充分利用，其余时间设备的利用率还不到50%，所以即使是二项式法计算结果较实际运行负荷低14%，也由于导线是在极少可能出现的短时间内过负荷，它所指点起的绝缘附加老化，将被因长时间内的欠载使绝缘正常老化不足所抵偿。所以在西工大801工厂设计时除了几个特殊的配电回路外，其余都采用二项式法计算，这样配电线路的截面就明显减小，从而节省了投资。西工大801工厂现已使用六年多了，至今没有出现过电气质量事故。
　　2.导线的截面选择
　　手册规定，一般情况下，按允许温升选择导线截面。即Iux>Ij;式中lux为导线允许的长期工作电流，Ij为线路计算电流。那么究竟lux应大于Ij多少，导线在运行中才最经济，最合理呢?现从以下两点进行分析:①电气线路在运行中不但供给用电设备能量，而且自身也消耗能量，有人作过一个统计，导线的负荷率为90%时，年电能损耗为元/米，负荷为70吓时，年电能损耗为元/米，而增加的投资为元/米，通过这个数值可以看出，不到两年时间，节省的电能损耗就可以抵偿增加的投资。②减少导线电能损耗随之也带来一些技术上的好处，由于导线电压损失的减小，改善了电网电压的质量，特别是对改善电动机的起动性能，缩短起动时间很有作用，电动机起动时，导线中电压下降可以达到正常运行时电压降的4一6倍，所以电动机正常运行时，导线中电压降每减少l%，在起动时电动机端电压就可以提高4一6%，电动机的转矩与电动机端电压的平方成正比，所以提高电动机的端电压，对于电动机的起动是很有必要的.从以上两点考虑，支线的负荷率一般应取60一70%，干线的负荷率一般取70%，这样初看似乎有些浪费，但从长远来看，还是比较经济、合理的。叨、弱电设计随着信息技术的发展，一些先进的通讯设施进入高等院校的教室、实验室无疑是发展的趋势.如E一mail网络的开通，就为教师、学生与国际上进行技术交流提供了很大的方便，师生通过计算机就可以到各个国家、各个图书馆、实验室去查寻自己所需的技术资料、文献等.因此，目前在作教室、实验室的弱电设计时，除了广播、电话系统外，也应重视闭路电视及计算机联网系统的设计，在每个实验室内，起码应设一个闭路电视插孔及计算机联网接口。另外，对一些有贵重实验设备的实验室应设防盗自动监控系统。
　　总之，高等院校教学实验楼电气设计应朝着功能齐全，标准高的方向发展。设计应在现行规范、手册的指导下，在经济实用安全可靠的前题下，有一定的超前意识.使现代不匕约建筑能够满足社会不断发展的需要。实验教学楼应注意的电气问题