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写字楼应急电源配置分析

 论文栏目:电源技术论文     更新时间:2016/7/5 11:22:25   

【摘要】柴油发电机系统是建筑工程强电设计专业中的一个重要组成部分,本文从一类高层民用建筑中柴油发电机系统的配置、所接负荷的类型、机组容量的计算三个方面总结了笔者在以往设计过程中的对该系统的理解及相关经验。

【关键词】柴油发电机系统;消防负荷;一级负荷;租户重要负荷;负载率;容量计算

引言

随着经济全球化脚步的日益加速,越来越多大型外企入驻国内市场,写字楼逐渐成为城市的主流建筑,写字楼作为一个城市创造文化与财富的特定空间,从最初简单的办公场地,到普通型办公楼、综合型商务写字楼,再到现今5A级写字楼、超甲级写字楼,写字楼品质发展也见证了经济繁荣的进程,在这其中,可靠的电力系统供应也成为提升写字楼品质,增强市场竞争力不可或缺的重要因素。整理笔者设计的高品质写字楼项目,均为一类高层民用建筑(根据GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)表3.0.1规定),而一类高层民用建筑的消防用电、地下污水泵、客梯、电子信息机房及安保系统、变频调速生活给水泵等为一级负荷(根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》(下简称《民规》)3.2负荷分级及供电要求规定),且《民规》3.2.8中规定“3.2.8一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏”。综合以上分析,在高品质写字楼电力系统设计中,设置柴油发电机系统已成为电力供应可靠性有力的保证,本文将就一类高层民用建筑中柴油发电机系统的配置、所接负荷的类型、机组容量的计算等柴油发电机组设计中的相关问题进行探讨。

1柴油发电机系统所接入负荷的类型

接入柴油发电机系统的负荷主要分为两类:1.1根据规范中负荷等级的分类,接入柴油发电机组的负荷包含一级负荷:消防设备、应急照明及疏散指示、航空障碍灯、地下污水泵、客梯、电子信息机房及安保系统、变频调速生活给水泵、机械停车设备、大型超市商业及酒店管理用计算机系统等负荷。1.2根据租户租赁面积的大小,租户又可分类为普通租户和VIP租户,普通租户一般指按楼层内单位租赁或按整层楼层租赁3层以下的客户,而VIP租户一般定义为按整层楼层租赁三层(含三层)以上的客户。为提升写字楼品质,在设计中我们还考虑到给每个租户提供重要负荷预留电量,也将接入柴油发电机系统中,该部分电量主要用于提供租户数据机房、计算机中心等核心区域的用电,以保证供电可靠性。

2柴油发电机系统的配置

2.1配置方案

根据柴油发电机接入负荷的类型,对柴油发电机的配置可以有以下三种选择:Op1.设置一台柴油发电机组,接入一级负荷、普通租户重要负荷及VIP租户重要负荷;Op2.设置两台柴油发电机组,一台接入一级负荷及普通租户重要负荷,另一台接入VIP租户重要负荷;Op3.设置两台柴油发电机组,一台接入一级负荷,另一台接入普通租户重要负荷及VIP租户重要负荷。

2.2机组运行负载率

在柴油发电机组实际运行中,若柴油发电机组长期满载运行,对缸机曲轴等具有一定的损伤,从而导致降低发电机组的使用寿命;相反若柴油发电机长期处于小负载运行中,一方面负载率低造成很大的浪费,增加油耗,且增加了工程初始投资;另一方面低负载率导致柴油燃烧不充分,长时间会造成发电机组的积碳严重,对发电机组也具备一定的损伤性;而当柴油发电机组运行负载率在80%时,既可以确保发电机组不超载运行,也可以保证发电机组不会长期低负荷运行,从而延长柴油发电机组的使用寿命。基于以上分析,选择合适的负载率对柴油发电机系统的设计至关重要。

2.3方案的优缺点

实际设计案例中,笔者参与的项目设计中多采用op2方案,即设置一台柴油发电机组为一级负荷及租户重要负荷提供应急及备用电源,另外为VIP租户重要负荷预留柴油发电机房位置,待VIP租户入驻后可根据实际用电量需求,再另行设计选择合适的柴油发电机组。相比较op1和op3,op2的优点主要体现在以下三点:(1)经济性高。在租赁中VIP租户为小众客户群,招租过程中成功率较普通租户低,且VIP租户通常具备一定的租赁规模,即用电需求容量也相应增加,若在柴油发电机组容量设计中考虑此部分容量(方案op1和op3),一方面造成工程初始投资增大,另一方面在实际运营中该部分容量的闲置概率较大,从而导致柴油发电机组运行负载率偏低,影响柴油发电机组使用寿命;而方案op2为VIP租户重要负荷单独设置柴油发电机组,根据实际用电量需求,选择合适容量的柴油发电机,相比较另两种方案更具合理性。(2)可靠性高。作为VIP租户的专用柴油发电机组,避免了因与其它负荷共用柴油发电机组而导致的故障点增加,提高了供电可靠性,也成为招租过程中一大亮点。

