淺析高品質(zhì)寫(xiě)字樓應(yīng)急電源配置比較優(yōu)秀論文
引言
隨著經(jīng)濟(jì)全球化腳步的日益加速，越來(lái)越多大型外企入駐國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，寫(xiě)字樓逐漸成為城市的主流建筑，寫(xiě)字樓作為一個(gè)城市創(chuàng)造文化與財(cái)富的特定空間，從最初簡(jiǎn)單的辦公場(chǎng)地，到普通型辦公樓、綜合型商務(wù)寫(xiě)字樓，再到現(xiàn)今 5A 級(jí)寫(xiě)字樓、超甲級(jí)寫(xiě)字樓，寫(xiě)字樓品質(zhì)發(fā)展也見(jiàn)證了經(jīng)濟(jì)繁榮的進(jìn)程，在這其中，可靠的電力系統(tǒng)供應(yīng)也成為提升寫(xiě)字樓品質(zhì)，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不可或缺的重要因素。整理筆者設(shè)計(jì)的高品質(zhì)寫(xiě)字樓項(xiàng)目，均為一類(lèi)高層民用建筑(根據(jù) GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2005年版)表 3.0.1規(guī)定)，而一類(lèi)高層民用建筑的消防用電、地下污水泵、客梯、電子信息機(jī)房及安保系統(tǒng)、變頻調(diào)速生活給水泵等為一級(jí)負(fù)荷(根據(jù)JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(下簡(jiǎn)稱(chēng)《民規(guī)》) 3.2負(fù)荷分級(jí)及供電要求規(guī)定)，且《民規(guī)》 3.2.8中規(guī)定“3.2.8一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞”。
綜合以上分析，在高品質(zhì)寫(xiě)字樓電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)已成為電力供應(yīng)可靠性有力的保證，本文將就一類(lèi)高層民用建筑中柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的配置、所接負(fù)荷的類(lèi)型、機(jī)組容量的計(jì)算等柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)所接入負(fù)荷的類(lèi)型
接入柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的負(fù)荷主要分為兩類(lèi) ：
1.1 根據(jù)規(guī)范中負(fù)荷等級(jí)的分類(lèi)，接入柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷包含一級(jí)負(fù)荷：消防設(shè)備、應(yīng)急照明及疏散指示、航空障礙燈、地下污水泵、客梯、電子信息機(jī)房及安保系統(tǒng)、變頻調(diào)速生活給水泵、機(jī)械停車(chē)設(shè)備、大型超市商業(yè)及酒店管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等負(fù)荷。
1.2 根據(jù)租戶(hù)租賃面積的大小，租戶(hù)又可分類(lèi)為普通租戶(hù)和 VIP租戶(hù)，普通租戶(hù)一般指按樓層內(nèi)單位租賃或按整層樓層租賃 3層以下的客戶(hù)，而 VIP 租戶(hù)一般定義為按整層樓層租賃三層(含三層)以上的客戶(hù)。為提升寫(xiě)字樓品質(zhì)，在設(shè)計(jì)中我們還考慮到給每個(gè)租戶(hù)提供重要負(fù)荷預(yù)留電量，也將接入柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，該部分電量主要用于提供租戶(hù)數(shù)據(jù)機(jī)房、計(jì)算機(jī)中心等核心區(qū)域的用電，以保證供電可靠性。
2 柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的配置
2.1 配置方案
根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)接入負(fù)荷的類(lèi)型，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的配置可以有以下三種選擇 ：
Op1. 設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，接入一級(jí)負(fù)荷、普通租戶(hù)重要負(fù)荷及 VIP 租戶(hù)重要負(fù)荷;
Op2. 設(shè)置兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，一臺(tái)接入一級(jí)負(fù)荷及普通租戶(hù)重要負(fù)荷，另一臺(tái)接入 VIP 租戶(hù)重要負(fù)荷;
Op3. 設(shè)置兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，一臺(tái)接入一級(jí)負(fù)荷，另一臺(tái)接入普通租戶(hù)重要負(fù)荷及 VIP 租戶(hù)重要負(fù)荷。
2.2 機(jī)組運(yùn)行負(fù)載率
在柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，若柴油發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期滿載運(yùn)行，對(duì)缸機(jī)曲軸等具有一定的損傷，從而導(dǎo)致降低發(fā)電機(jī)組的使用壽命 ;相反若柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處于小負(fù)載運(yùn)行中，一方面負(fù)載率低造成很大的浪費(fèi)，增加油耗，且增加了工程初始投資;另一方面低負(fù)載率導(dǎo)致柴油燃燒不充分，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成發(fā)電機(jī)組的積碳嚴(yán)重，對(duì)發(fā)電機(jī)組也具備一定的損傷性 ;而當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)載率在 80% 時(shí)，既可以確保發(fā)電機(jī)組不超載運(yùn)行，也可以保證發(fā)電機(jī)組不會(huì)長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，從而延長(zhǎng)柴油發(fā)電機(jī)組的使用壽命�；谝陨戏治�，選擇合適的負(fù)載率對(duì)柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
2.3 方案的優(yōu)缺點(diǎn)
實(shí)際設(shè)計(jì)案例中，筆者參與的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中多采用 op2方案，即設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組為一級(jí)負(fù)荷及租戶(hù)重要負(fù)荷提供應(yīng)急及備用電源，另外為 VIP 租戶(hù)重要負(fù)荷預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)房位置，待 VIP 租戶(hù)入駐后可根據(jù)實(shí)際用電量需求，再另行設(shè)計(jì)選擇合適的柴油發(fā)電機(jī)組。
相比較 op1和 op3， op2的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：
(1)經(jīng)濟(jì)性高。在租賃中 VIP 租戶(hù)為小眾客戶(hù)群，招租過(guò)程中成功率較普通租戶(hù)低，且 VIP 租戶(hù)通常具備一定的租賃規(guī)模，即用電需求容量也相應(yīng)增加，若在柴油發(fā)電機(jī)組容量設(shè)計(jì)中考慮此部分容量(方案 op1和 op3)，一方面造成工程初始投資增大，另一方面在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中該部分容量的閑置概率較大，從而導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)載率偏低，影響柴油發(fā)電機(jī)組使用壽命;而方案 op2為 VIP租戶(hù)重要負(fù)荷單獨(dú)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，根據(jù)實(shí)際用電量需求，選擇合適容量的柴油發(fā)電機(jī)，相比較另兩種方案更具合理性。
(2)可靠性高。作為 VIP 租戶(hù)的專(zhuān)用柴油發(fā)電機(jī)組，避免了因與其它負(fù)荷共用柴油發(fā)電機(jī)組而導(dǎo)致的故障點(diǎn)增加，提高了供電可靠性，也成為招租過(guò)程中一大亮點(diǎn)。
3 柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)容量計(jì)算
3.1 機(jī)組啟動(dòng)條件
柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)條件通常分為以下兩種情況 ：a. 市電失電 + 非火災(zāi)情況(非消防設(shè)備用電);b. 市電失電 + 火災(zāi)(消防設(shè)備用電 + 不斷電設(shè)備用電)。
3.2 容量計(jì)算分析
通過(guò)分別計(jì)算以上兩種情況下所需柴油發(fā)電機(jī)容量，并在計(jì)算結(jié)果中進(jìn)行比較，選擇較大容量作為所選柴油發(fā)電機(jī)組容量�；诠P者以往設(shè)計(jì)的實(shí)際案例，在柴油發(fā)電機(jī)容量計(jì)算過(guò)程中，有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與同行共同探討：
(1)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50116—2013中規(guī)定：3.1.8水泵、風(fēng)機(jī)控制柜等消防電氣控制裝置不應(yīng)采用變頻啟動(dòng)方式。因此，消防設(shè)備的啟動(dòng)大都采用直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)或軟啟動(dòng)，進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)容量計(jì)算中，在計(jì)消防電機(jī)電量時(shí)應(yīng)考慮消防電機(jī)的'啟動(dòng)電流;
