Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông

TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ CHIẾU SÁNG

Các đại lượng đơn vị và biến đổi

1.1 1 Bức xạ, ánh sáng và màu sắc

Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn không độ tuyệt đối (K) đều bức xạ năng lượng dưới dạng sóng điện từ vào không gian xung quanh Các sóng này có bước sóng rất đa dạng, từ 10^-10 m đến 2-3 km, và mang theo những hạt năng lượng nhỏ gọi là phôtôn.

Các bức xạ có bước sóng từ 380nm tới 780nm mới gây ra trong mắt chúng ta cảm giác sáng gọi là ánh sáng.

Mắt con người hoạt động như một thiết bị thu nhận ánh sáng, nhạy cảm với dải sóng từ 380nm đến 780nm Mỗi dải sóng này mang đến cho chúng ta những cảm giác màu sắc khác nhau, chuyển đổi một cách tinh tế từ đỏ sang tím, với ranh giới giữa các màu sắc rất khó xác định.

Chúng ta có thể biểu diễn ánh sáng của nguồn sáng dưới dạng một phổ ánh sáng.

- Ánh sáng chỉ gồm một bước sóng gọi là ánh sáng đơn sắc.

Ánh sáng là sự kết hợp liên tục của tất cả các bước sóng với các tỉ lệ khác nhau, tạo ra một phổ liên tục Sự pha trộn hoàn hảo của tất cả các màu sắc tự nhiên sẽ hình thành ánh sáng trắng.

- Phổ của một ánh sáng cũng có thể không liên tục hay gọi là phổ vạch Ví dụ như ánh sáng của một loại đèn phóng điện.

1.1.2 Mắt và các tính năng của mắt

Mắt người là cơ quan cảm thụ ánh sáng, có khả năng chuyển đổi các kích thích quang học thành tín hiệu điện Quá trình này diễn ra không tuyến tính và có sự thay đổi theo thời gian, giúp truyền thông tin lên não để tạo ra hiện tượng nhìn.

Giác mạc và thủy tinh thể tạo thành một hệ thống quang học giúp tập trung hình ảnh lên võng mạc, nằm phía sau nhãn cầu Khác với các dụng cụ quang học, mắt người có cấu trúc mềm mại, cho phép thủy tinh thể điều chỉnh và tiêu hình ảnh mà nó nhận được.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông ảnh hưởng đến cách hình ảnh được hình thành trên võng mạc Hiện tượng điều tiết xảy ra khi ánh sáng kích thích các tế bào quang điện ở phía sau mắt, nơi có các tế bào thần kinh liên kết với não qua thần kinh thị giác Có hai loại tế bào thần kinh thị giác: tế bào hình nón và tế bào hình que, mỗi loại có độ nhạy cảm ánh sáng khác nhau, góp phần vào quá trình nhận diện hình ảnh.

Tế bào hình nón, với khoảng 7 triệu tế bào, chủ yếu tập trung ở vùng giữa võng mạc và hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng cao, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng tri giác màu sắc.

Tế bào hình que, với khoảng 120 triệu tế bào, chiếm phần lớn võng mạc và có khả năng hoạt động trong điều kiện ánh sáng thấp, chỉ truyền tải tri giác màu đen và trắng Độ nhạy của mắt đối với bức xạ phụ thuộc vào bước sóng, và quá trình chuyển đổi giữa nhìn ban đêm và nhìn ban ngày không diễn ra ngay lập tức, mà cần thời gian để thích ứng Hiện tượng này được gọi là thích ứng sáng khi chuyển từ tối sang sáng, và thích ứng tối khi ngược lại Thích ứng sáng diễn ra nhanh hơn thích ứng tối, đóng vai trò quan trọng trong ánh sáng tự nhiên và nhân tạo.

1.1.3 Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng a Sự cần thiết của các đơn vị mới

Tất cả các nguồn sáng chuyển đổi năng lượng thành ba hiệu ứng chính: hóa, nhiệt và điện từ Bức xạ ánh sáng chỉ chiếm một phần nhỏ trong bức xạ điện từ, do đó chỉ mang lại một phần công suất của nguồn sáng Các thí nghiệm cho thấy rằng mặc dù năng lượng giống nhau, bức xạ ở các bước sóng khác nhau lại có tác động khác nhau đến mắt người Vì vậy, cần hiệu chỉnh đơn vị đo theo độ nhạy quang phổ của mắt, với quang thông được đo bằng lumen (lm).

Quang thông là khái niệm đầu tiên của con người liên quan đến các nguồn sáng, nhưng nó không chỉ rõ sự phân bố ánh sáng trong các vùng khác nhau của không gian chiếu sáng và cũng không thể đo lường được.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông đã được phát triển dựa trên các nguyên tắc do nhà vật lý Lambert vào thế kỷ 18 đưa ra, đặt nền tảng cho phép đo ánh sáng dựa trên quang học, hình học và sinh lý học.

Bức xạ ánh sáng từ một nguồn được đánh giá bằng năng lượng bức xạ, đo bằng đơn vị oát Oát là một đơn vị vật lý thuần túy, thể hiện thông lượng năng lượng mà nguồn phát ra trong một giây theo mọi hướng Nếu W() là phân bố phổ năng lượng của nguồn, thì năng lượng bức xạ được tính toán dựa trên thông lượng này.

Thông lượng năng lượng theo phổ nhìn thấy =  W() d().

Người ta dùng khái niệm quang thông biểu thị đơn vị đo độ nhậy của mắt người.

Trong đó V() là hệ số độ nhậy cảm tương đối và người ta dùng một đơn vị mới gọi là lumen (lm). c Góc khối  , Stêradian- St

Góc khối là một khái niệm trong không gian tương tự như các góc phẳng trong mặt phẳng Nó đại diện cho góc không gian cho phép chúng ta quan sát diện tích S trên bề mặt của một hình cầu từ tâm O của hình cầu đó.

Góc khối được định nghĩa là tỉ số giữa diện tích S trên bề mặt của một mặt cầu và bình phương bán kính R của mặt cầu đó Đơn vị đo lường của góc khối là Stêradian (St).

Một Steradian là góc khối hình nón có diện tích bề mặt 1m² trong hình cầu bán kính 1m Cường độ sáng I, đo bằng candela (cd), là đại lượng mới nhất được đưa vào hệ đơn vị S.I, hợp lý hóa từ khái niệm quang thông Trong trường hợp tổng quát, một nguồn sáng không luôn phát ra ánh sáng đồng đều trong không gian.

Định luật Lambert

Định luật Lambert được áp dụng cho các bề mặt phản xạ hoặc xuyên sáng khuếch tán hoàn toàn, thiết lập mối quan hệ giữa độ rọi E mà bề mặt nhận được và độ chói của bề mặt đó thông qua hệ số phản xạ  hoặc hệ số xuyên sáng .

Khuếch tán tuyến tính thường xuất hiện trên các bề mặt bằng vật liệu mịn, truyền ánh sáng theo mọi hướng, chẳng hạn như từ giấy sơn mờ hoặc các vật liệu xây dựng Độ chói L của S là không đổi, với chỉ số khuếch tán và đường bao của các véc tơ cường độ sáng tạo thành một hình cầu tiếp tuyến với S, có đường kính L.S.

Mặt S nhận quang thông ES và phản xạ quang thông ES Chúng ta xem xét một hình nón với góc khối d, là phần không gian giữa hai hình nón có góc đỉnh 2 và 2(+d) Trên nửa hình cầu bán kính R với tâm O, diện tích S, mặt bị chắn bởi d tạo thành một vành tròn có bán kính trong R.sin và chiều rộng R.tgd, xấp xỉ R.d Diện tích này gần bằng 2.Rsin.Rd.

Quang thông phản xạ do mặt S là tổng ở bán cầu trên của các nguyên tố d phát trong góc khôi d, d =I.d và I=L.S.cos.

