本工程为某小区公寓商住综合楼的电气设计，属二类高层建筑。总建筑面积36637m2，建筑高度48.75m。建筑主体12层，其中4～12层为老年公寓，层高3.4m。地下1层，地上3层为底商，底商各层层高均为4.6m。底商设有商场、管理室等。老年公寓层设有老人房套间、医务室、治疗室、管理室、阅览室、多功能大厅等。整个建筑除变电室、配电室、电梯机房、水泵房等功能性房间外，其他房间及走廊、门厅均设吊顶，吊顶距梁下100mm。各房间内刷白墙，建筑为框架结构，基础为桩基。
强电部分
1.建筑配电系统
本工程由外引入两路独立电源到地下变电室，分别为10.0kV/0.40kV。工程只做低压部分，即低压出线的二次分配设计;分别计量照明、动力负荷。
根据《高层民用建筑设计防火规范》确定本工程为二类高层建筑，根据《民用建筑电气设计规范》，确定其负荷等级为二级，消防控制室电源、消防电梯、防火卷帘、消防风机、消防泵、喷淋泵、生活泵、应急照明等设备为二级负荷，其他为三级负荷。
在地下1层设置变配电室，采用10.0kV两路电缆进线，在变电室进行10.0kV/0.40kV变电，对三级负荷仅采用单电源供电，二级负荷则采用两台不同的变压器提供双回路供电，并在末端互投。低压系统电击防护形式采用TN-S系统，利用建筑物基础承台及桩基内主钢筋作环型共用自然接地。
建筑配电系统形式的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。应将照明与动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。
在设计中，采用10.0kV两路电缆进线，进入变电室后，经两台干式变压器进行10.0kV/0.40kV变电。1号变压器低压侧引出24路出线，分5面低压开关柜，其中动力柜1面，照明柜4面;2号变压器低压侧引出25路出线，分4面低压开关柜，其中动力柜2面，照明柜2面，设计中低压开关柜均选用西门子公司的SIVACON 8PT低压开关柜。供配电可识读图7-1进行分析。
图7-1 系统配电图对于事故照明、疏散指示及消防电梯等二级负荷，由一台变压器低压出线供电，同时由另一台单独的变压器提供备用电源，消防负荷在末端通过双电源自动转换开关进行切换电源。应急照明负荷在相应层，通过双电源自动转换开关进行切换电源。2台变压器之间通过母联开关进行联络，互为备用。
设计中将低压配电柜放置在地下层的变配电室内，与高压开关柜分开放置，总计16面开关柜。其中2面是受总柜，补偿柜4面，低压出线柜9面，母联柜1面。由竖井开始通过垂直和水平桥架引至上层配电箱和本层各分配电箱。
对供电的要求为二级负荷的供电系统宜由两回线路供电，即当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电。三级负荷对供电无特殊要求。
设计中，对三级负荷采用单电源单回路供电，对二级负荷则采用不同的变压器提供双回路供电，以满足负荷对供电的要求，保证系统的可靠性。
建筑配电系统的基本形式主要有放射式和树干式两种，这两种方式各有优劣。本设计中，采用放射式和树干式两种相结合的混合式配电系统，以同时保证系统对经济性和可靠性两方面的要求，可依据图形分析。
照明系统中，对于地下1层和地上1～3层商业性用电负荷，由于商业照明电价不同于住宅用电，为了便于计量，采用每层单独放射式，由配电柜引出的干线分别引至相应层层箱;对于4～12层公寓用电负荷，考虑防火分区的要求，每三层单独放射一路电缆经过相应层时在TBO箱子中做T接;对于商业用电层的应急照明，分别从两台变压器引出1路电缆，在各层强电井的TBO箱子中做T接，连接到双电源转换开关后引至各层各分箱;对于公寓用电层的应急照明，分别从两台变压器引出1路电缆，在5、8、11层强电井的TBO箱子中做T接，连接到双电源转换开关后引至上下层和本层各分箱。