(2)根據(jù)上述第 1點(diǎn)的分析，在計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)容量時(shí)若計(jì)其所有消防設(shè)備啟動(dòng)電流的影響，則不可避免會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)計(jì)算容量偏大，針對(duì)該問(wèn)題， 一般在計(jì)算中可采取分步啟動(dòng)的方式予以解決，即根據(jù)消防設(shè)備的功能分工的不同，首先啟動(dòng)消防電梯、應(yīng)急照明、及防排煙風(fēng)機(jī)等和生命安全聯(lián)系更為緊密的消防設(shè)備，第二步啟動(dòng)噴淋泵、消火栓泵及消防排污泵等消防設(shè)備;基于以往設(shè)計(jì)案例的分析，通過(guò)分步啟動(dòng)設(shè)備方案計(jì)算所選柴油發(fā)電機(jī)容量，比通過(guò)同時(shí)啟動(dòng)設(shè)備方案計(jì)算所選柴油發(fā)電機(jī)容量可低一至二檔，從而在不影響實(shí)際使用功能的前提下，節(jié)約了工程造價(jià)初投資;
3.3 租戶(hù)重要負(fù)荷容量計(jì)算分析
在柴油發(fā)電機(jī)組容量計(jì)算過(guò)程中，大部分所接入的設(shè)備容量都可以通過(guò)相關(guān)機(jī)電專(zhuān)業(yè)(暖通、給排水、弱電等)的設(shè)備電量提資獲得，而對(duì)于預(yù)留的租戶(hù)重要負(fù)荷容量，往往根據(jù)每平米用電指標(biāo)和建筑面積的乘積確定，那么，關(guān)鍵的租戶(hù)重要負(fù)荷用電指標(biāo)如何確定?接下來(lái)根據(jù)筆者以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，及和同行們共同研究，重點(diǎn)分析一下租戶(hù)重要負(fù)荷計(jì)算容量指標(biāo)的設(shè)計(jì)依據(jù)供大家探討，若有不同意見(jiàn)，歡迎指正。
首先，要明確租戶(hù)重要負(fù)荷究竟是哪些負(fù)荷?筆者理解租戶(hù)重要負(fù)荷用電設(shè)備主要是指為租戶(hù)自備 24小時(shí)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)中心設(shè)備(如服務(wù)器等)，以及用以維持計(jì)算機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行的暖通設(shè)備(如分體空調(diào)、精密空調(diào)等)。根據(jù)設(shè)備專(zhuān)業(yè)同行提供的相關(guān)計(jì)算公式及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)以下幾個(gè)步驟可推導(dǎo)出單位面積暖通設(shè)備用電指標(biāo)：
1) 24小時(shí)冷卻水量 ： 30w/ ㎡ ;
2)空調(diào)制冷量 =24小時(shí)冷卻水量 /1.3=23w/ ㎡ ;
3)當(dāng)計(jì)算機(jī)房面積較小，空調(diào)設(shè)備采用分體空調(diào)
時(shí)分體空調(diào)電量 = 空調(diào)制冷量 /3.5=7w/ ㎡當(dāng)計(jì)算機(jī)房面積較大，空調(diào)設(shè)備采用精密空調(diào)時(shí)精密空調(diào)加濕加熱電量 =(空調(diào)制冷量 /3.5)×1.67=12w/ ㎡精密空調(diào)電量 =7+12=19w/ ㎡
4)計(jì)算機(jī)電量≈空調(diào)電量
5)當(dāng)計(jì)算機(jī)房面積較小時(shí)
機(jī)房單位面積用電指標(biāo) = 計(jì)算機(jī)用電 + 機(jī)房空調(diào)設(shè)備用電≈15w/ ㎡當(dāng)計(jì)算機(jī)房面積較大時(shí)機(jī)房單位面積用電指標(biāo) = 計(jì)算機(jī)用電 +機(jī)房空調(diào)設(shè)備用電≈ 35w/ ㎡根據(jù)以上分析計(jì)算，以及以往多個(gè)實(shí)際設(shè)計(jì)案例經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在估算預(yù)留租戶(hù)重要負(fù)荷用電量時(shí)可折中選用單位面積用電量指標(biāo) 25w/ ㎡。 VIP 重要租戶(hù)因租用面積較大，在計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組容量時(shí)可選用單位面積用電量指標(biāo)35w/ ㎡。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)發(fā)展，以及人們對(duì)建筑物品質(zhì)越來(lái)越高的要求，柴油發(fā)電機(jī)的設(shè)置是未來(lái)定位高端寫(xiě)字樓不可缺少的一項(xiàng)重要指標(biāo)。如何設(shè)計(jì)一個(gè)更加合理、更具擴(kuò)展性及更加可靠的柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)將成為衡量建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)電系統(tǒng)是否完善的一項(xiàng)重要組成部分。希望此文的分析對(duì)同行們?cè)谖磥?lái)工作中有所幫助，如有不妥之處請(qǐng)讀者們批評(píng)指正。
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