Tương tự ta có định luật Lambert đối với bề mặt xuyên sáng khuéch tán hoàn toàn: L. = .E.

Nếu gọi M là tỉ số quang thông phát bởi nguyên tố S thì khi đó định luật Lambert được tổng quát hoá là: M = L..

Tri giác, nhìn thấy, độ tương phản

Độ nhạy của mắt với sự tương phản là khả năng phân biệt sự chênh lệch tương đối giữa hai độ chói của các vật cạnh nhau.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông cần chú trọng đến độ chói của vật thể (Lo) so với nền (Lf) Tỉ lệ giữa độ chói của vật và nền là yếu tố quan trọng trong việc tạo ra môi trường học tập hiệu quả và thoải mái cho học sinh.

L f ( Gọi là hệ số tương phản) Biểu thức này cho thấy rằng một vật sáng được đặt trên nền tối có C > 0 và (0 70: Sử dụng thông thường ở đâu có sự thể hiện màu không quan trọng.

Ra > 85: Thích hợp cho ứng dụng trong nhà ở và công nghiệp đặc biệt Tính ba màu: Khi đặt các điểm có hai hoặc ba màu gần nhau trên giấy trắng, mắt sẽ cảm nhận được sự pha trộn của các màu đơn sắc, giúp khôi phục cảm giác màu sắc với bước sóng chính giữa các màu thành phần.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông Bằng cách lựa chọn ba màu sơ cấp, đảm bảo rằng sự kết hợp của hai màu trong số đó không tạo ra màu thứ ba Hai trong ba màu này nằm ở đầu phổ nhìn thấy, giúp nhận diện tất cả các màu sắc mong muốn.

Năm 1931 Uỷ ban quốc tế về chiếu sáng(C.I.E) đã xác định các màu này bằng hệ thống R.G.B.

G (Green – xanh lá cây) 546 nm.

B (Blue – xanh da trời) 436 nm.

Các ánh sáng có cùng sắc thái gọi là đồng màu Độ chói của một hỗn hợp màu là tổng độ chói của các màu thành phần.

Chiếu sáng tự nhiên

Mặt trời là nguồn sáng tự nhiên chính, liên tục phát ra ánh sáng xuống Trái Đất Dựa vào cường độ và thời gian chiếu sáng, ánh sáng được chia thành ba loại: ánh sáng ban ngày, ánh sáng hoàng hôn và ánh sáng ban đêm.

Khi bầu trời có mây hoặc không, ánh sáng tự nhiên được chia thành ba loại: ánh sáng trực tiếp (Ett), ánh sáng khuếch tán (Ekt) và ánh sáng phản xạ (Ep) từ mặt đất và các bề mặt xung quanh Tổng độ rọi trên bất kỳ bề mặt nào ngoài trời nơi có ánh sáng quang đãng được xác định bởi sự kết hợp của các loại ánh sáng này.

Khi năng lượng bức xạ xuyên qua khí quyển, một phần được truyền xuống mặt đất tạo ra độ rọi trực tiếp, trong khi phần lớn năng lượng bị hấp thu và phản xạ nhiều lần giữa các hạt lơ lửng trong khí quyển, dẫn đến hiện tượng ánh sáng khuếch tán Ánh sáng với các bước sóng khác nhau sẽ bị khí quyển hấp thu và phản xạ một cách khác biệt.

1.6.2 Ánh sáng trực tiếp của mặt trời

Mặt trời, với đường kính 695.000 km, nằm cách trái đất trung bình 149,5 triệu km và có nhiệt độ lên tới 6.000 độ C Nó không ngừng phát ra năng lượng vào không gian, nhưng chỉ khoảng 1/2 tỷ năng lượng bức xạ của mặt trời được truyền xuống trái đất Quang phổ bức xạ của mặt trời chứa đựng nhiều thông tin quan trọng về nguồn năng lượng này.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông bao gồm nhiều loại bức xạ, từ bức xạ tử ngoại đến bức xạ hồng ngoại Năng lượng trong quang phổ bức xạ được phân bố không đồng đều, trong đó bức xạ mặt trời nổi bật với khả năng phát ra ánh sáng liên tục.

1.6.3 Ánh sáng khuếch tán của bầu trời Ánh sáng khuếch tán của bầu trời là do sự phản xạ nhiều lần những tia sáng mặt trời trong hơi nước, bụi và các hạt huyền phù khác nhau trong khí quyển Do đó đặc tính lượng có ảnh hưởng lớn tới độ rọi của ánh sáng khuếch tán của bầu trời. Độ trong suốt của khí quyển ánh sáng ảnh hưởng tới độ rọi khuếch tán. Ánh sáng phản xạ qua lại giữa vòm trời và mặt đất, ánh sáng phản xạ từ các lớp phủ khác nhau trên bề mặt đất làm tăng độ rọi ngoài nhà Năng lượng này tỉ lệ thuận với hệ số phản xạ của các lớp phủ trên mặt đất.

1.6.4 Sự phân bố độ chói của bầu trời

Độ chói của bầu trời không đồng đều, với sự phân bố ảnh hưởng lớn đến độ rọi cả trong và ngoài nhà, bất chấp vị trí của mặt trời Đặc biệt, độ chói đạt cực đại ở đỉnh đầu và giảm dần khi xuống gần chân trời.

Sự phân bố độ chói của bầu trời bị ảnh hưởng bởi lượng mây và đặc tính của chúng Khi mặt trời ở độ cao xác định, độ chói của bầu trời còn phụ thuộc vào vị trí của mảng trời nhìn thấy qua cửa lấy ánh sáng.

1.6.5 Yêu cầu của chiếu sáng tự nhiên

Kết quả chiếu sáng phòng bằng ánh sáng tự nhiên được xác định qua độ rọi tại các vị trí khác nhau trên bề mặt làm việc Tuy nhiên, độ rọi tự nhiên trong nhà sẽ thay đổi theo sự biến động của độ rọi bên ngoài.

Khi sử dụng ánh sáng tự nhiên cho các phòng, yêu cầu chung là tạo ra môi trường sáng thuận lợi cho các hoạt động của con người Tiện nghi môi trường sáng cần được đánh giá dựa trên cả chất lượng và số lượng ánh sáng.

Để đạt được chất lượng công việc tốt, cần đảm bảo độ rọi ánh sáng yêu cầu, đồng thời phân bổ ánh sáng đều trên toàn bộ diện tích làm việc.

Chất lượng môi trường sáng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ sự chói loà và tối ưu hóa phân bố không gian cũng như hướng ánh sáng Để đạt được môi trường ánh sáng lý tưởng, cần chú ý đến tỷ lệ độ chói nội thất và đảm bảo sự thích ứng tốt của mắt.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông

Chiếu sáng nhân tạo

Từ xa xưa, con người đã tìm kiếm các nguồn sáng nhân tạo để thay thế ánh sáng mặt trời Sự phát triển của nhân loại luôn gắn liền với tiến bộ trong việc tạo ra nguồn sáng, phản ánh nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày.

Lịch sử chiếu sáng nhân tạo chia thành hai giai đoạn: Trước khi có đèn điện và sau khi có đèn điện.

Trước khi có đèn điện, con người đã sử dụng bếp lửa, nến và đèn dầu để chiếu sáng ban đêm Tuy nhiên, những nguồn sáng này thường có ánh sáng yếu và hiệu suất thấp.

Vào năm 1879, nhà bác học người Mỹ Thomas Edison đã phát minh ra bóng đèn điện đầu tiên với tóc đèn bằng sợi carbon, có nhiệt độ nóng chảy lên đến 3900 K Tuy nhiên, nhiệt độ thực tế của bóng đèn chỉ đạt 2100 K và tuổi thọ của nó khoảng 45 giờ.

