某中学教学楼电气设计探讨

摘要：随着生活水平的不断提高，人们对教育事业越来越重视。国家财政对教育资金的投入也逐年增加，中小学校新建、改造和扩建项目逐年增多。对教学楼的设施、功能要求更高，下面笔者就某中学教学楼的电气设计作一简介。

本工程为乌鲁木齐市某中学的教学楼，属二类多层建筑。地下1层，地上4层。建筑面积6623.24m2。建筑高度18.2m。

1.负荷等级：

负荷等级及负荷容量：本工程消防用电（消防控制室、消防水泵、防烟排烟设施）应急照明、疏散指示标志为二级负荷，其他正常照明及电力负荷为三级负荷。

由校园内中心变电所引来一路220/380V低压电源，铠装电缆直埋引入。自备应急柴油发电机组做为应急电源担负二级负荷。市电与自备应急柴油发电机组电源互为连锁，在低压配电室的自动投切开关ATS处低压主母排上配置信号线路送至发电机组的Kp，一旦市电电源失电则失压信号经延时0～10s(现场可调)自动启动发电机组，经15s时间内，发电机组达到额定转速、电压和频率后,将带额定负载运行。当市电恢复经30～60s(现场可调),此时可由ATS自动切换市电供电,发电机组经冷却延时后,自动停机。

2.低压配电系统

各干线均由低压配电室低压配电柜馈出,干线布线方式为树干式与放射式或树干式与放射式相结合的方式。配电主干线采用3YJV-1kV电力电缆。照明分支线采用BV-450/750V电线。主干线敷设方式水平采用槽式桥架配线而竖向采用梯架在竖井内布线。正常市电电源与应急电源干线应分别布线，如共槽敷设则应加金属隔板。分支线依据配线环境采用SC钢管布线。

无功功率自动补偿方式可采用分散补偿和集中补偿的方式。分散补偿在各分配电间设置自动投切电容器组；集中补偿则在进线电缆侧设置自动投切电容器组。具体方式根据现场和经济等因素综合考虑。笔者经方案对比采用静电电容集中补偿方式，性价对比分散补偿方式要高。

3.照明系统

照度标准及照明功率密度值统一眩光值及一般显色指数值：

a、教室房间照度

注：只选用现行值，目标值待主管单位批准后方可采用。

（1）教室照明设计

教室照明应采用蝙蝠式和非对称配光灯具，宜采用高效、节能荧光灯。由于这种灯具有在眩光区的光通很少,在光幕反射区的光通较少,在可见区的光通较多,故对减少学生在看黑板时的直射眩光,减少学生书写时的光幕反射以及提高课桌面的照度水平对保护学生视力可起到很好的作用。根据对光线均匀度的要求,在布置灯具时,不超过所选灯具的最大距高比L /H (L为灯具间距。H为灯具至工作面的距离) ,使教室的水平照度具有一定的均匀度。一般纵向最大距离比取1.3,横向可取1.5。在此基础上,针对教室的课桌和座椅排放的不同再作适当调整。靠墙那列荧光灯与墙的距离为荧光灯两列间距的1 /2.5～1 /3,这样布置可减少课桌及纸面的光幕反射且使靠墙的课桌也能得到应有的水平照度。

教室中的眩光主要表现为强光线直接射入眼睛,使视网膜上的光幕现象增强,观察受到光幕的遮挡,从而使视度下降,光线方向与视线夹角愈小,则视度就会愈低。荧光灯有两条轴线,一条轴线是沿照明器长度方向的中心线,另一条是通过照明器中心的垂直线。一般蝙蝠翼荧光灯的光强分布是以垂直线方向为最强,而偏离垂直线的角度愈大时,光强分布愈弱,在沿灯具长度方向的中心线上的光强降止为零。人的视线与光线的夹角越大,越不易产生眩光。因此,在教室照明中应将灯具与黑板面垂直方向布置,这时学生看到的灯具发光面最小,学生的视线与光线的夹角最大,所以不易产生眩光,从而提高视度。

黑板照明灯具的安装位置并不是一成不变的,要根据不同的教室,不同的黑板高度、讲台高度、学生座位的距离等各个因素,根据以上的原理,推算出最佳的位置。同时,为了保证学生不感到直接眩光的不舒适感,一般黑板灯都采用斜照型灯罩。由于教室照明中均采用交流电,荧光灯会产生频闪效应,久而久之,对学生的视力将会有明显影响。

