Bài giảng Trang thiết bị kỹ thuật công trình Chương 7: Hệ thống điện trong nhà và chống sét

Chương 7: HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ VÀ CHỐNG SÉT Chương 7: HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ VÀ CHỐNG SÉT 7.1 Khái niệm chung: 7.1.1.Điện Điện nhu cầu thiết yếu thứ hai sau nhu cầu dùng nước người Ngồi chức phục vụ sinh hoạt, điện cịn phục vụ sản xuất chế tạo sản phẩm Từ phát minh điện, người ta đưa vào sử dụng cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp Ngày việc khai thác sản xuất hệ thống điện cơng trình phát triển nâng cấp đến mức hoàn hảo tiện nghi Bởi hệ thống trang thiết bị điện nhà hệ thống cấp thoát nước hệ thống trang thiết bị kỹ thuật thiếu cơng trình xây dựng 7.1.2.Thu lơi chống sét Trong thực tế có nhiều điểm cao góc nhọn cơng trình bị sét đánh phá huỷ gây thiệt hại lớn vật chất có tính mạng người cơng trình Phát minh hệ thống thu lơi chống sét phát minh quan trọng để bảo vệ an tồn cho cơng trình xây dựng khơng bị sét đánh Đặc biệt với công nghiệp xây dựng phát triển ngày nay, chiều cao cơng trình xây dựng lớn với trang thiết bị ăngten thiết bị khác đặt mái nhà hệ thống thu lơi chống sét phận khơng thể thiếu cơng trình xây dựng HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ 7.2 Phụ tải điện cơng trình 7.2.1 Các loại đèn chiếu sáng Các phụ tải động lực: Đèn chiếu sáng chung đều; Đèn chiếu sáng cục bộ; Đèn chiếu sáng cố; Đèn chiếu sáng bảo vệ Các phụ tải động lực: Điều hoà trung tâm, cục bộ; Hệ thống thang máy; Hệ thống bơm nước; Các máy móc sản xuất phận xưởng, xí nghiệp cơng nghiệp Các phụ tải khác: Bình đun nước nóng trung tâm cục bộ; Các thiết bị văn phịng như: mạng vi tính, máy photocopy, cấc thiết bị điện gia dụng khác như: radio, ti vi, quạt ; Các loại máy khí nhỏ gia đình HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ Theo cách bố trí đèn mà phân loại hệ thống chiếu sáng sau: Chiếu sáng chung (Các đèn treo trần) dùng để chiếu sáng phòng hay phần phòng với độ rọi Chiếu sáng chung (cố định hay di động) hệ thống chiếu sáng dùng để chiếu sáng đặc biệt thêm cho số nơi cần thiết Như đèn bàn máy, bàn làm việc, bàn mổ Trong nhiều trường hợp đặt ổ cắm điện cho chiếu sáng cục Chiếu sáng kết hợp: Sử dụng chiếu sáng chung chiếu sáng cục Khi dùng chiếu sáng kết hợp độ rọi chiếu sáng chung diện tích làm việc không nên nhỏ 10% tiêu chuẩn quy định (tức độ rọi phải đảm bảo bề mặt làm việc từ 90% tiêu chuẩn quy định trở lên) Số TT Tên phụ tải điện Đơn vị tính w/m2 sàn Chiếu sáng cho nhà + bếp 12 Chiếu sáng cho phịng cơng cộng Phụ tải sinh hoạt khác cho phòng + bếp 30 - 40 Tiêu chuẩn chiếu sáng sử dụng điện sinh hoạt tính m2 sàn HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ 7.2.2 Kiểu chiếu sáng : Theo dự phân bổ ánh sáng đèn (đặc tính phối quang) không gian: 7.2.2.1 Kiểu chiếu sáng trực tiếp: Khi có 90% quang thơng đèn xạ hướng xuống phía kiểu chia loại + Trực tiếp hẹp: Khi quang thơng tập