實驗教學(xué)樓應(yīng)注意的電氣問題

實驗教學(xué)樓應(yīng)注意的電氣問題

隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，對建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求愈來愈高，也愈來愈復(fù)雜。作為培養(yǎng)高科技人才的高等院校的教學(xué)實驗樓更是如此。筆者結(jié)合近幾年的設(shè)計實踐，試從以下四個方面探討目前高校教學(xué)實驗樓建筑電氣設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題.

一、教全及實臉金的照明設(shè)計教室照明的目的是要對教師、學(xué)生創(chuàng)造一個良好的牧學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)境一個良好的照明能夠降低學(xué)生的視覺疲勞、使學(xué)生的注意力集中，學(xué)習(xí)效率提高，能夠使教師講課輕松，注意周到，提高教學(xué)效果。那么怎樣才能提高教室的照明質(zhì)量呢?筆者認(rèn)為主要應(yīng)抓以一卜三點:

1.提高照度根據(jù)實驗結(jié)果，人的視覺感到舒適的照度為500~Zo00lx，但各國所確定的照度標(biāo)準(zhǔn)均低于這個數(shù)值，多在200一500伙之間，見表1。從表1可以看出，我國的照度標(biāo)準(zhǔn)最低。當(dāng)然各國的照度標(biāo)準(zhǔn)都是從本國的國情出發(fā)，考慮到經(jīng)濟(jì)、能源等各方面的因素而制定出來的。但是，做為培養(yǎng)高科技人才的高等院校，應(yīng)該重視保護(hù)教師、學(xué)生的視力。因此，高校數(shù)室和實驗室的最低照度不應(yīng)低于Zoolx。

2.改善傳統(tǒng)的配電方式照明燈用的都是.單相交流電，交流電是時間的正弦函數(shù)，每過半個周期，電流就會出現(xiàn)一個零點，我國市電的頻率是50H:，就是說在一秒鐘內(nèi)，每盞燈的光通量輸出就有100次等子零，當(dāng)然這個變化的頻率之快，是我們的肉眼所感覺不到的，但這個零點確實存在，這就是交流電的頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)能夠引起視覺疲勞，在一些作轉(zhuǎn)動實驗的實驗室會導(dǎo)致人們視線上的錯覺。為了避免或減弱頻閃效應(yīng)，提高照明質(zhì)量，筆者認(rèn)為，對教室實驗室的照明應(yīng)采用三相電源供電.即將同一教室或?qū)嶒炇业臒艟鶆虻亟釉贏、B、C三相電源上，這樣雖然每盞燈光通量輸出的零點仍然存在，但三相交流電之間互差1200的時間角，也就是說在同一時間內(nèi)，不可能有兩相或三相都為零，即保證每時每刻教室內(nèi)有三分之二的燈的光通量輸出不等于零，這就最大限度地減小了交流電的頻閃效應(yīng)，提高了照度質(zhì)量。這種做法與傳統(tǒng)的單相配電相比，不足之處就是接線比較麻煩，但隨著科字技術(shù)不斷地發(fā)展，施工單位的技術(shù)水平也會越來越高，所以這種做法將會越來越受到歡迎。

3.黑板照明燈具的選用及燈具安裝方式黑板是垂直的，單靠頂棚照明一，黑板面的垂直照度是不夠的，必須專設(shè)黑板照明燈。目前大多數(shù)教室也都設(shè)有黑板照明燈，但相當(dāng)一部分采用的是直吊日光燈‘，這樣效果很不理想，從某種意義上來說，媽失去了黑板照明的意義、因為黑板照明的目的是要照亮黑板，提高黑板的垂直照度，所毋黑板照明燈應(yīng)選用斜照型的投光型燈具，而應(yīng)避免采用直吊燈。另一方面，黑板照明燈的光線不能直接射入學(xué)生和老師的眼睛，反射光線也不能進(jìn)入學(xué)生眼睛，否則將造成眩光，所以黑板照明燈的安裝位置及燈具保護(hù)罩的角度，應(yīng)根據(jù)頭排學(xué)生看燈的視線與水平視線的來角。，和黑板前老師看燈的視線與水平視線的夾角俘來定，一般。>45。、p>55。。