Năm 1895 chế tạo được bóng đèn với tóc kim loại osmium, nhiệt độ nóng chảy và bốc hơi 2971 0 C, cháy sáng hơn.

Vào năm 1908, Siemence đã phát minh ra bóng đèn tóc phát sáng sử dụng sợi hợp kim Tungses – Nickel với cấu trúc tinh thể, mang lại độ sáng vượt trội nhưng có tuổi thọ ngắn hơn so với các loại đèn trước đó.

Vào năm 1973, phương pháp luyện Tungstes đã được phát hiện, cho phép kéo thành sợi không có cấu trúc tinh thể, từ đó kéo dài tuổi thọ của đèn Để giảm tốc độ bốc hơi và tiêu hao nhiệt lượng, thiết kế của bóng đèn được uốn thành dạng lò xo.

Tóc đèn và hỗn hợp khí trơ đã được cải tiến liên tục để nâng cao hiệu suất phát sáng và chất lượng ánh sáng Hiện nay, các loại đèn như đèn tóc phát sáng chu kỳ Halogen và chu kỳ Vonfram – Iôt đã được phát triển Đến thập niên 30 của thế kỷ 20, đèn huỳnh quang ra đời, ứng dụng hiện tượng phóng điện trong môi trường áp suất thấp, cho hiệu suất phát quang cao và khả năng tạo ra quang phổ đa dạng Gần đây, các nguồn sáng mới như đèn thuỷ ngân cao áp và đèn xenon xuất hiện, mang lại hiệu suất phát quang cao hơn, tuổi thọ dài hơn, tiêu thụ điện năng ít hơn và chất lượng ánh sáng tốt hơn.

Những phát minh và tiến bộ vượt bậc đã tạo ra một kỷ nguyên văn minh mới cho nhân loại Hiện nay, đèn điện trở thành nguồn chiếu sáng chủ yếu vào ban đêm trên toàn cầu, là thiết bị quen thuộc và thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày.

Thiết kế chiếu sáng cho trường trung học phổ thông bao gồm hai thành phần chính: bóng đèn và vỏ đèn Bóng đèn đóng vai trò là nguồn phát sáng, trong khi vỏ đèn có chức năng hướng ánh sáng vào không gian sử dụng, đồng thời tạo nên vẻ đẹp cho sản phẩm.

1.7.1 Phân loại nguồn sáng a Nguồn điểm.

Khi khoảng cách từ nguồn sáng đến mặt làm việc lớn hơn nhiều so với kích thước của nguồn sáng, nguồn sáng có thể được coi là nguồn điểm Đối với tất cả các loại nguồn sáng, nếu kích thước của nó nhỏ hơn 0,2 lần khoảng cách chiếu sáng, thì cũng có thể xem như là nguồn điểm.

Tương quan giữa nguồn O và điểm rọi sáng A trên mặt làm việc có thể xác định bằng 3 toạ độ Hp,  và C hoặc Hp, c, d

Hp: Chiều cao treo đèn tính từ mặt làm việc.

, C, c, d: Góc toạ độ của phương cường độ sáng I,c tới điểm A.

Khi nguồn sáng treo gần bề mặt làm việc, khoảng cách Hp gần bằng kích thước của nguồn sáng, cần sử dụng đường đẳng lux trên mặt phẳng nằm ngang hoặc mặt phẳng thẳng đứng thay vì đường cong cường độ sáng Iα trên mặt phẳng dọc trục đèn.

Khi chiếu sáng tại chỗ, tương quan giữa nguồn O với điểm rọi sáng A hoàn toàn xác định bằng toạ độ Hp và d = O 1 A b Nguồn đường

Thiết kế chiếu sáng cho trường trung học phổ thông Nguồn sáng nên được bố trí thành dãy dài hoặc liên tục, hoặc cách quãng Phương án phổ biến là sử dụng đèn huỳnh quang hoặc panel phát sáng Chiều dài của dãy ánh sáng cần tương đương với khoảng cách từ nguồn sáng đến mặt làm việc để đảm bảo hiệu quả chiếu sáng.

Phân bố quang thông của nguồn đường được đặc trưng bởi độ cong cường độ sáng trên chiều dài 1m, thể hiện trên mặt phẳng dọc và ngang Tương quan giữa nguồn sáng và điểm rọi A được xác định hoàn toàn thông qua 3 tọa độ Hp và 2 góc α, γ Nguồn sáng này thuộc loại nguồn mặt.

Trần phát sáng và cửa sổ phát sáng bao gồm nhiều panel phát sáng, với kích thước các cạnh tương đương khoảng cách chiếu sáng Đặc điểm nổi bật của nguồn sáng này là khả năng phát sáng đồng đều với độ chói phân bố trên bề mặt phản xạ và trong không gian xung quanh.

Mặt phát sáng với độ chói phân bố đều sử dụng ngày càng rộng rãi trong các công trình công cộng.

Dụng cụ chiếu sáng

Trong lịch sử phát triển loài người luôn khám phá tìm tòi các nguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng tự nhiên

Lịch sử chiếu sáng chia thành hai giai đoạn:

 Giai đoạn đầu trước khi có đèn điện con người đã phát khám phá ra và biết dùng mặt trời, lửa sau đó là nến để chiếu sáng

 Giai đoạn hai sự phát triển của các loại đèn

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông là một bước tiến quan trọng, giúp nâng cao chất lượng giáo dục Việc áp dụng công nghệ chiếu sáng hiện đại không chỉ cải thiện môi trường học tập mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh và giáo viên Đèn điện, được coi là một trong những phát minh vĩ đại nhất của nhân loại, đã thay đổi cách chúng ta tương tác và học tập trong không gian trường học.

Vào ngày 19 tháng 10 năm 1879, nhà bác học Thomas Edison đã phát minh ra bóng đèn sợi đốt, mặc dù sản phẩm này có tuổi thọ chỉ 40 giờ và hiệu suất phát quang đạt 1,6 lm/W với tóc bóng đèn làm bằng cacbon Dù vậy, đây vẫn được coi là một trong những phát minh vĩ đại trong lịch sử công nghệ.

- 1930 đèn cao áp thuỷ ngân ra đời đánh dấu sự thay đổi từ sợi đốt sang phóng điện

- 1938 đèn hồ quang ra đời

- 1958 phát minh ra đèn sợi đốt halogen

- 1960 phát minh ra đèn Mlatahali

- 1962 Phát minh đèn cao áp natri

Năm 1992, đèn compact được phát minh và chất lượng của các loại đèn không chỉ được đánh giá qua chỉ số màu và nhiệt độ màu, mà còn bởi các thông số khác.

Là thông số đánh giá tính hiệu quả của nguồn sáng là tỉ số phát ra quang thông với điện năng tiêu thụ

Tuổi thọ của bóng đèn được xác định bởi mức độ suy giảm quang thông trong quá trình sử dụng, mặc dù các hãng khác nhau có thể đưa ra những định nghĩa khác nhau về vấn đề này.

Các phát minh hiện đại ngày càng nâng cao chất lượng, hiệu suất, tuổi thọ và màu sắc của bóng đèn Dựa trên những đặc điểm và bản chất của chúng, bóng đèn có thể được phân loại thành nhiều loại thông dụng khác nhau.

Hình 1.1 Phân loại bóng đèn

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO CÔNG TRÌNH TRƯỜNG HỌC

Giới thiệu về công trình

Trường trung học phổ thông của chúng tôi được trang bị đầy đủ phòng học, khu vực thực hành, thí nghiệm, hành chính và các công trình phụ trợ, đáp ứng mọi nhu cầu học tập và sinh hoạt của giáo viên và học sinh.