trung vào mặt phẳng làm việc - tường bên bị tối + Trực tiếp rộng: Khi quang thông phân bố rộng nửa khơng gian phía => tường bên chiếu sáng => Kiểu chiếu sáng trực tiếp thường sử dụng chiếu sáng nhà (trực tiếp hẹp chiếu sáng nhà xưởng (cả trực tiếp hẹp trực tiếp rộng) Chiếu sáng văn phòng, cửa hàng lớn (trực tiếp rộng) => Đặc biệt kiểu chiếu sáng sử dụng cho nhà có độ cao lớn đạt hiệu kinh tế cao 7.2.2.2 Kiểu chiếu sáng nửa trực tiếp: Có từ 60 - 90% quang thơng xạ hướng xuống phía Khi tường bên trần chiếu sáng => mt sáng trường hợp tiện nghi kiểu chiếu sáng áp dụng cho nhà văn phòng, nhà (phòng khách, phòng sinh hoạt chung), phòng trà, phòng ăn Kiểu chiếu sáng hỗn hợp: Có 40 - 60 % quang thơng xạ hướng xuống phía Khi tường trần chiếu sáng nhiều Chiếu sáng nửa gián tiếp: có 10 - 40% quang thơng xạ xuống phía Chiếu sáng gián tiếp: Có 90% quang thơng xạ lên phía kiểu chiếu sáng sử dụng cho phòng khán giả, hội trường, nhà hàng, HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ 7.3 Thiết kế hệ thống điện nhà Cách bố trí đèn chiếu sáng cơng trình Khi bố trí đèn vị trí đèn phải thoả mãn điều kiện sau: + Hạn chế tác dụng làm chói mắt + Phân bổ ánh sáng + Tiết kiệm số lượng đèn, đạt yêu cầu thẩm mỹ 7.3.1 Bố trí đèn theo mặt đứng: Đèn treo thấp độ rọi lớn khơng Đèn treo cao độ rọi nhỏ lại đỡ chói mắt + Đèn chiếu trực tiếp nên treo cao gần trần hc ~ 0,5m + Đèn tán xạ hay phản xạ nên treo thấp với khoảng sau: 2/3h1 ≤ ≤ 3/4h1 Trong đó: hc: độ cao từ trung tâm bóng đèn đến trần nhà h: Độ cao từ bóng đèn đến mặt phẳng làm việc h1: Độ cao từ trần nhà đến mặt phẳng làm việc HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ 7.3.2 Bố trí đèn theo mặt bằng: + Cùng độ cao tính tốn khoảng cách hai đèn (L) nhỏ độ rọi đều, khoảng cách lớn độ rọi + Khoảng cách đèn độ cao từ đèn tới mặt phẳng làm việc có quan hệ mật thiết với Khi tính tốn thường lấy L ≤ 2h + Khoảng cách từ đèn đến tường bố trí sau: Nếu sát tường khơng có chỗ làm việc W = L/2 Nếu sát tường có chỗ làm việc W = L/3 - L/4 Trong đó: L: khoảng cách hai đèn (m) W: khoảng cách từ đèn đến tường (m) Bố trí đèn huỳnh quang: Về hình dáng, mầu sắc có khác đèn dây tóc Bố trí gần giống đèn dây tóc Cần ý thêm điểm sau: + Đèn huỳnh quang phải bố trí hợp với kiến trúc nhà + Đèn huỳnh quang bố trí theo hình vng, hình chữ nhật trần Các đèn nối tiếp hay cách khoảng định + Tuỳ theo trần nhà thấp hay cao, đèn huỳnh quang đặt sát trần hay treo hạ thấp xuống + Đèn huỳnh quang bố trí ngang hay dọc tường HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ Sơ đồ cấp điện nhà Trạm biến áp; Tủ điện tổng; 4b Tủ phân phối nhánh; 4a.Tủ phân phối chính; Dây cấp điện nhà Bao gồm: đường dây cung cấp điện nhà vào tủ điện tổng đường dây phân phối điện nhà HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ 7.3.3 Ngun tắc bố trí mạng điện cơng trình thiết bị dùng điện Trước bố trí tuyến dây điện mặt cơng trình cần phải xác định vị trí tủ điện tổng phân