淺析高品質寫字樓應急電源配置比較優秀論文
引言
隨著經濟全球化腳步的日益加速，越來越多大型外企入駐國內市場，寫字樓逐漸成為城市的主流建筑，寫字樓作為一個城市創造文化與財富的特定空間，從最初簡單的辦公場地，到普通型辦公樓、綜合型商務寫字樓，再到現今 5A 級寫字樓、超甲級寫字樓，寫字樓品質發展也見證了經濟繁榮的進程，在這其中，可靠的電力系統供應也成為提升寫字樓品質，增強市場競爭力不可或缺的重要因素。整理筆者設計的高品質寫字樓項目，均為一類高層民用建筑(根據 GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》(2005年版)表 3.0.1規定)，而一類高層民用建筑的消防用電、地下污水泵、客梯、電子信息機房及安保系統、變頻調速生活給水泵等為一級負荷(根據JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》(下簡稱《民規》) 3.2負荷分級及供電要求規定)，且《民規》 3.2.8中規定“3.2.8一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞”。
綜合以上分析，在高品質寫字樓電力系統設計中，設置柴油發電機系統已成為電力供應可靠性有力的保證，本文將就一類高層民用建筑中柴油發電機系統的配置、所接負荷的類型、機組容量的計算等柴油發電機組設計中的相關問題進行探討。
1 柴油發電機系統所接入負荷的類型
接入柴油發電機系統的負荷主要分為兩類 ：
1.1 根據規范中負荷等級的分類，接入柴油發電機組的負荷包含一級負荷：消防設備、應急照明及疏散指示、航空障礙燈、地下污水泵、客梯、電子信息機房及安保系統、變頻調速生活給水泵、機械停車設備、大型超市商業及酒店管理用計算機系統等負荷。
1.2 根據租戶租賃面積的大小，租戶又可分類為普通租戶和 VIP租戶，普通租戶一般指按樓層內單位租賃或按整層樓層租賃 3層以下的客戶，而 VIP 租戶一般定義為按整層樓層租賃三層(含三層)以上的客戶。為提升寫字樓品質，在設計中我們還考慮到給每個租戶提供重要負荷預留電量，也將接入柴油發電機系統中，該部分電量主要用于提供租戶數據機房、計算機中心等核心區域的用電，以保證供電可靠性。
2 柴油發電機系統的配置
2.1 配置方案
根據柴油發電機接入負荷的類型，對柴油發電機的配置可以有以下三種選擇 ：
Op1. 設置一臺柴油發電機組，接入一級負荷、普通租戶重要負荷及 VIP 租戶重要負荷;
Op2. 設置兩臺柴油發電機組，一臺接入一級負荷及普通租戶重要負荷，另一臺接入 VIP 租戶重要負荷;
Op3. 設置兩臺柴油發電機組，一臺接入一級負荷，另一臺接入普通租戶重要負荷及 VIP 租戶重要負荷。
2.2 機組運行負載率
在柴油發電機組實際運行中，若柴油發電機組長期滿載運行，對缸機曲軸等具有一定的損傷，從而導致降低發電機組的使用壽命 ;相反若柴油發電機長期處于小負載運行中，一方面負載率低造成很大的浪費，增加油耗，且增加了工程初始投資;另一方面低負載率導致柴油燃燒不充分，長時間會造成發電機組的積碳嚴重，對發電機組也具備一定的損傷性 ;而當柴油發電機組運行負載率在 80% 時，既可以確保發電機組不超載運行，也可以保證發電機組不會長期低負荷運行，從而延長柴油發電機組的使用壽命�；谝陨戏治�，選擇合適的負載率對柴油發電機系統的設計至關重要。
2.3 方案的優缺點
實際設計案例中，筆者參與的項目設計中多采用 op2方案，即設置一臺柴油發電機組為一級負荷及租戶重要負荷提供應急及備用電源，另外為 VIP 租戶重要負荷預留柴油發電機房位置，待 VIP 租戶入駐后可根據實際用電量需求，再另行設計選擇合適的柴油發電機組。
相比較 op1和 op3， op2的優點主要體現在以下三點：
(1)經濟性高。在租賃中 VIP 租戶為小眾客戶群，招租過程中成功率較普通租戶低，且 VIP 租戶通常具備一定的租賃規模，即用電需求容量也相應增加，若在柴油發電機組容量設計中考慮此部分容量(方案 op1和 op3)，一方面造成工程初始投資增大，另一方面在實際運營中該部分容量的閑置概率較大，從而導致柴油發電機組運行負載率偏低，影響柴油發電機組使用壽命;而方案 op2為 VIP租戶重要負荷單獨設置柴油發電機組，根據實際用電量需求，選擇合適容量的柴油發電機，相比較另兩種方案更具合理性。