3柴油发电机系统容量计算

3.1机组启动条件

柴油发电机的启动条件通常分为以下两种情况:a.市电失电+非火灾情况(非消防设备用电);b.市电失电+火灾(消防设备用电+不断电设备用电)。

3.2容量计算分析

通过分别计算以上两种情况下所需柴油发电机容量,并在计算结果中进行比较,选择较大容量作为所选柴油发电机组容量。基于笔者以往设计的实际案例,在柴油发电机容量计算过程中,有以下几点经验总结与同行共同探讨:(1)《火灾自动报警系统设计规范》GB50116—2013中规定:3.1.8水泵、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。因此,消防设备的启动大都采用直接启动、星三角启动或软启动,进行柴油发电机容量计算中,在计消防电机电量时应考虑消防电机的启动电流;(2)根据上述第1点的分析,在计算柴油发电机容量时若计其所有消防设备启动电流的影响,则不可避免会导致柴油发电机计算容量偏大,针对该问题,一般在计算中可采取分步启动的方式予以解决,即根据消防设备的功能分工的不同,首先启动消防电梯、应急照明、及防排烟风机等和生命安全联系更为紧密的消防设备,第二步启动喷淋泵、消火栓泵及消防排污泵等消防设备;基于以往设计案例的分析,通过分步启动设备方案计算所选柴油发电机容量,比通过同时启动设备方案计算所选柴油发电机容量可低一至二档,从而在不影响实际使用功能的前提下,节约了工程造价初投资;

3.3租户重要负荷容量计算分析

在柴油发电机组容量计算过程中,大部分所接入的设备容量都可以通过相关机电专业(暖通、给排水、弱电等)的设备电量提资获得,而对于预留的租户重要负荷容量,往往根据每平米用电指标和建筑面积的乘积确定,那么,关键的租户重要负荷用电指标如何确定?接下来根据笔者以往的设计经验,及和同行们共同研究,重点分析一下租户重要负荷计算容量指标的设计依据供大家探讨,若有不同意见,欢迎指正。首先,要明确租户重要负荷究竟是哪些负荷?笔者理解租户重要负荷用电设备主要是指为租户自备24小时运行的计算机中心设备(如服务器等),以及用以维持计算机设备正常运行的暖通设备(如分体空调、精密空调等)。根据设备专业同行提供的相关计算公式及经验数据,通过以下几个步骤可推导出单位面积暖通设备用电指标:1)24小时冷却水量:30w/㎡;2)空调制冷量=24小时冷却水量/1.3=23w/㎡;3)当计算机房面积较小,空调设备采用分体空调时分体空调电量=空调制冷量/3.5=7w/㎡当计算机房面积较大,空调设备采用精密空调时精密空调加湿加热电量=(空调制冷量/3.5)×1.67=12w/㎡精密空调电量=7+12=19w/㎡4)计算机电量≈空调电量5)当计算机房面积较小时机房单位面积用电指标=计算机用电+机房空调设备用电≈15w/㎡当计算机房面积较大时机房单位面积用电指标=计算机用电+机房空调设备用电≈35w/㎡根据以上分析计算,以及以往多个实际设计案例经验总结,在估算预留租户重要负荷用电量时可折中选用单位面积用电量指标25w/㎡。VIP重要租户因租用面积较大,在计算柴油发电机组容量时可选用单位面积用电量指标35w/㎡。

4结语

随着社会发展,以及人们对建筑物品质越来越高的要求,柴油发电机的设置是未来定位高端写字楼不可缺少的一项重要指标。如何设计一个更加合理、更具扩展性及更加可靠的柴油发电机系统将成为衡量建筑设计强电系统是否完善的一项重要组成部分。希望此文的分析对同行们在未来工作中有所帮助,如有不妥之处请读者们批评指正。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.民用建筑电气设计规范.中国建筑工业出版社,2008

[2]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册.第三版.北京:中国电力出版社,2005

作者:程瑞芳 单位:柏诚工程技术(北京)有限公司上海分公司

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