Hình 2 1 Sơ đồ trường trung học phổ thông

Trường trung học phổ thông Ngô Gia Tự tọa lạc tại huyện EAKAR, tỉnh Đắk Lắk, với vị trí thuận lợi trên trục đường chính của huyện Ngôi trường có không gian rộng rãi, gần gũi với khu vực dân cư đông đúc, tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh và phụ huynh.

- Gồm 4 khu chính : Khu A , Khu B , khu hành chính và khu nhà đa năng

• mỗi tầng gồm 8 phòng học ,

• mỗi phòng có khô gian rộng 60m2

+ Khu B: gồm 3 tầng và một dãy công trình phụ nằm đối xứng

• tầng 1 gồm 7 phòng học và 1 phòng thư viện

• tầng 2 gồm 7 phòng học và 1 phòng thiết bị

• tầng 3 gồm 4 phòng học, 2 phòng thí nghiệm và 2 phòng máy tính

• 1 nhà vệ sinh nữ + Khu hành chính: gồm 1 tầng

• 1 nhà giữ xe giáo viên

• 1 nhà vệ sinh giáo viên nam

• 1 nhà vệ sinh giáo viên nữ + Khu nhà đa năng: gồm 1 tầng

• 2 nhà vệ sinh đa năng

Các phòng học được trang bị đầy đủ thiết bị hiện đại như đèn huỳnh quang, quạt trần, máy chiếu, điều hòa, ổ cắm điện, quạt thông gió và aptomat, đảm bảo đáp ứng nhu cầu và mục đích sử dụng hiệu quả.

Phần mềm thiết kế chiêu sáng DiaLux

DiaLux là phần mềm được phát triển bởi hãng Dial GmbH của Đức, chuyên dụng cho việc tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng cho cả không gian trong nhà và ngoài trời Phần mềm này nổi bật với giao diện 3D trực quan, giúp người dùng dễ dàng hình dung và tối ưu hóa các giải pháp chiếu sáng.

Phần mềm này nổi bật với khả năng cung cấp nhiều lựa chọn bộ đèn đa dạng, không chỉ giới hạn ở các sản phẩm của hãng Osram mà còn hỗ trợ nhiều cơ sở dữ liệu từ các thương hiệu nổi tiếng khác trên toàn cầu như Philips, Erco, Thorn, và Meyer.

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông thậm

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông chí là của Rạng Đông hay Điện Quang của Việt Nam.

2.2.2 Thực hiện mô phỏng chiếu sáng trên Dialux

Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng trên phần mềm DiaLux như sau:

Hình 2 3 Chọn thông số chiều dài,rộng,cao cho phòng

Hình 2 2 Khởi động chương trình DiaLux Evo

Hình 2 4 Chọn hệ số phản xạ của phòng(trần,tường và sàn)

- Lựa chọn database của đèn:

Hình 2 5: Lựa chọn loại đèn

Ta chọn đèn của hãng philips

- Chọn tính chất phòng và độ rọi yêu cầu:

Hình 2 6: Chọn độ rọi yêu cầu Ở đây ta chọn độ rọi cho phòng là >= 250lux

Hình 2 7: Sơ đồ bố trí đèn

Hình 2 8: Biểu đồ phân bố quang thông và kết quả tính toán

Thiết kế chiếu sáng công trình trường học

Bảng 2 1 Thông số và yêu cầu thiết kế chiếu sáng

Khu Tầng Phòng Diện tích

Hệ số phản xạ tường, trần, sàn Eyc (lux) T (K)

Phòng máy tính 1 - 2 Phòng thí nghiệm 1 - 2 Nhà vệ sinh nam – nữ

1 trưởng và hiệu phó Phòng bộ môn 1- 4 10 3,6 0,7:0,45:0,25 300 80-90

Nhà vệ sinh giáo viên nam – nữ 15 3,6 0,7:0,45:0,25 300 40-60

Nhà vệ sinh kho đa năng

2.3.1 CHỌN ĐÈN VÀ SỐ LƯỢNG ĐÈN CHO PHÒNG HỌC a Đăc điểm, yêu cầu chiếu sáng

Phòng học đóng vai trò quan trọng trong giảng đường, là nơi sinh viên học tập, thảo luận và giao tiếp với giảng viên Do đó, thiết kế hệ thống chiếu sáng hợp lý là cần thiết để đảm bảo không gian học tập luôn được sáng sủa và thoải mái.

Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra một phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các chi tiết kỹ thuật được thực hiện chính xác, đồng thời đáp ứng nhu cầu về tiện nghi ánh sáng và tính thẩm mỹ trong không gian thiết kế.

 Chọn độ rọi yêu cầu

Độ rọi là tiêu chuẩn quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng nội thất Tùy thuộc vào nội dung và hoạt động của phòng học, mức độ rọi sẽ được xác định phù hợp.

- Độ rọi E yêu cầu = 300 Lux

Bề mặt làm việc: 0,8 m Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc: 2,8m Chiều cao treo đèn h

GVHD: Ngô Đức Kiên 45 chiều cao mặt làm việc 0,8m

◌ Diện tích: S= ab= 106= 60 () b) Phương án chiếu sáng

Bảng 2 2 Thông số đèn mô phỏng cho phòng học

Phương án 1 2 3 Đội rọi yêu cầu(lx) 300 300 300

Công suất(w) 58 w 58 w 58 w Đội rọi trung bình(lx) 449 305 403

Hình 2 9 mô phỏng phòng học 3D

Hình 2 10 Mô phỏng độ rọi phòng học phương án 1

Hình 2 11 Mô phỏng độ rọi phương án 2 phòng học

Hình 2 12 Mô phỏng độ rọi phương án 3 phòng học

Kết luận : chọn phương án 2

- Gồm 6 bộ đèn TCW060 2xTL-D58W HF

Phương án 2 nổi bật với độ đồng đều của độ rọi tốt hơn so với phương án 1 và phương án 3, đồng thời màu sắc của đèn cũng rất phù hợp với không gian phòng học, đảm bảo khả năng chiếu sáng hiệu quả.

+ Số lượng đèn vừa phải, giúp thi công và sửa chữa dễ dàng và thuận lợi

- + Tổng công suất của số đèn trong phương án 3 tiêu thụ là vừa phải, trong 3 phương án thì ở mức trung bình.

2.3.2 CHỌN ĐÈN VÀ SỐ LƯỢNG ĐÈN CHO PHÒNG MÁY TÍNH a) Đặc điểm, yêu cầu chiếu sáng

Phòng máy tính là không gian quan trọng cho học sinh và giáo viên trong việc sử dụng thiết bị điện tử phục vụ cho các môn học Do đó, thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp là cần thiết để đảm bảo đủ ánh sáng cho phòng máy tính, giúp nâng cao hiệu quả học tập và giảng dạy.

Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra một phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các chi tiết kỹ thuật và đáp ứng nhu cầu về tiện nghi ánh sáng cũng như thẩm mỹ trong không gian thiết kế.

Độ rọi là tiêu chuẩn quan trọng hàng đầu trong thiết kế chiếu sáng nội thất Đối với phòng máy tính, mức độ rọi cần thiết được xác định dựa trên nội dung và hoạt động của không gian này.

- Diện tích: S= ab= 106= 60 () b) Phương án chiếu sáng

Bảng 2 3 Thông số đèn mô phỏng cho phòng máy tính

Công suất(w) 58 w 58 w 58 w Đội rọi trung bình(lx) 406 325 276

Hình 2 13 Mô phỏng phòng máy tính 3D

Hình 2 14 Mô phỏng chiếu sáng phòng máy tính phương án 1

Kết luận: Dựa trên mô phỏng chiếu sáng của ba phương án, cùng với độ rọi đáp ứng theo yêu cầu, phương án phù hợp nhất là phương án 2.