动力系统中的电开水器和防火卷帘采用树干式供电，在相应层强电井中经TBO箱子做T接后连接到配电箱，其他动力负荷全部采用放射式，如图7-2所示。
2.照明系统
根据规范作一般照明设计;根据防火规范设计应急照明。每层设一个电开水器;各房间采用单冷分体空调;卫生间设烘手器插座。
建筑除变电室、配电室、电梯机房等功能性房间外，其他房间及走廊、门厅均设吊顶。照明系统中，有吊顶的建筑部分采用YG701-2型嵌入式双管格栅荧光灯，部分采用双管荧光灯吸顶安装。不需吊顶的房间，变、配电室、电梯机房等采用YG2-1、YG2-2单/双管荧光灯，强弱电竖井等采用吸顶式普通灯具。同时设置事故照明和疏散指示，根据规范要求，满足不同功能房间的照度和功率密度等要求。照明系统可以参照标准层照明图7-3，根据此图识读，并进行分析。
1.按照以下原则设计照明方式
工作场所通常应设置一般照明。
同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明。
对于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不合理的场所，宜采用混合照明。
在一个工作场所内不应只采用局部照明。
图7-3 标准层照明a图7-3 标准层照明b标准层照明1 标准层照明2
2.按照以下原则设计照明种类
工作场所均应设置正常照明。
工作场所下列情况应设置应急照明。
1)正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明。
2)正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。
大面积场所宜设置值班照明。
有警戒任务的场所，应根据警戒范围的要求设置警卫照明。
有危及航行安全的建筑物、构筑物上，应根据航行要求设置障碍照明。
本建筑除门厅和走廊选用普通吸顶灯JXD5-2外，其他有吊顶的房间均选用YG701-2嵌入式双管格栅荧光灯或YG2-1双管荧光灯吸顶安装，不需吊顶的各功能性房间，变、配电室选用YG2-1单/双管荧光灯管吊顶安装，竖井内选用普通壁灯。
设计中所用的荧光灯均配用电子式镇流器，可提高灯管光效和降低镇流器的自身功耗，能够较好地做到照明的节能。
3.对照度的要求
照明设计应能够满足各种房间对照度的要求。不同功能的房间对照度的要求不同，具体可参照《民用建筑电气设计规范》。视觉工作对应的照度标准值见表7-1。
表7-1 主要房间照度标准值选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害工作人员的视力，不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式，当一种光源不能满足显色性要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。
另外，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数可达70%～80%，同样能起到节约电能的作用。
根据不同类型房间对灯具布置的要求，本设计在灯具布置中，主要采用平行于窗户均匀布置的方式，只在需要局部照明或定向照明时，根据具体情况采用选择性布置。
3.照明供、配电网络
照明供电网络由馈电线、干线和分支线组成。供电网络的接线方式有放射式、树干式和混合式三种，放射式和混合式各有优劣，混合式可根据配电箱的位置、容量、线路走向综合考虑，故这种方式往往使用较多。
设计在选择断路器时，主要依据断路器的额定电流应大于线路的最大计算电流的原则进行。
本设计的电气产品选择以施耐德公司的产品为主。在断路器的选择中，对于照明支路，一般选择Multi 9系列DPN断路器，对于插座支路，则选择带有漏电保护功能的Vigi DPN断路器，配电箱的主开关选择3极的断路器。