phối cho nhánh (có thể theo số tầng hay theo phận chức cơng trình, ) Sau xác định vị trí cụ thể bảng điện phân phối, áptơmát (cầu chì) tuyến đến cho phụ tải Ngun tắc bố trí đường dây: Các cơng trình xây dựng trung bình lớn phải cấp điện pha (4 dây) lượng phụ tải điện lớn (1 pha không đáp ứng nổi, gây cân cho mạng chung khu vực) Các phụ tải điện cơng trình phải phân bố cho pha tránh bố trí lệch pha dễ gây cố dịng điện Sơ đồ bố trí tủ điện tổng tủ điện phân phối cho điện sinh hoạt HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ Nguyên lý dùng nguồn sáng chung để tạo số độ rọi phân bố toàn bề mặt chiếu sángẻ Những vị trí quan trọng chỗ ngồi cửa chủ tịch đoàn, chỗ đứng diễn giả, chỗ đặt vật trưng bày quan trọng cần tăng cựờng chiếu sáng hệ thống cục + Đối với chiếu sáng nghỉ ngơi: Chiếu sáng nghỉ ngoi thường dùng phịng ngủ gia đình, khách sạn, nhà an dưỡng, bệnh viện Nguồn sáng sử dụng nguồn sáng phản xạ để mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng có trị số độ rọi thấp, màu sắc ánh sáng dịu ấm áp + Đối với chiếu sáng hoạt động: Chiếu sáng hoạt động thường dùng câu lạc bộ, cung thể thao, nhà thi đấu, sân khấu biểu diễn Sử dụng loại nguồn sáng cho tạo độ rọi có trị số cao điều khiển di động Màu sắc phụ thuộc vào yêu cầu người sử dụng kỹ thuật loại chơi hay trình diễn kỹ thuật quay phim, truyền hình + Đối với chiếu sáng thuộc hệ nóng: Chiếu sáng thuộc hệ nóng dùng nguồn sáng phát ánh sáng có màu nóng như: màu đỏ, cam, vàng, hồng + Đối với chiếu sáng thuộc hệ lạnh: Chiếu sáng thuộc hệ lạnh dùng nguồn sáng phát có màu lạnh như: màu xanh lơ, xanh tím, xanh HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ Sơ đồ phân phối điện tổng thể cho nhà cao tầng HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 7.4 Thu lôi chống sét 7.4.1.Khái niệm sét: Sét tượng phóng điện hồ qụang hai đối tượng điện tích có ion ngược dấu (âm dương) để trung hoà lẫn đám mây dơng, đám mây dơng với đất Khi phóng điện tạo sét vùng điện trường có cường độ mạnh kèm theo có tiếng nổ ánh sáng hồ quang gọi chớp Có loại tượng sét: Sét dông; Sét không kèm theo dơng; Sét hịn 7.4.2 Phân cấp chống sét Có cấp thiết kế chống sét −Cấp 1: chống dịng điện sét có cường độ I = 200kA dùng cho cơng trình đặc biệt, nhà quốc hội, trụ sở quan quốc gia −Cấp 2: chống dịng điện sét có cường độ I = 100kA dùng cho cơng trình cấp −Cấp (cịn gọi thơng thường): chống dịng điện sét có cường độ I = 30kA dùng cho cơng trình cấp HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 7.4.3.Các phận hệ thống chống sét a.Kim chống sét (kim thu lôi): Kim thu sét Dynasphee - ESE phương pháp Kim chống sét phận để thu hút sét, thường đặt đỉnh cao khu vực chống sét, phải tiếp thu tồn dịng điện tích sét mà không gây trở ngại như: Tiết diện kim nhỏ so với tác dụng cường độ địng điện tích, gây cháy, chảy cột thu lơi − Có điện trở suất cao làm cho điện trở dẫn cao, cản trở việc dẫn truyền gây nổ cột thu lôi − Cột thu lơi