二、實臉全電力砧電

隨著我國高等院校教學(xué)、科研水平的不斷提高，先進(jìn)的實驗設(shè)備不斷引進(jìn)，實驗設(shè)備更新?lián)Q代相當(dāng)快，就拿西工大來說，從作初步設(shè)計到作完施工圖就因設(shè)備更換而兩次修改設(shè)計;再如西工大《無人機研究所實習(xí)車間》土建主體還未施工完成，就因設(shè)備更換而重做了配電施工圖。所以，對高校的實驗室配電設(shè)計，一定要有超前意識，使現(xiàn)代化的實驗室能夠滿足不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)的需要，下面是筆者幾點浮淺的看法:

1.每個實驗室應(yīng)設(shè)一個總的電力配電箱，這樣便于各實驗室單獨管理，做到“人走拉閘”，避免電氣事故的發(fā)生，同時每個實驗室應(yīng)為三相電源供電，這樣一方面為以后增添設(shè)備提供了方便;另一方面，也能使A、B、C三相負(fù)荷比較平衡，避免了因各相負(fù)荷不平衡而造成各相電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2.高等院校的實驗室用龜比較復(fù)雜，對電源質(zhì)量要求也較高，在同一實驗臺上，可能同時就需要幾種電壓、幾種頻率的電源，就是說實驗室的電力配電不僅要為實驗設(shè)備配電，而且要同時考慮為一些附屬設(shè)備如小型變壓器、整流器、變頻器、穩(wěn)壓器等配電。因此應(yīng)在每個實驗臺上設(shè)一個電源插座箱，插座箱應(yīng)選用既帶三相插孔又有單相插孔，即有單相三孔、又有單相兩孔扁圓兩用的多個插座的插座箱、且插座箱應(yīng)帶電源總開關(guān)。

3一些大的實驗室，考慮今后的發(fā)展，最好在地面上做兒道電纜溝，溝蓋板應(yīng)采用可拆卸的活動地板，在溝內(nèi)安裝幾個地面插座箱，若將來增添設(shè)備，打開活動地板，直接從地面插座箱內(nèi)取得電源即可.這樣可避免因?qū)碓鎏碓O(shè)備而使得室內(nèi)地面拉明線，另一方面，導(dǎo)線的更換、檢修也比較方便。西工大原物理實驗室就因設(shè)備增加，及原來的電源線絕緣老化，而在墻面及地面上都拉上了明線，使得室內(nèi)環(huán)境很不整齊，同時也給人一種不安全的感覺。

4.語言實驗室的配電應(yīng)考慮能使學(xué)生進(jìn)行聽力、口語或翻譯的基本訓(xùn)練，也就是說要具備以下三種功能:①學(xué)生能通過收聽自己座位上的錄音機而掌握教師的講課內(nèi)容，②教師要監(jiān)聽每個學(xué)生的讀音，并錄制學(xué)生的讀音，與單個學(xué)生進(jìn)行對話，學(xué)生之間也可以單獨對話或開展小組討論;③每個學(xué)生可以在自己座位的錄音機上錄制教師的授課內(nèi)容，可自己練習(xí)作業(yè)，如跟讀、復(fù)述、答問等。為了滿足以上需要，應(yīng)在每個學(xué)生的座位上設(shè)置8個50w的電源插座。物理實驗室的配電，應(yīng)在每個學(xué)生的實驗桌上設(shè)四個固定的電源插座。一個38o的三相交流插座，一個22O的單相交流電源插座，一個36或24的單相交流插座，一個36V以下的直流電源插座。西工大附中實驗樓物理實驗室的配電就是這樣設(shè)置的，兒年來該實驗室接待了國內(nèi)、國際好多教師和學(xué)生的參觀，受到好評。

三、供電系優(yōu)

供電設(shè)計應(yīng)能保證供電的可靠性，保證用電設(shè)備、供電線路不致發(fā)生人身安全事故和設(shè)備安全事故，保證用電質(zhì)量和電壓的穩(wěn)定性，保證經(jīng)濟(jì)投資少，運行費用低，節(jié)約電能。為此，筆者認(rèn)為，關(guān)鍵是要靈活運用設(shè)計手冊及規(guī)范，綜合考慮各種因素來進(jìn)行負(fù)荷計算和導(dǎo)線截面的選擇。