以4层普通老人房为例，4条支路的计算电流均小于10A，其中N1普通插座为0.9kW，计算电流为3.85A，故选用6A带有漏电保护功能的Vigi DPN断路器;N2空调回路为1.5kW，计算电流为6.82A，故选用10A带有漏电保护功能的Vigi DPN断路器;N3照明回路为0.40kW，计算电流为1.82A，故选用3A断路器;N4卫生间插座回路为1.6kW，计算电流为7.27A，故选用10A带有漏电保护功能的Vigi DPN断路器。整个配电箱的计算电流为23.07A，故选择3极的C65-型号。
4.照明装置的电气安全
在照明系统中正常工作时和故障情况下的电气保护主要采取下列方式。
采用安全电压。
保护接地。
采用剩余电流保护装置。
照明装置及线路应采取的措施如下。
照明装置及线路的外露可导电部分，必须与保护地线或保护中性线实行电气连接。
在TN-C系统中，灯具的外壳应以单独的保护地线与保护中性线相连，不允许将灯具的外壳与直接的工作中性线相连。
采用硬质塑料管或难燃塑料管的照明线路，要敷设专用保护地线。
爆炸危险场所1区、10区的照明装置，需敷设专用保护接地线。
5.应急照明的设计
设计中的应急照明，主要是考虑发生火灾或因其他原因造成突然断电时的应急照明，包括为了使人员在火灾情况下，能从室内安全撤离至室外而设置的疏散照明。另外，当正常照明因故障熄灭后，要确保正常工作或活动继续进行而设置的备用照明。
所以在设计中，应急照明设置在大面积的商场以及大面积的活动室、各个门厅、走廊、疏散前室以及楼梯间等地段，利用门厅、走廊以及楼梯间的部分灯具作为专用线路的事故照明灯，连接到专门的事故照明配电箱上。应急照明采用双回路供电，主、副回路由不同的变压器进线，并在设备的末端设置自动转换开关以互投，以保证在主回路断电时能够及时切换到副回路。提供必需的应急照明，疏散照明是沿走廊在两侧的墙壁上设置疏散方向指示灯，或者在商场吊顶下连到疏散方向指示灯，并在建筑的各出口处设置出口指示灯，以确保在火灾等事故发生时能顺利地将建筑内人群疏散到安全区域。备用照明和疏散照明都由专门的事故照明配电箱提供两路电源，在末端设置互投，同时与消防控制信号设置联动，为建筑提供必要的安全保障。
应急照明的控制一般有以下三种形式。
应急照明灯具就地加开关，平时可就地控制。适用于应急照明灯具全部采用自带蓄电池，电源取自非消防电源，一旦发生火灾，消防控制中心切断非消防电源，灯具由自带蓄电池自动供电。缺点：一次性投资大，灯具维护工作量也很大。
应急照明灯具就地不设开关。分为两种情况。
1)配电箱分层安装，灯具不论白天黑夜24小时工作，火灾发生时，由于灯始终是亮的，不影响人员疏散，也不必由消防控制中心控制。
缺点：浪费电能，缩短灯具使用寿命。
2)配电箱安装在消防控制中心，灯具亮、灭由消防控制中心控制。
缺点：现场无法控制，使用不方便。而且对于高层建筑来说，供电线路太长，电压降太大，为满足灯具对电压的要求，势必要加大导线截面积，从而增加了工程造价和施工的难度。
应急照明灯具就地设置开关，但需增一根控制线。这种方式适用于有消防电源且应急灯具采用普通灯具的情况。平时灯具由现场开关直接控制，发生火灾或其他特殊情况时，现场及时把灯关掉，消防控制中心给中间继电器KA供电，使KA的动合触点闭合，带动KM使现场的开关被短接，灯具也就由亮变到灭，而不受现场开关的制约。如果灯具原来就是开的，也不会因为触点KA的闭合而受影响。这种方案是最佳方案，既方便，又能达到节能效果，而且还能满足规范要求。
在设计中，应急照明的设置使用公共区域的部分灯具，同时作为正常照明和应急照明灯具用。在应急照明的控制方式上，择优选用上述的第三种控制方式，即在应急照明灯具附近就地设置开关。正常情况下，应急照明和一般照明没有区别;在火灾等特殊情况发生时，由继电器KA将现场的开关短接，以实现备用照明的功能。