Gồm 12 bộ đèn Philips TCW060 1XTL-58W HF

Phương án 2 mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm độ đồng đều của độ rọi tốt hơn so với phương án 1 và 3 Độ rọi đạt chuẩn 325/300 lux, đảm bảo chiếu sáng hiệu quả mà không gây khó chịu cho người sử dụng Ngoài ra, số lượng đèn được bố trí hợp lý và đồng đều trên nhiều khu vực, tạo nên sự gọn gàng và tính thẩm mỹ cao.

+ Công suất tiêu thụ ở mức vừa phải trong một không gian rộng

2.3.3 CHỌN ĐÈN VÀ SỐ LƯỢNG ĐÈN CHO PHÒNG THƯ VIỆN a) Đặc điểm, yêu cầu chiếu sáng

Phòng thư viện là không gian quan trọng cho việc lưu trữ tài liệu học tập và là nơi lý tưởng cho học sinh tự học và mở rộng kiến thức Do đó, việc thiết kế hệ thống chiếu sáng hợp lý là rất cần thiết để đảm bảo ánh sáng đầy đủ cho khu vực máy tính trong phòng thư viện.

Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra sự phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các chi tiết kỹ thuật được thực hiện chính xác, đồng thời đáp ứng nhu cầu về tiện nghi ánh sáng và tính thẩm mỹ trong không gian thiết kế.

Độ rọi là tiêu chuẩn quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng nội thất, đặc biệt là cho không gian thư viện Tùy thuộc vào nội dung và hoạt động diễn ra trong phòng thư viện, mức độ rọi được xác định để đảm bảo ánh sáng phù hợp và hiệu quả.

- Diện tích: S= ab= 1610= 160 () b) Phương án chiếu sáng

Bảng 2 4 Thông số đèn mô phỏng cho phòng thư viện

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông Đội rọi trung bình(lx) 394 303 228

Hình 2 17 Mô phỏng phòng thư viện 3D

Hình 2 18 Mô phỏng chiếu sáng phòng thư viện phương án 1

Kết luận : chọn phương án 2

- Gồm 12 bộ đèn TCW060 2xTL-D58W HF

Phương án 2 nổi bật với độ đồng đều của độ rọi tốt hơn cả phương án 1 và 3, đồng thời màu sắc đèn phù hợp với không gian thư viện, mang lại độ chiếu sáng tối ưu Số lượng đèn hợp lý và vị trí lắp đặt đồng đều ở ba khu vực giúp việc thi công và sửa chữa trở nên dễ dàng và thuận lợi.

+ Tổng công suất cũng không quá cao

2.3.4 CHỌN ĐÈN VÀ SỐ LƯỢNG ĐÈN CHO PHÒNG THÍ NGHIỆM a) Đặc điểm, yêu cầu chiếu sáng

Phòng thí nghiệm là không gian quan trọng cho học sinh và giáo viên thực hiện thí nghiệm, kết hợp lý thuyết và thực hành Do đó, việc thiết kế hệ thống chiếu sáng là cần thiết để tạo ra mức độ ánh sáng hài hòa, giúp việc học tập và thí nghiệm diễn ra dễ chịu và hiệu quả.

Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra một phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các chi tiết kỹ thuật, đồng thời đáp ứng nhu cầu về tiện nghi ánh sáng và thẩm mỹ trong không gian thiết kế.

TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TRÌNH , CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ DÂY DẪN, CÁP DẪN

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ DÂY DẪN, CÁP DẪN

TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÔNG TRÌNH

Phân loại phụ tải

Hình 3 1 sơ đồ phân loại thụ tải

Tủ điện phòng Điều hòa Chiếu sáng Quạt trần

Máy chiếuPhụ tải khác

Hình 3 2 sơ đồ cấp điện cho trường học

Phương pháp tính toán phụ tải

Trong các tòa nhà với nhiều khu vực và phòng chức năng khác nhau, phụ tải có những đặc điểm riêng biệt Do đó, trong đồ án này, tôi lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán dựa trên hệ số nhu cầu và công suất đặt của thiết bị Phương pháp này tuân theo tiêu chuẩn cấp điện TCVN 9206:2012.

Ptt: Công suất tính toán. knc: hệ số nhu cầu.

Pdi: công suất đặt của thiết bị.

Q tt =P tt tan φ (kVA) Với được xác định theo công thức:

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông cos φ=

Áp dụng phương pháp tính toán phụ tải

Bảng 3 1 Bảng kết quả tính toán phụ tải

Khu A Thiết bị Số lượng

Tổng công suất các thiết bị của 24 phòng học trong khu A : 53,112 kW

Khu B Thiết bị Số lượng

Nhà vệ sinh nam Đèn LED âm trần 14 22.5 0,6 189 0,225 kW

Nhà vệ sinh nữ Đèn LED âm trần

Tổng công suất các thiết bị của khu B : 61,535 kW

Khu hành chính Thiết bị Số lượng

Phòng hiệu trưởng Điều hòa 1 100

Philips CR444B1XLED4 8/940 AC-MLO

Phòng hiệu phó Điều hòa 1 100

0 600 Ổ cắm điện 4 400 960 đoàn Điều hòa 1 100

Nhà vệ sinh giáo viên nam đèn 4 22.5 0,6 54

Nhà vệ sinh giáo viên nữ đèn 6 22.5 0,6 81

Nhà giữ xe giáo viên

Philips CR444B1XLED48 /940 AC-MLO

Phòng hội đồng Điều hòa 2 1000

Philips CR444B1XLED48 /940 AC-MLO

Tổng công suất các thiết bị của khu hành chính : 12,942 kW

Khu đa năng Thiết bị Số lượng

Quạt thông gió 10 30 180 Ổ cắm điện 10 400 2400

Tổng công suất các thiết bị của khu nhà đa năng : 4,157 kW

STT Tên không gian Số lượng không gian Công suất phụ tải(kW)

Công suất đèn hành lang (kW)

Tổng công suất toàn tổ hợp 133,065

Bảng 3 2 Tổng công suất toàn bộ công trình

CHỌN MÁY BIẾN ÁP , DÂY DẪN VÀ CÁP DẪN CHO CÔNG TRÌNH 110 3.4 Máy biến áp

Yêu cầu máy biến áp phụ tải

Máy biến áp ABB nổi bật với thương hiệu và chất lượng hàng đầu trên thị trường Việt Nam và toàn cầu Sản phẩm này được chế tạo theo các tiêu chuẩn tiên tiến nhất, đáp ứng đầy đủ các quy định của ngành điện tại Việt Nam, bao gồm TC:1011/NPC và QC:8525-2015/BCT.

Lựa chọn máy biến áp

- Dựa vào công suất phụ tải của các dãy trong trường học cũng như tổng công suất toàn tổ hợp ở bảng 3.2 ( chương 3 ) ta có :

Máy biến áp ( cho toàn bộ trường học )

Từ đó, máy biến áp có công suất 250 kVA do ABB chế tạo, điện áp 22/0,4 kV được chọn để cung cấp điện cho toàn trường

Hình 3 3 Máy biến áp ABB 250kVA 22/0,4kV

Công suất (kVA) Điện áp (kV) ΔPo(W) ΔPN(W) UN(%) Kích thước(mm)

Tính toán chọn dây dẫn cho các thiết bị, chiếu sáng và cáp dẫn

3.5.1 Tính chọn dây dẫn trung áp

Bảng 3 3 Chọn chiều dài dây dẫn trung áp

Tên công trình tiêu thụ

P max Q max Đường dây trung áp

Dây dẫn chính, hay còn gọi là dây pha, cần được lựa chọn dựa trên mật độ dòng điện kinh tế và phải đảm bảo tiêu chuẩn tổn thất điện áp theo Quy phạm trang bị điện: 11TCN-18-2006.