thường dài - 3m tới 5m, thép Đường kính phần d >25, đỉnh nhọn phạm vi dài > 4d Kim sơn loại sơn đặc biệt dẫn điện chống rỉ Kim thu sét phương pháp cổ điển HỆ THỐNG CHỐNG SÉT b.Dây dẫn sét: Là phận dẫn truyền toàn lượng sét từ đám mây dơng xuống đất an tồn u cầu: − Tiết diện đủ lớn (d > 12), diện tích tiết diện >1,5cm2 Nếu dây làm đồng tiết diện >1cm2 Nếu thép không mỏng 3mm − Điện trở xuất nhỏ, điện trở dẫn toàn tuyến phù hợp − Thiết kế số lượng dây phù hợp cường độ sét − Liền mạch, mối nối phải có điện trở xuất nhỏ chỗ dây dẫn bình thường + Khơng bố trí dây dẫn sét nhà (đối với chống sét cổ điển) c.Tiếp địa: Là phận truyền điện sét vào đất nhờ cọc tiếp địa rải rác hay tập trung thành cụm gắn vào vịng kim loại thứ hai chơn đất, cụm độc lập Van TEC - Chống sét mạch vòng HỆ THỐNG CHỐNG SÉT Cọc tiếp địa theo phương pháp cổ điển Cọc tiếp địa theo phương pháp Dây cáp (Triax) tiếp địa lớp đồng HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 7.5.Nguyên lý giải pháp chống sét cổ điển Chống sét kiểu điểm (Franklin): Kim thu lôi Franklin với “vùng bảo vệ hình nón” Đối với vật thể hay cơng trình có mặt phức tạp hay trải diện rộng muốn che phủ tồn cơng trình “vùng bảo vệ hình nón ” giao nhau, đòi hỏi phải sử dụng nhiều cột kim thu Franklin Vùng bảo vệ hình nón có hiệu kim thu lôi Franklin HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 7.5.Nguyên lý giải pháp chống sét cổ điển Chống sét kiểu lồng Faraday: “vùng bảo vệ họp kín”: Đối với cơng trình có hình khối phức tạp có điểm cao nhọn người ta sử dụng kết hợp “vùng bảo vệ hình nón ” cột kim thu Franklin “vùng bảo vệ lồng kín” vùng Faraday Vịng kim loại phía có dạng lưới dây thu dẫn sét có kích thước tối đa mắt lưới 9x9m Có thể tăng cường thu sét nhờ kim thu sét ngắn kiểu Franklin có d > 12mm dài 1m gắn vào vị trí bất lợi, nhạy cảm Khoảng cách kim R = 334m + Chống sét cấp => R = 215m + Chống sét cấp => R = 97 m Dùng cầu có bán kính cho trước theo u cầu cấp chống sét thiết kế cầu lăn có bán kính R (tính theo cơng thức trên) cho lăn qua cơng trình giới hạn điểm chạm vào cơng trình theo ba chiều kể kim thu sét HỆ THỐNG CHỐNG SÉT Bước 2: Xác định đường đồng khả năng: Đường đồng khả đường nối tâm cầu lăn tạo thành lớp lưới bao bọc phủ kín xung quanh cơng trình với khoảng cách bán kính cầu lăn Lớp lưới báo hiệu đám mây dông chạm tới ranh giới gây sét đánh vào cơng trình Thơng thường đám mây dông bay cao nên điểm bất lợi đỉnh kim thu sét Bước 3: Xác định vùng hấp thu đỉnh kim thu sét: Vùng hấp thu vùng đỉnh kim thu tạo lực chủ động thu sét, cho sét đánh thẳng vào kim thu mà khơng đánh vào cơng trình Đó giới hạn vùng bị sét đánh nằm đường đồng khả giao với đường tròn mặt cắt cầu kích hoạt, kim thu đẩy lên cao khoảng ΔL sinh dòng tiên đạo sớm khoảng thời gian Δt để sớm đoạn ΔL HỆ THỐNG CHỐNG SÉT Đối với trường họp chiều cao kim thu < 5m Rbv theo bảng tra có sẵn: Chiều cao cơng trình Chiều Tổng cao kim cộng Bình thường chiều cao