6.动力系统
按规范设计电梯等负荷配电，考虑使用的功能和工作性质。本建筑的动力设备分布相对集中，地下一层有水泵房生活加压泵、消防泵、喷淋泵、污水泵，空调机房的螺杆机组、冷却泵、冷凝泵等设备;一层有食堂厨房设备、自动扶梯、防火卷帘等设备;2、3层有自动扶梯、防火卷帘等设备;屋顶层设有消防风机，冷却塔设备，普通客梯机房和消防电梯机房，应设计与消防报警系统的联动。识读图7-2动力系统平面图分析，动力设计的主要内容是对以上动力设备进行配电，同时对动力负荷进行计算并对配电线缆进行选型。动力系统配电形式的确定对照动力系统平面图分析如下。
1.电梯
因本设计中有一台电梯为消防电梯，对配电系统的可靠性要求较高，故对电梯的配电设计采用放射式系统，由变电室低压配电柜引出2路ZR-YJV-5×6电缆，直接引至顶层电梯机房内专用的动力双切配电箱内，为电梯及其附属设施供电。
2.地下一层的污水泵
根据《民用建筑电气设计规范》关于负荷等级的规定，地下一层的污水泵按三级负荷考虑，由变电室低压配电柜引出1路电缆，通过桥架直接引至水泵房污水泵配电箱内。
3.消防泵、喷淋泵、消防电梯排污泵
根据《民用建筑电气设计规范》关于负荷等级的规定，本工程消防泵、喷淋泵、消防电梯排污泵均属于二级负荷。由变电室低压配电柜引出2路2双拼电缆通过桥架直接引至水泵房消防泵、喷淋泵、消防电梯排污泵专用的动力双切配电箱内。
4.生活加压泵
考虑到本建筑属于二类高层建筑，4～12层老年公寓对生活给水的重要性，生活加压泵按二级负荷处理，由变电室低压配电柜引出2路电缆通过桥架直接引至水泵房生活加压泵配电箱内。
5.空调机房动力设备
空调机房采用冷水机组系统的中央集中空调，系统在地下一层空调机房设有4组螺杆机组、冷却泵和冷凝泵、屋顶设有冷却塔，根据《民用建筑电气设计规范》关于负荷等级的规定，空调机房动力设备均按三级负荷考虑，由变电室低压配电柜单独放射4路2双拼电缆通过桥架直接引至空调机房螺杆机组配电箱内，单独放射1路电缆通过桥架直接引至空调机房冷却泵和冷凝泵配电箱内，单独放射1路电缆通过桥架直接引至屋顶层冷却塔配电箱内。
6.商场自动扶梯设备
对商场自动扶梯的配电系统无特殊要求，采用树干式配电，由变电室低压配电柜引出1路预分支电缆引至地下一层强电间后在相应层竖井内用电缆做T接到扶梯动力配电箱内。
7.防火卷帘设备
根据《民用建筑电气设计规范》关于负荷等级的规定，本工程防火卷帘属于二级负荷，由变电室低压配电柜引出2路2双拼预分支电缆引至地下一层强电间后在相应层竖井内用电缆做T接到防火卷帘动力双切配电箱内。
弱电部分
弱电系统图由图7-4两张图组合，可根据系统图识读其各部分的功能及原理。
图7-4 弱电系统图弱电系统图1;弱电系统图2
1.有线电视系统
有线电视系统引自市内有线电视网，各老人房设终端，终端电平保证75±5dB。本建筑地下一层和地上1～3层商场部分预留有线电视分支分配器箱，由商场二次装修后再确定电视终端的分配。确定有需要电视终端的柱子和墙面上，布置有线电视终端，4～12层在各老人房布置有线电视终端。有线电视系统采用分配—分支—分配的系统形式，即在地下一层设置分配器将信号分至各楼层，各楼层分区设置分支分配箱，以满足各个房间的需求。有线电视系统设计可参看图7-5部分疏散照明图的设计方案分析。
图7-5 部分疏散照明图有线电视系统是一种将各种电子设备、传输线路组合成一个整体的综合网络。本工程要求用户终端电平在73±5dB范围内，并且要求图像清晰度不小于4级标准。
电视前端信号采用市有线电视信号，从楼外由电缆引入。分配网络采用分配—分支形式，一方面可以有效地抑制反射信号，另一方面由于终端是分配—分支独立连接的，终端与终端之间互不影响，便于维修和以后的收费管理。但要注意分配期的输出端不能开路，否则会造成输入端的严重失真，还会影响其他输出端。因此，分配器输出端不适合直接用于用户终端。在系统中当分配器有输出端空出时，必须接75Ω负载电阻。