◌ Lựa chọn dây dẫn trung áp cáp ngầm bằng phương pháp điều kiện mật độ kinh tế

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông của dòng điện

◌ Tra bảng 5 – 1 trang 70 tài liệu giáo trình mạng điện khu vực ứng với cáp bọc cách điện lõi nhôm có T max > 5000h thì mật độ kinh tế của dòng là

◌ Tiết diện dây dẫn được tính theo công thức

+ F – Tiết diện dây dẫn (mm 2 ).

+ F KT – Tiết diện kinh tế của dây dẫn (mm 2 ).

+ J KT – Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm 2 ).

Kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp và phát nóng

I sc = I max T = 6.8 (A) Chọn dây cáp nhôm trần có lõi thép, ký hiệu as25/4,17có I cp = 197(A) > I sc = 41,02(A) bảng tra sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện trang 270

Bảng 3 4 số liệu tính toán đường dây máy biến áp T1

L 0 mH/km Điện dung C 0 μF/km

Dòng điện tải cho phép (A) ở vùng nóng dưới đất I cp

Giá trị điện kháng nằm trên 1km đường dây cáp nằm trong khoảng x 0 = (0,08~0,1) (ꭥ/km)

Chọn x 0 = 0,1(ꭥ/km) cho đơn giản trong việc tính toán, ta có

Z = r.ℓ + jx 0 ℓ= R+j.X Với ℓ là chiều dài dây dẫn ℓ T1 = 22(m)

Tổ hợp vui chơi và giải trí chọn như tải sinh hoạt nên lấy Cos = 0,8  tag θ = 0,75

Q tt = P tt tag = 207,76 0.75 = 155,82(kVAr) Kiểm tra điều kiện kỹ thuật đối với điện áp đã chọn

Trong đó: 𝚫U bt tổn thất điện áp của đường dây trong trường làm việc lúc bình thường

𝚫U btcp tổn thất điện áp cho phép đường dây làm việc lúc bình thường

= = 0,0115 % < 𝚫U btcp = 5% (cáp thõa mãn yêu cầu)

3.5.2 Lựa chọn cách điện trung áp

◌ Cách điện: cách điện được chọn theo cấp điện áp của lưới điện Cách điện 24kV cho các đường dây 22kV Trên toàn tuyến sử dụng 02 loại cách điện.

Cách điện đứng là loại cách điện được làm từ gốm hoặc thuỷ tinh, bao gồm các loại như Line Post và Pine Post Các sản phẩm này phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định trong TCVN 4759-1993 và TCVN 5851-1994, cũng như các tiêu chuẩn quốc tế IEC 383, 471, 720 hoặc các tiêu chuẩn tương đương.

3.5.3 Tính chọn dây dẫn hạ áp

◌ Các thông số chính theo tiêu chuẩn DIN - VDE 0670 và TCVN hiện hành.

◌ Điện áp danh định: 0,4kV.

◌ Điện áp làm việc lớn nhất: 0,4kV.

◌ Chế độ làm việc: Trung tính trực tiếp nối đất.

◌ Nguồn điện cấp được lấy từ trụ điện hạ áp sau các trạm biến áp thiết kế.

◌ Lắp tủ điện hạ thế.

◌ Lắp mới 2 tủ điện hạ thế

◌ Bộ tủ phân phối hạ thế loại 1(Bao gồm Võ tủ+1CB 3P 200A+9CB 1P 63A + busbar).

◌ Kích thước: Xem bản vẽ chi tiết kèm theo.

Chọn máy cắt bảo vệ thiết bị

Bảng 3 5 Thiết bị tủ điện

Tủ điện Tầng Kí hiệu Tổng công suất phụ tải(kW)

Tổng công suất phụ tải(kVA)

Tủ điện khu hành chính DB3 13,2345 9,925

Tủ điện nhà đa năng DB4 4,157 3,118

Ngắn mạch có thể xảy ra giữa các dây pha, giữa pha và đất, hoặc trong hệ thống ba pha Sự cố ngắn mạch giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp sẽ dẫn đến hiện tượng ngắn mạch chạm đất.

Bảo vệ ngắn mạch thường sử dụng các thiết bị như CB đầu ra MBA, máy cắt, cầu chì hoặc FCO phía trung láp Hệ thống bảo vệ rơle, đặc biệt là rơle lỗi đất (EFR), đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Chọn dây và khí cụ bảo vệ

Trong quá trình vận hành của các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận cách điện khác có thể hoạt động trong ba chế độ chính: chế độ làm việc lâu dài, chế độ làm việc quá tải và chế độ làm việc ngắn mạch.

Chế độ làm việc lâu dài yêu cầu các khí cụ điện, sứ cách điện và bộ phận dẫn điện phải được lựa chọn đúng theo điện áp định mức để đảm bảo hoạt động tin cậy.

Chế độ làm việc quá tải xảy ra khi dòng điện qua các thiết bị điện, sứ cách điện và dây dẫn vượt quá giá trị định mức Để đảm bảo sự tin cậy của các phần tử này, cần tuân thủ các quy định về giá trị và thời gian của điện áp hay dòng điện tăng cao, không được vượt quá giới hạn cho phép.

- Chế độ làm việc ngắn mạch: trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy.

Nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt

Ngoài ra, còn chú ý đến vị trí đặt thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh mức độ ẩm ướt, mức độ ô nhiễm vv…

3.7.2 Lựa chọn máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải có khả năng đóng cắt mạch điện trong lưới điện trung áp khi đang mang tải, nhưng không thể cắt dòng điện ngắn mạch, nhiệm vụ này thuộc về aptomat tổng Thường thì máy cắt phụ tải được kết hợp với cầu chì để tạo thành bộ MCPT-ATM Việc lựa chọn máy cắt phụ tải (MCPT) dựa trên điện áp định mức và dòng điện định mức.

UdmMCPT> Udm.m (KV) IdmMCPT> Icb (A)

√ 3 22 =6,6 (A) Chọn dao cắt phu tải do ABB chế tạo, thông số dao cắt phụ tải chọn cho ở bảng

Loại MCPT U dm (KV) I dm (A) INmax(KA) IN3s(kA)

Bảng 3 6 Thông số máy cắt phụ tải

3.7.3 Lựa chọn aptomat bảo vệ MBA

Bảng 3 7 Chọn aptomat bảo vệ MBA

Tên tủ điện I tt (A) Aptomat I đm (A) I cắtN , (kA)

Aptomats tổng 240 Mitsubishi Nf250-Sv 3p

LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ APTOMAT CHO CÁC LOẠI THIẾT BỊ 116 4.1 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng

Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng của công trình

Bảng 4 1 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng cho từng đèn khu A

STT Tên đèn L (m) I tt (A) I cb (A) K I cp (A) Chọn dây

Bảng 4 2 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng tổng cho từng không gian khu A

STT Tên không gian Tên đèn Số lượng L

Bảng 4 3 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng cho từng đèn khu B

Bảng 4 4 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng tổng cho từng không gian khu B

Bảng 4 5 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng cho từng đèn khu hành chính

Bảng 4 6 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng tổng cho từng không gian khu hành chính

6 Nhà giữ xe giáo viên Philips

8 Vệ sinh giáo viên nam

9 Vệ sinh giáo viên Philips

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông nữ PSD

Bảng 4 7 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng tổng cho từng đèn khu đa năng

Bảng 4 8 Chọn dây dẫn phục vụ cho việc chiếu sáng tổng cho từng không gian khu đa năng

