建築物の構造概論⑪
電気設備
電気の基礎知識
オ―ムの法則
電流の値は電圧と抵抗によって定められている。電圧が高いほど、また抵抗の値が小さいほど電流の値は大きい。
V=IR
V:電圧 I:電流 R:抵抗で求めることができ、電圧・電流・抵抗のについて、いずれか2つが分かれば残りの1つが分かります。
電力量
電力は電気のエネルギ―効率を表すもので、
100Wの電球は毎秒100Jのエネルギ―を消費する。←重要です。
電力は電圧に電流を乗じて求められる。
W=EI
W:電力 E:電圧 I:電流1kWの電力で1時間稼働すると、その電力量は1kWhであるということです。
電磁誘導
コイルの中に電流を通すと、コイル自体が永久磁石と同じように、磁性を現わして磁力を発生する。
磁力を持つ空間を磁界という。
磁界の強さ(磁束密度)は、電流の強さとコイルの巻き数との積に比例する。←これも重要です。
磁界の中に回路を設置した場合、磁界の変化によって生じる回路に電流が生じる。この起電力を誘導起電力と呼び、それによって生じる電流を誘導電流といい、電気設備に利用されている。直流と交流
交流は、電線の中を前進・後退を繰り返す電流で、その1往復が1秒間に生ずる回数を交流の周波数(ヘルツ)という。
直流と交流では、流れ方が異なり直流によって得られた電力を1とすると、交流では0.7倍程度の電力しか得られない。←これとっても重要です。この得られる0.7倍程度の電力を交流の実効値になります。
つまり、交流で直流と同等の電力を得るためには、約1.4倍のピ―クの出る交流としなければならない。1.4倍は覚えましょう。
通常私たちが100Vの電圧、10Aの電流と呼んでいるのは実効値のことです。交流では、ピ―クで表示値の1.4倍の電圧や電流が流れていることになります。
電力設備
受変電設備
受変電設備とは、電力会社から送電された高圧電力を受電して、動力や電灯負荷へ低圧で安全に利用できるように変電する設備です。
受変電設備についてはしっかり理解しておきましょう。 一般に、契約電力50kW以上の建築物の場合、電力会社の配電用変電所から高圧(6.6kV)で受電し、これを自家用変電設備で低圧(100V,200V,400V等)で使用する。尚、大規模建築物では、特別高圧電力といって2,000kW以上で受電して使用する場合もある。
| 区分 | 交流 | 直流 |
|---|---|---|
| 低圧 | 600V以下のもの | 750V以下のもの |
| 高圧 | 600Vをこえ7,000V以下 | 750Vをこえ7,000V以下 |
| 特別高圧 | 7,000Vを超えるもの | 7,000Vを超えるもの |
動力設備
建築物の設備機械の動力は主に、三相交流電力です。
最も主流になっているのは構造が簡単で電源を入れるだけで起動する3相誘導電動機を多く採用されています。
省エネルギ―化より、交流電動機の回転速度調整や出力トルク調整が簡単で、効率の大幅改善が期待できるインバ―タ制御を積極的に取り入れている。
交流電動機は、空気調和設備、換気設備のファン、給排水設備のポンプ、エスカレータ、シャッタ、自動ドア等、幅広く活用されている。また、電動機は起動時に定格を超える電流が流れ(定格電流の5倍から7倍の電流値にもなる。)異常振動を起こすことがあるため、起動時の始動電流を1/3にすることのできる、スタ―デルタ起動方式にすることが望ましい。
誘導灯、非常コンセント設備、非常用照明設備
誘導灯は、災害時に居住者や利用者を安全に避難させるための設備で、避難口誘導灯、通路誘導灯、客席誘導灯の3種がある。
尚、誘導灯の設置基準は「消防法施行規則第28条の3」に定められています。非常用コンセント設備は、火災時の消火活動のためのもので、はしご車の届かない11階以上の階等に設置が義務付けらえています。
非常用照明装置は、停電を伴った災害発生時に、居住者や利用者を安全に避難させるための設備で、設置の必要な場所と構造が建築基準法施行令第126条で定められています。
※非常照明装置は建築基準法で誘導灯は消防法ですので、間違えないように!
自家発電設備
火災時の災害時に停電になっても、消火栓、スプリンクラ、非常用エレベ―タ―等が支障なく働くことが必要です。
オフィスオ―トメ―ション機器の多くも停電対策が必要になります。
そのため、予備電源として、蓄電池設備等だけではなく、自家発電設備が必要になります。
特に、非常用エレベ―タ―の設置が建築基準法で義務付けられている大型建築物では、自家発電設備の設置は必須である。
避雷設備
落雷から建築物を守るため、高さ20mを超える建築物、危険物貯蔵庫、火薬庫について、避雷針設備を設置することが建築基準法及び消防法等で義務付けられている。
避雷設備の構成は、受雷部(突針部、むね上げ導体部)、避雷導線、接地極で構成される。分散電源システム
分散電源システムとは、電力会社からの商用電源を利用することなく、太陽光・風力・バイオマス等の自然エネルギーを活用して、地球環境に負荷を与えない発電システムのことです。
近年採用されるようになってきた。
太陽光発電システム
- 建築物に設置して、商用電源と系統連携して自然エネルギーを活用できるように発生する発電量を最大限利用する方法。
- 砂漠地域に設置して独立して電源構成するため、蓄電池を備えて独立電源として利用する方法。
風力発電システム
風力発電システムは、風況状態の良い郊外に大規模な風車を設置して発電し、電力会社の送電線につなぎ込む。
マイクログリッドシステム
地域マイクログリッドとは、自然エネルギー発電を組み合わせ、地域の電力需要を満足する電力システム。