具体方式：市有线电视信号通过电缆引至各区首层的前端箱，通过分配器将信号分至各层，再由各层的分支分配箱按顺序依次向后传递，同时就近提供给附近的终端。进楼干线电缆选用SYKV-75-9，每层干线电缆选用SYWV-75-9，每层分支分配箱至用户终端电缆选用SYKV-75-5。
2.综合布线系统
本设计中的综合布线系统设计，将地下一层到地上12层都视为一个单独的布线区域，设计独立的综合布线系统。
光纤埋地入户，弱电间设中央设备，各老人房、办公室设终端，入户采用光纤接1000M市网，户内采用超五类线传输数据和语音，确保各终端传输速率合格并要求各个子系统结构化配置。
市政电话、宽带光缆先由室外引入至地下一层弱电管理室的总接线箱，再由总接线箱经各层分线箱引至楼内的每个电话、数据插座。在竖井内，垂直干线沿桥架接入每层分配线架，水平干线沿桥架与各个终端相连。
本工程综合布线系统的5个子系统如下。
工作区子系统。平均按10m2为一个工作区，每个工作区接一部电话及一个计算机网络终端;本设计使用通用两孔信息插座。
水平配线子系统。终端插座选用的是RJ45标准插座，在地面或墙上暗装。每个工作区信息插座均布满2对非屏蔽双绞线，所有水平电缆敷设在各层的架空层或活动地板内，穿金属桥架或金属线槽敷设。
垂直干线子系统。楼内的干线采用光缆或铜缆通过每层的楼层配线将分配线架与主配线架用星型结构连接;光缆干线主要用于通信速率要求较高的计算机网络，铜缆主要用于低速语音通信，并可在管理子系统相互跳接。语音部分的干线采用25对非屏蔽电缆，数据部分的干线采用12对室内多模光纤。
设备间子系统。本设计综合布线系统的语音设备间和数据设备间共用，设在地下一层弱电管理间内。在弱电管理间设有主配线架，主配线架的语音部分与市政电话线路、程控交换机相连，可拨打内线和外线;主配线架的数据部分与进入楼内的光纤、计算机主机及网络设备相连。
管理子系统。管理子系统设在每层的弱电竖井内，内置光缆和铜缆配线架等楼层配线设备，管理各层的水平布线，连接相应的网络设备。
3.消防报警系统
图7-6 火灾报警及联动控制系统根据《民用建筑电气设计规范》，在各个房间和走廊、门厅等地均设置不同数量的感烟探测器、扬声器以满足消防要求。走廊内设置带电话插孔的手动报警按钮和消火栓泵按钮，首层值班室内设119直拨电话插孔。消防报警系统与事故照明、电梯以及各种非消防电源相关联，以实现火灾发生时的联动与切断。本设计中的建筑主体为十二层，建筑高度超过24m，参照《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045—1995，根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等进行分类，属于二类高层建筑，确定其为二级保护对象。图7-6为火灾报警及联动控制系统图;图7-7为首层消防平面图，读者根据图进行分析。
1.火灾探测器的设置
火灾探测器的设置包括火灾探测器个数的确定与位置的布置。
火灾探测器个数的确定：火灾探测器的个数可查表7-2根据公式进行计算，但探测区域内的每个房间内至少应设置一个火灾探测器。
图7-7图7-7 一层火灾报警及消防联动控制平面图
表7-2 火灾探测器的保护面积和保护半径本设计中除地下车库、一层厨房选用感温探测器外，其余地方均选用感烟探测器，计算过程以地下一层空调机房为例。
房间面积S=125.44m2，房间高度h=4.2m<6m，平屋顶，屋顶坡度为0，则感烟探测器的保护面积A=60m2，保护半径R=5.8m，修正系数K取1。
感烟探测器个数：