1.負(fù)荷計算

負(fù)荷計算準(zhǔn)確與否，是關(guān)系到供電系統(tǒng)能否作到既經(jīng)濟(jì)又安全可靠的基礎(chǔ)。目前電氣負(fù)荷計算常用的有兩種方法，一個是“需要系數(shù)法”，第二個是“二項式法”。那么應(yīng)采用哪種方法計算比較準(zhǔn)確呢?手冊中指出，需要系數(shù)法適用于同一配電箱內(nèi)各臺用電設(shè)備的用電負(fù)荷相差不太大的配電系統(tǒng)，而二項式法恰恰相反。在做西工大801廠房設(shè)計時，筆者用兩種方法做了比較，其結(jié)果是需要系數(shù)法的計算結(jié)果比二項式法大14%，該廠房大多數(shù)配電回路也無特別突出的大功率設(shè)備，按手冊規(guī)定應(yīng)用需要系數(shù)法進(jìn)行計算，但考慮到該廠房為教學(xué)、實習(xí)工廠，每年僅有三至四個月時間設(shè)備能充分利用，其余時間設(shè)備的利用率還不到50%，所以即使是二項式法計算結(jié)果較實際運行負(fù)荷低14%，也由于導(dǎo)線是在極少可能出現(xiàn)的短時間內(nèi)過負(fù)荷，它所指點起的絕緣附加老化，將被因長時間內(nèi)的欠載使絕緣正常老化不足所抵償。所以在西工大801工廠設(shè)計時除了幾個特殊的配電回路外，其余都采用二項式法計算，這樣配電線路的截面就明顯減小，從而節(jié)省了投資。西工大801工廠現(xiàn)已使用六年多了，至今沒有出現(xiàn)過電氣質(zhì)量事故。

2.導(dǎo)線的截面選擇

手冊規(guī)定，一般情況下，按允許溫升選擇導(dǎo)線截面。即Iux>Ij;式中l(wèi)ux為導(dǎo)線允許的長期工作電流，Ij為線路計算電流。那么究竟lux應(yīng)大于Ij多少，導(dǎo)線在運行中才最經(jīng)濟(jì)，最合理呢?現(xiàn)從以下兩點進(jìn)行分析:①電氣線路在運行中不但供給用電設(shè)備能量，而且自身也消耗能量，有人作過一個統(tǒng)計，導(dǎo)線的負(fù)荷率為90%時，年電能損耗為元/米，負(fù)荷為70嚇時，年電能損耗為元/米，而增加的投資為元/米，通過這個數(shù)值可以看出，不到兩年時間，節(jié)省的電能損耗就可以抵償增加的投資。②減少導(dǎo)線電能損耗隨之也帶來一些技術(shù)上的好處，由于導(dǎo)線電壓損失的減小，改善了電網(wǎng)電壓的質(zhì)量，特別是對改善電動機的起動性能，縮短起動時間很有作用，電動機起動時，導(dǎo)線中電壓下降可以達(dá)到正常運行時電壓降的4一6倍，所以電動機正常運行時，導(dǎo)線中電壓降每減少l%，在起動時電動機端電壓就可以提高4一6%，電動機的轉(zhuǎn)矩與電動機端電壓的平方成正比，所以提高電動機的端電壓，對于電動機的起動是很有必要的.從以上兩點考慮，支線的負(fù)荷率一般應(yīng)取60一70%，干線的負(fù)荷率一般取70%，這樣初看似乎有些浪費，但從長遠(yuǎn)來看，還是比較經(jīng)濟(jì)、合理的。叨、弱電設(shè)計隨著信息技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)的通訊設(shè)施進(jìn)入高等院校的教室、實驗室無疑是發(fā)展的趨勢.如E一mail網(wǎng)絡(luò)的開通，就為教師、學(xué)生與國際上進(jìn)行技術(shù)交流提供了很大的方便，師生通過計算機就可以到各個國家、各個圖書館、實驗室去查尋自己所需的技術(shù)資料、文獻(xiàn)等.因此，目前在作教室、實驗室的弱電設(shè)計時，除了廣播、電話系統(tǒng)外，