(2)可靠性高。作為 VIP 租戶的專用柴油發電機組，避免了因與其它負荷共用柴油發電機組而導致的故障點增加，提高了供電可靠性，也成為招租過程中一大亮點。
3 柴油發電機系統容量計算
3.1 機組啟動條件
柴油發電機的啟動條件通常分為以下兩種情況 ：a. 市電失電 + 非火災情況(非消防設備用電);b. 市電失電 + 火災(消防設備用電 + 不斷電設備用電)。
3.2 容量計算分析
通過分別計算以上兩種情況下所需柴油發電機容量，并在計算結果中進行比較，選擇較大容量作為所選柴油發電機組容量�；诠P者以往設計的實際案例，在柴油發電機容量計算過程中，有以下幾點經驗總結與同行共同探討：
(1)《火災自動報警系統設計規范》 GB50116—2013中規定：3.1.8水泵、風機控制柜等消防電氣控制裝置不應采用變頻啟動方式。因此，消防設備的啟動大都采用直接啟動、星三角啟動或軟啟動，進行柴油發電機容量計算中，在計消防電機電量時應考慮消防電機的'啟動電流;
(2)根據上述第 1點的分析，在計算柴油發電機容量時若計其所有消防設備啟動電流的影響，則不可避免會導致柴油發電機計算容量偏大，針對該問題， 一般在計算中可采取分步啟動的方式予以解決，即根據消防設備的功能分工的不同，首先啟動消防電梯、應急照明、及防排煙風機等和生命安全聯系更為緊密的消防設備，第二步啟動噴淋泵、消火栓泵及消防排污泵等消防設備;基于以往設計案例的分析，通過分步啟動設備方案計算所選柴油發電機容量，比通過同時啟動設備方案計算所選柴油發電機容量可低一至二檔，從而在不影響實際使用功能的前提下，節約了工程造價初投資;
3.3 租戶重要負荷容量計算分析
在柴油發電機組容量計算過程中，大部分所接入的設備容量都可以通過相關機電專業(暖通、給排水、弱電等)的設備電量提資獲得，而對于預留的租戶重要負荷容量，往往根據每平米用電指標和建筑面積的乘積確定，那么，關鍵的租戶重要負荷用電指標如何確定?接下來根據筆者以往的設計經驗，及和同行們共同研究，重點分析一下租戶重要負荷計算容量指標的設計依據供大家探討，若有不同意見，歡迎指正。
首先，要明確租戶重要負荷究竟是哪些負荷?筆者理解租戶重要負荷用電設備主要是指為租戶自備 24小時運行的計算機中心設備(如服務器等)，以及用以維持計算機設備正常運行的暖通設備(如分體空調、精密空調等)。根據設備專業同行提供的相關計算公式及經驗數據，通過以下幾個步驟可推導出單位面積暖通設備用電指標：
1) 24小時冷卻水量 ： 30w/ ㎡ ;
2)空調制冷量 =24小時冷卻水量 /1.3=23w/ ㎡ ;
3)當計算機房面積較小，空調設備采用分體空調
時分體空調電量 = 空調制冷量 /3.5=7w/ ㎡當計算機房面積較大，空調設備采用精密空調時精密空調加濕加熱電量 =(空調制冷量 /3.5)×1.67=12w/ ㎡精密空調電量 =7+12=19w/ ㎡
4)計算機電量≈空調電量
5)當計算機房面積較小時
機房單位面積用電指標 = 計算機用電 + 機房空調設備用電≈15w/ ㎡當計算機房面積較大時機房單位面積用電指標 = 計算機用電 +機房空調設備用電≈ 35w/ ㎡根據以上分析計算，以及以往多個實際設計案例經驗總結，在估算預留租戶重要負荷用電量時可折中選用單位面積用電量指標 25w/ ㎡。 VIP 重要租戶因租用面積較大，在計算柴油發電機組容量時可選用單位面積用電量指標35w/ ㎡。
4 結語
隨著社會發展，以及人們對建筑物品質越來越高的要求，柴油發電機的設置是未來定位高端寫字樓不可缺少的一項重要指標。如何設計一個更加合理、更具擴展性及更加可靠的柴油發電機系統將成為衡量建筑設計強電系統是否完善的一項重要組成部分。希望此文的分析對同行們在未來工作中有所幫助，如有不妥之處請讀者們批評指正。
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