STT Tên không gian Tên đèn Số lượng L

3 Nhà vệ sinh đa năng

Chọn dây dẫn cho các thiết bị điện đơn lẻ

Bảng 4 9 Chọn dây dẫn cho các thiết bị đơn lẻ cho tầng khu A

STT Tên thiết bị L (m) I tt (A) I cb (A) K I cp (A) Chọn dây

Bảng 4 10 Chọn dây dẫn cho các thiết bị đơn lẻ cho tầng khu B

Bảng 4 11 Chọn dây dẫn cho các thiết bị đơn lẻ cho khu hành chính

6 Quạt thông gió 4 0,0375 6 0,792 7,58 Cu/PVC

Bảng 4 12 Chọn dây dẫn cho các thiết bị đơn lẻ cho khu nhà đa năng

Chọn dây dẫn cho tổng các thiết bị điện

4.3.1 Máy điều hòa cho cả công trình

Bảng 4 13 Chọn dây dẫn cho máy điều hòa cả công trình khu A

STT Tên thiết bị Số lượng thiết bị

L (m) I tt (A) I cb (A) K I cp (A) Chọn dây

1 Điều hòa phòng học 2 20 2,5 6 0,792 7,58 Cu/PVC

Bảng 4 14 Chọn dây dẫn cho máy điều hòa cả công trình khu B

STT Tên thiết bị Số L (m) I tt (A) I cb (A) K I cp (A) Chọn dây

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông lượng thiết bị

1 Điều hòa phòng học 2 20 2,5 6 0,792 7,58 Cu/PVC

2 Điều hòa thư viện 2 20 2,5 6 0,792 7,58 Cu/PVC

3 Điều hòa phòng máy tính

4 Điều hòa phòng thí nghiệm

Bảng 4 15 Chọn dây dẫn cho máy điều hòa cả công trình khu hành chính

TT Tên thiết bị Số lượng thiết bị

1 Điều hòa phòng hiệu trưởng

2 Điều hòa phòng hiệu phó

3 Điều hòa phòng bộ môn

4 Điều hòa phòng hội đồng

5 Điều hòa phòng chờ GV

6 Điều hòa phòng y tế 1 10 1,25 6 0,792 7,58 Cu/PVC

7 Điều hòa phòng đoàn đội

4.3.2 Chọn dây dẫn cho tổng các thiết bị điện còn lại

Bảng 4 16 Chọn dây dẫn cho các thiết bị khác tại khu A

Bảng 4 17 Chọn dây dẫn cho các thiết bị khác tại khu B

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông phòng máy tính

7 Quạt trần phòng máy tính

8 Máy tính phòng máy tính

9 Ô cắm điện phòng máy tính

10 Quạt trần phòng thí nghiệm

11 Ô cắm điện phòng thí nghiệm

Bảng 4 18 Chọn dây dẫn cho các thiết bị khác tại khu hành chính

1 Quạt trần phòng hiệu trưởng

2 Máy tính phòng hiệu trưởng

3 Ô cắm điện phòng hiệu trưởng

4 Quạt trần phòng hiệu phó

5 Máy tính phòng hiệu phó

6 Ô cắm điện phòng hiệu phó

7 Quạt trần phòng bộ môn

8 Ô cắm điện phòng bộ môn

9 Quạt trần phòng hội đồng

Máy chiếu phòng hội đồng

11 Ô cắm điện phòng hội đồng

12 Quạt trần phòng chờ GV

13 Ô cắm điện phòng chờ GV

Quạt thông gió nhà vệ sinh giáo viên nam

16 Quạt thông gió 1 4 0,0375 6 0,792 7,58 Cu/PVC

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông nhà vệ sinh giáo viên nam

17 Quạt trần phòng đoàn đội

18 Máy tính phòng đoàn đội

19 Ô cắm điện phòng đoàn đội

Bảng 4 19 Chọn dây dẫn cho các thiết bị khác tại khu đa năng

Quạt thông gió nhà đa năng

2 Ô cắm điện nhà đa năng

Chọn aptomat cho các thiết bị đơn lẻ

Bảng 4 20 Chọn aptomat cho các thiết bị đơn lẻ khu A

STT Tên thiết bị I tt (A) Aptomat U emax

Bảng 4 21 Chọn aptomat cho các thiết bị đơn lẻ khu B

1 Quạt thông gió 0,0375 LS BKN-1P 6A 400 6 6

1 Quạt treo tường 0,813 LS BKN-1P 6A 400 6 6

Bảng 4 22 Chọn aptomat cho các thiết bị đơn lẻ khu hành chính

10 Quạt thông gió 0,0375 LS BKN-1P 6A 400 6 6

Bảng 4 23 Chọn aptomat cho các thiết bị đơn lẻ khu đa năng

Chọn aptomat cho tổng các thiết bị

4.5.1 Máy điều hòa cho cả tòa nhà

Bảng 4 24 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị máy điều hòa cho cả tòa nhà cho 1 tầng của khu A

I tt (A) Aptomat U emax (V) I đm (A) I cu (kA)

Bảng 4 25 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị máy điều hòa cho cả tòa nhà cho 1 tầng của khu B

8 Điều hòa phòng máy tính

9 Điều hòa phòng thí nghiệm

Bảng 4 26 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị máy điều hòa cho cả tòa nhà cho 1 tầng của khu hành chính

1 Điều hòa phòng hiệu trưởng

2 Điều hòa phòng hiệu phó

3 Điều hòa phòng bộ môn 1

7 Điều hòa phòng hội đồng

8 Điều hòa phòng chờ GV

9 Điều hòa phòng y tế 1 1,25 ABN52C/15 690 15 30

10 Điều hòa phòng đoàn đội

4.5.2 Chọn aptopmat cho tổng các thiết bị còn lại ( trừ điều hòa ) Bảng 4 27 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị cho tầng 1 khu A

9 Chiếu sáng hành lang 14 0,394 LS BKN-1P 6A 400 6 6

Bảng 4 28 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị cho tầng 1 khu B

7 Chiếu sáng thư viện 12 1,74 LS BKN-1P 6A 400 6 6

8 Chiếu sáng nhà kho 3 0,435 LS BKN-1P 6A 400 6 6

9 Chiếu sáng phòng máy tính

10 Chiếu sáng phòng thí nghiệm

Chiếu sáng nhà vệ sinh nam

12 Chiếu sáng nhà vệ sinh nữ

13 Chiếu sáng phòng bảo vệ

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông hành lang

1 0,5 LS BKN-1P 6A 400 6 6 Ô cắm 1 0,5 LS BKN-1P 6A 400 6 6

29 điện phòng học 3 30 Ô cắm điện phòng học 4

33 Máy tính thư viện 2 0,625 LS BKN-1P 6A 400 6 6

35 Máy chiếu phòng máy tính

36 Quạt trần phòng máy tính

37 Máy tính phòng máy tính

38 Ô cắm điện phòng máy tính

Quạt trần phòng thí nghiệm

41 Ô cắm điện phòng thí nghiệm

42 Quạt treo tường phòng bảo vệ

1 Quạt thông gió nhà vệ sinh nam

2 Quạt thông gió nhà vệ sinh nữ

Mạch đầu vào 0,0813 LS BKN-1P 6A 400 6 6

1 Quạt treo tường phòng bảo vệ

Bảng 4 29 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị cho khu hành chính