（1）教室插座布置

普通教室：除设置电视机专用插座外，教室前后墙应各设置一组安全型插座（220V 10A二孔、三孔插座各一个），符合《中小学校设计规范》GB5099-2011的规定。

（2）应急照明系统

在下列场所除设置正常照明外还应设置应急照明包括备用照明和疏散照明及指示标志灯：在楼梯间、走道等处设置疏散照明；在前室出口走廊通道处均设置疏散指示标志灯。在休息大厅设置备用照明。应急照明及备用照明和疏散标志照明灯均采用带蓄电池的灯具，供电时间大于30分钟。其照度为疏散走道为0.5LX，人员密集场所为1.0LX，楼梯间为5.0LX。

（3）有线电视系统

有线电视信号由市政有线电视网提供，在建筑内设置总前端箱，经放大后由SYV-75-20同轴电缆将信号送至电视前端分配器。各教室设有电视终端，电视节目源由校区电视有线网络提供。有线电视终端口配线均采用SYWV-75-5同轴电缆。

（4）综合布线系统

电话和数据网络线缆由学校原有的中心机房沿连廊桥处架敷设引入信息、电信竖井布线。每间教室设一个数据点。小办公室、大办公室，设置2-6个数据点。教学楼内网络端口配线均采用六类双绞线非屏蔽线。

广播控制设备设在一层值班室。每间教室黑板两侧设有定压式广播扬声器。

（5）安全接地

本工程接地制式采用：TN-C-S系统，电源进线处作重复接地。在建筑内应将下列导体作总等电位联接：PE、PEN干线；电气装置接地干线接地极；建筑内的水管、采暖、空调管道等金属管道；条件允许时建筑物金属部件等可导电的金属导体；所有I类灯具金属外壳、固定仪器金属外壳均应与配电箱PE端子可靠连接且接地。

1.安全供电

合理选用自动切断电源保护（包括采用漏电电流动作保护）和局部等电位联结。通常情况下，配电箱进线开关应设置具备隔离、短路、过载等保护功能的自动空气开关。

2.火灾报警系统

本工程为二级保护对象，设置了集中火灾自动报警及联动控制系统，采用总体保护。在一层消防控制室设置区域报警器。

消防用电设备及联动控制系统管线明敷时（包括在竖井和吊顶内），应刷防火涂料两度。火灾报警系统线路为线槽布线（暗）沿电气竖井竖井明布线，探测器报警及火警广播线均为穿钢管暗布线，两端均应接地。

3.电气节能

为了节约能源,保护环境,我国政府制定了“中国绿色照明”工程,通过采用科学的照明规范和设计,推广使用由效率高,寿命长,安全和性能稳定的新型电光源,照明电器附件及调光控制器件组成的照明系统。对照明时间长,照明场所多的学校应在保证照明质量的基础上实施照明的节能,其经济效益是十分可观的。

具体措施有:

(1) 应选用高效节能电感镇流器（现场设电容补偿）或电子镇流器,并注意灯管与镇流器的匹配,延长灯管使用寿命。

(2) 重视对照明装置的日常维护。教室中的荧光灯大多悬挂在空中或装于顶棚,容易吸附空气中的灰尘,降低光通量,故定期清扫灯具对保证灯管的正常光通量,从而节约能源也是一个举措。

(3) 从照明控制方式上,目前教室往往采用单侧自然采光。白天,靠窗部分与非靠窗部分照度差别大,因此,教室灯具应采用与窗平行的成列布置和控制开启和关闭,每个开关尽可能少的控制灯具盏数。

总结

该项目为中小学学校建筑。教学楼是人员密集场所，人员组成主要是未成年人，缺少安全意识。安全问题更应着重考虑。

近年来能源紧缺，我国又属于能源消耗大国。在设计过程中应尽量考虑节能减排，降低能耗。

随着教育的发展,学校教学楼的设计不仅要满足使用要求，还要设计的更加科学，环境更加优美，使学生们得以在好的环境中健康成长。这些对设计人员都是新的课题。

参考文献：

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施》