式中 N——一个探测区域内所需设置的探测器数量，N取整数;
S——一个探测区域的面积，m2;
A——探测器的保护面积;m2;
K——修正系数，重点保护建筑取0.7～0.9，非重点保护建筑取1。
其他房间的计算过程。
2.火灾探测器的布置
火灾探测器的布置应合理，应着重考虑探测器到房间拐角点的水平距离，以保证探测器无保护死角。火灾探测器在布置时的有关规定如下。
探测器周围0.5m内，不应有遮挡物。
探测器至墙壁、梁边的水平距离，不应小于0.5m。
房间被书架、设备或隔断等分隔，其顶部至顶棚或梁的距离小于房间净高的5%时，则每个被隔开的部分应至少安装一只探测器。
探测器至空调送风口边的水平距离不应小于1.5m，至多孔送风顶篷孔口的水平距离不应小于0.5m。
在宽度小于3m的内走道顶棚上设置探测器时，宜居中布置。感温探测器的安装间距不应超过10m，感烟探测器的安装间距不应超过15m。探测器至端墙的距离不应大于探测器安装间距的一半。
公寓楼设计仅设置一个感烟探测器的房间，探测器均居中布置，满足保护半径大于或等于探测器距房间各角最大距离的要求。设置多个探测器的房间，探测器一般均匀布置在房间的长向中轴线上，确保房间内无保护死角。走廊则根据规范要求在小于15m的距离内设置探测器。
3.火灾事故广播的设置
设计在公共区域均设有火灾事故广播扬声器。房间内部的火灾事故广播扬声器的布置主要是根据房间的大小、形状确定，一般每个房间设置一个，个别跨度较大的长矩形房间，在房间前后各设置一个。
走廊部分也按照规范要求布置火灾事故广播扬声器，保证从本层的任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过15m。
4.手动报警按钮的设置
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。安装在墙上距地面高度1.5m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。
在公共活动场所及主要通道等处，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。
根据规范要求，在走廊和门厅设置一定数量的手动报警按钮。
5.消防联动及切非设计
消防控制系统应能在确认火灾发生后及时切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及启动火灾应急照明灯和疏散指示灯。
在设计中，消防报警系统通过控制模块与照明、动力系统各层配电箱相连，以保证在火灾发生时能够及时切断有关部位的非消防电源，并迅速启动消防专用电源。可以从图7-6首层消防平面识读，其他层分析方法相同。
6.消防专用线路
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。
火灾自动报警系统传输线路的线芯截面积选择，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。
7.消防专用电源
需要和消防报警系统进行联动的设备，采用两台独立的变压器提供双回路供电，以保证供电的持续性要求。
防雷、接地、等电位联结
建筑要求作防雷设计，根据计算确定保护级别、避雷针高度或避雷带网格距离，同时入户处做总等电位联结。弱电中央设备要做单独接地或联合接地，并在强、弱电系统适当位置加设防浪涌抑制器。
本建筑属于二类高层建筑，根据当地雷暴日31.2，计算得出年雷击次数N=0.12，参照《民用建筑电气设计规范》，建筑属于三级防雷的建筑物，故采用在屋顶女儿墙设置避雷带，用镀锌圆钢在女儿墙上敷设，避雷带支架高100mm，间距1000mm，转弯处500mm。避雷带连通到平层内暗敷设。在变电室进线处做总等电位联结，老人房、卫生间等房间分别做局部等电位联结。