Chiếu sáng phòng hiệu trưởng

2 Chiếu sáng phòng hiệu phó

3 Chiếu sáng phòng bộ môn 1

4 Chiếu sáng phòng bộ môn 2

Chiếu sáng phòng bộ môn 3

Chiếu sáng phòng bộ môn 4

7 Chiếu sáng phòng hội đồng

8 Chiếu sáng phòng chờ GV

9 Chiếu sáng nhà giữ xe giáo viên

10 Chiếu sáng phòng y tế 2 0,14 LS BKN-1P 6A 400 6 6

11 Chiếu sáng vệ sinh giáo viên nam

12 Chiếu sáng vệ sinh giáo viên nữ

Chiếu sáng phòng đoàn đội

14 Chiếu sáng hành lang 13 0,365 LS BKN-1P 6A 400 6 6

Quạt trần phòng hiệu trưởng

Máy tính phòng hiệu trưởng

17 Ô cắm điện phòng hiệu trưởng

Quạt trần phòng hiệu phó

19 Máy tính phòng hiệu phó

20 Ô cắm điện phòng hiệu phó

21 Quạt trần phòng bộ môn 1

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông môn 2

23 Quạt trần phòng bộ môn 3

Quạt trần phòng bộ môn 4

25 Ô cắm điện phòng bộ môn 1

29 Quạt trần phòng hội đồng

30 Máy chiếu phòng hội đồng

31 Ô cắm điện phòng hội đồng

Quạt trần phòng chờ GV

33 Ô cắm điện phòng chờ GV

34 Quạt trần phòng y tế 1 0,085 LS BKN-1P 6A 400 6 6

Quạt thông gió nhà vệ sinh giáo viên nam

Quạt thông gió nhà vệ

Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông sinh giáo viên nam 37

Quạt trần phòng đoàn đội

38 Máy tính phòng đoàn đội

39 Ô cắm điện phòng đoàn đội

Bảng 4 30 Chọn aptomat cho tổng các thiết bị cho khu đa năng

1 Chiếu sáng nhà đa năng

Chiếu sáng nhà kho đa năng

Chiếu sáng nhà vệ sinh đa năng 1

Chiếu sáng nhà vệ sinh đa năng 2

Quạt thông gió nhà đa năng

6 Ô cắm điện nhà đa năng

TÍNH TOÁN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Tầm quan trọng của việc nâng cao hệ số công suất

Nâng cao hệ số công suất cos mang lại nhiều lợi ích kỹ thuật và kinh tế, đặc biệt là giảm chi phí điện nhờ giảm lượng công suất phản kháng mua từ lưới điện Đây cũng là yêu cầu từ các cấp quản lý công trình Việc quản lý tiêu thụ công suất phản kháng hiệu quả cho công trình hoặc phụ tải tiêu thụ sẽ đem lại những hiệu quả kinh tế đáng kể.

- Giảm giá thành điện năng.

- Giảm được tổn thất công suất trong mạng tùy theo biện pháp cải thiện cos.

Tối ưu hóa tính kinh tế - kỹ thuật giúp giảm kích thước máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp, đồng thời giảm thiểu tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện nhờ cải thiện hệ số cos.

- Làm nhẹ tải máy biến áp và cho phép phát triển thêm phụ tải khi cần thiết.

Biện pháp nâng cao hệ số công suất

Để thực hiện việc bù công suất phản kháng, cần lựa chọn các thiết bị phù hợp dựa trên tính toán so sánh về kinh tế kỹ thuật Đồng thời, các thiết bị này cũng phải đáp ứng các yêu cầu của công ty điện lực địa phương, theo thông tư 07-2006 về mua bán công suất phản kháng và luật điện lực sửa đổi, bổ sung năm 2012.

Hiện nay, trong lưới hạ áp 0,4kV, các thiết bị bù công suất phản kháng phổ biến bao gồm tụ bù tĩnh/ứng động, máy bù đồng bộ và động cơ không đồng bộ rotor dây quấn đồng bộ hóa Theo yêu cầu công nghệ và Thông tư 07-2006 về mua bán công suất phản kháng, đồ án sẽ thực hiện tính toán bù công suất phản kháng bằng cách sử dụng tụ bù, với dung lượng bù được tự động điều chỉnh theo phụ tải tại thanh cái hạ áp của máy biến áp.

Tính toán bù công suất phản kháng

◌ Xác định dung lượng tụ bù:

Dung lượng bù được xác định theo công thức:

Q bù = P tt ( tgφ trước bù – tgφ sau bù ) (kVAr) Trong đó:

P tt [KW]: Phụ tải tính toán của toà nhà. φ trước bù : Góc ứng với hệ số công suất trước khi bù của công trình.

Để tính công suất bù cho các thiết bị trong không gian 5 tầng đầu, chúng ta cần đạt được giá trị cosφ trước bù từ 0,8 đến 0,9 cho lưới điện của tổ hợp Trong chương này, chúng ta chọn cosφ trước bù = 0,9 làm giá trị tính toán để lựa chọn tụ bù.

Với hệ số công suất trước bù là cosφ = 0,8, ta có tgφ = 0,75 Sau khi thực hiện bù, góc công suất φ sau bù sẽ đạt mức cosφ = 0,9, theo quy định hiện hành.

Với cosφ sau bù = 0,9  tgφ sau bù = 0,484

Q bù = P tt (tgφ trước bù – tgφ sau bù ) = (0,75-0,484) = 35,4 (kVAr) Tra catalogue tụ bù hệ số công suất hãng Mikcro, ta chọn tụ bù với các thông số như sau:

Tụ bù Điện áp- tần số

(kVAr) Điện dung danh định

Kích thước tụ bù DH [mm]

Bảng 5 1 Lựa chọn tụ bù công suất phản kháng

Hình 5 1 Tụ bù MKC – 445100KT

Số lượng tủ bù: n = = 3,5tụ => Chọn 4 tụ Như vậy, công suất bù thực tế là: Q bù = 4 10 = 45 (kVAr) Công suất phản kháng sau bù:

Q sau bù = Q trước bù - Q bù = 99,792 – 40 = 59,792(kVAr)

Hệ số công suất sau bù: cos =

◌ Chọn MCCB bảo vệ cho mỗi một tụ bù:

Tra catalogue MCCB hãng Ls: Ta chọn 13 MCCB 3P LS ABN103c/60 60A (18kA) bảo vệ 4 tụ bù.

◌ Chọn MCCB bảo vệ cho tủ bù:

Tra catalogue MCCB hãng Ls: Ta chọn MCCB 3P LS ABS403c/350 350A (50kA)

◌ Chọn dây dẫn cho tụ bù:

Sử dụng dây Cadivi Cu/XLPE/PVC (3  120mm 2 + 70mm 2 )

Vị trí đặt tụ bù và sơ đồ đấu dây: Đặt tủ bù công suất phản kháng bên cạnh tủ điện chính MSB.

◌ Chọn bộ điều khiển tụ bù Mikro PFR60 tự động bù 5 cấp và 8 cấp.

Hình 5 2 Bộ điều khiển tụ bù Mikro PFR60

Kết luận, sau 2 tháng thực hiện, nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp theo sự phân công của khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng.

“ Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho trường trung học phổ thông.’’

Các nội dung em đã hoàn thành:

Thiết kế chiếu sáng cho các khu vực trong trường học cần tuân thủ TCVN về chiếu sáng trong nhà, đồng thời sử dụng phần mềm DiaLux Evo để tính toán và bố trí đèn một cách hiệu quả.

Để lập giải pháp cấp điện cơ sở cho công trình, cần đưa ra các phương án cấp điện hợp lý, lựa chọn máy biến áp và thiết bị bảo vệ phù hợp Bên cạnh đó, việc chọn dây dẫn và aptomat cũng rất quan trọng, cùng với việc tính toán bù nâng cao nhằm đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống điện.

1 TCVN 8794 : 2011: Tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế trường trung học

2 TCVN 7117- 1: 2018 Tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng trong nhà.

3 TCVN 9206- 2012: Tiêu chuẩn quốc gia về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và nơi công cộng.

4 TCVN 9207- 2012: Tiêu chuẩn thiết kế đặt đường dây điện trong nhà ở và nơi công cộng

Tiêu đề	Thiết Kế Chiếu Sáng Và Cung Cấp Điện Cho Trường Trung Học Phổ Thông
Tác giả	Lê Trần Anh Đức, Lê Quang Hồ, Lê Hoàng Minh Toàn
Người hướng dẫn	TS. Ngô Đức Kiên
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2021 – 2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	166
Dung lượng	5,37 MB