淺析高品質(zhì)寫字樓應(yīng)急電源配置比較優(yōu)秀論文
引言
隨著經(jīng)濟全球化腳步的日益加速，越來越多大型外企入駐國內(nèi)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(chuàng)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(wù)寫字樓，再到現(xiàn)今 5A 級寫字樓、超甲級寫字樓，寫字樓品質(zhì)發(fā)展也見證了經(jīng)濟繁榮的進程，在這其中，可靠的電力系統(tǒng)供應(yīng)也成為提升寫字樓品質(zhì)，增強市場競爭力不可或缺的重要因素。整理筆者設(shè)計的高品質(zhì)寫字樓項目，均為一類高層民用建筑(根據(jù) GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(2005年版)表 3.0.1規(guī)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(tǒng)、變頻調(diào)速生活給水泵等為一級負荷(根據(jù)JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(下簡稱《民規(guī)》) 3.2負荷分級及供電要求規(guī)定)，且《民規(guī)》 3.2.8中規(guī)定“3.2.8一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞”。
綜合以上分析，在高品質(zhì)寫字樓電力系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)置柴油發(fā)電機系統(tǒng)已成為電力供應(yīng)可靠性有力的保證，本文將就一類高層民用建筑中柴油發(fā)電機系統(tǒng)的配置、所接負荷的類型、機組容量的計算等柴油發(fā)電機組設(shè)計中的相關(guān)問題進行探討。
1 柴油發(fā)電機系統(tǒng)所接入負荷的類型
接入柴油發(fā)電機系統(tǒng)的負荷主要分為兩類 ：
1.1 根據(jù)規(guī)范中負荷等級的分類，接入柴油發(fā)電機組的負荷包含一級負荷：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、電子信息機房及安保系統(tǒng)、變頻調(diào)速生活給水泵、機械停車設(shè)備、大型超市商業(yè)及酒店管理用計算機系統(tǒng)等負荷。
1.2 根據(jù)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(nèi)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(zhì)，在設(shè)計中我們還考慮到給每個租戶提供重要負荷預(yù)留電量，也將接入柴油發(fā)電機系統(tǒng)中，該部分電量主要用于提供租戶數(shù)據(jù)機房、計算機中心等核心區(qū)域的用電，以保證供電可靠性。
2 柴油發(fā)電機系統(tǒng)的配置
2.1 配置方案
根據(jù)柴油發(fā)電機接入負荷的類型，對柴油發(fā)電機的配置可以有以下三種選擇 ：
Op1. 設(shè)置一臺柴油發(fā)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(shè)置兩臺柴油發(fā)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(shè)置兩臺柴油發(fā)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(fā)電機組實際運行中，若柴油發(fā)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(dǎo)致降低發(fā)電機組的使用壽命 ;相反若柴油發(fā)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(dǎo)致柴油燃燒不充分，長時間會造成發(fā)電機組的積碳嚴重，對發(fā)電機組也具備一定的損傷性 ;而當柴油發(fā)電機組運行負載率在 80% 時，既可以確保發(fā)電機組不超載運行，也可以保證發(fā)電機組不會長期低負荷運行，從而延長柴油發(fā)電機組的使用壽命。基于以上分析，選擇合適的負載率對柴油發(fā)電機系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要。
2.3 方案的優(yōu)缺點
實際設(shè)計案例中，筆者參與的項目設(shè)計中多采用 op2方案，即設(shè)置一臺柴油發(fā)電機組為一級負荷及租戶重要負荷提供應(yīng)急及備用電源，另外為 VIP 租戶重要負荷預(yù)留柴油發(fā)電機房位置，待 VIP 租戶入駐后可根據(jù)實際用電量需求，再另行設(shè)計選擇合適的柴油發(fā)電機組。
相比較 op1和 op3， op2的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三點：
(1)經(jīng)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(guī)模，即用電需求容量也相應(yīng)增加，若在柴油發(fā)電機組容量設(shè)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(dǎo)致柴油發(fā)電機組運行負載率偏低，影響柴油發(fā)電機組使用壽命;而方案 op2為 VIP租戶重要負荷單獨設(shè)置柴油發(fā)電機組，根據(jù)實際用電量需求，選擇合適容量的柴油發(fā)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(fā)電機組，避免了因與其它負荷共用柴油發(fā)電機組而導(dǎo)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(fā)電機系統(tǒng)容量計算
3.1 機組啟動條件
柴油發(fā)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(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 容量計算分析
通過分別計算以上兩種情況下所需柴油發(fā)電機容量，并在計算結(jié)果中進行比較，選擇較大容量作為所選柴油發(fā)電機組容量。基于筆者以往設(shè)計的實際案例，在柴油發(fā)電機容量計算過程中，有以下幾點經(jīng)驗總結(jié)與同行共同探討：
(1)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 GB50116—2013中規(guī)定：3.1.8水泵、風機控制柜等消防電氣控制裝置不應(yīng)采用變頻啟動方式。因此，消防設(shè)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(fā)電機容量計算中，在計消防電機電量時應(yīng)考慮消防電機的'啟動電流;
(2)根據(jù)上述第 1點的分析，在計算柴油發(fā)電機容量時若計其所有消防設(shè)備啟動電流的影響，則不可避免會導(dǎo)致柴油發(fā)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(jù)消防設(shè)備的功能分工的不同，首先啟動消防電梯、應(yīng)急照明、及防排煙風機等和生命安全聯(lián)系更為緊密的消防設(shè)備，第二步啟動噴淋泵、消火栓泵及消防排污泵等消防設(shè)備;基于以往設(shè)計案例的分析，通過分步啟動設(shè)備方案計算所選柴油發(fā)電機容量，比通過同時啟動設(shè)備方案計算所選柴油發(fā)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(jié)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(fā)電機組容量計算過程中，大部分所接入的設(shè)備容量都可以通過相關(guān)機電專業(yè)(暖通、給排水、弱電等)的設(shè)備電量提資獲得，而對于預(yù)留的租戶重要負荷容量，往往根據(jù)每平米用電指標和建筑面積的乘積確定，那么，關(guān)鍵的租戶重要負荷用電指標如何確定?接下來根據(jù)筆者以往的設(shè)計經(jīng)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(shè)計依據(jù)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(shè)備主要是指為租戶自備 24小時運行的計算機中心設(shè)備(如服務(wù)器等)，以及用以維持計算機設(shè)備正常運行的暖通設(shè)備(如分體空調(diào)、精密空調(diào)等)。根據(jù)設(shè)備專業(yè)同行提供的相關(guān)計算公式及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過以下幾個步驟可推導(dǎo)出單位面積暖通設(shè)備用電指標：
1) 24小時冷卻水量 ： 30w/ ㎡ ;
2)空調(diào)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(diào)設(shè)備采用分體空調(diào)
時分體空調(diào)電量 = 空調(diào)制冷量 /3.5=7w/ ㎡當計算機房面積較大，空調(diào)設(shè)備采用精密空調(diào)時精密空調(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)計算機電量≈空調(diào)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(diào)設(shè)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(diào)設(shè)備用電≈ 35w/ ㎡根據(jù)以上分析計算，以及以往多個實際設(shè)計案例經(jīng)驗總結(jié)，在估算預(yù)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(fā)電機組容量時可選用單位面積用電量指標35w/ ㎡。
4 結(jié)語
隨著社會發(fā)展，以及人們對建筑物品質(zhì)越來越高的要求，柴油發(fā)電機的設(shè)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(shè)計一個更加合理、更具擴展性及更加可靠的柴油發(fā)電機系統(tǒng)將成為衡量建筑設(shè)計強電系統(tǒng)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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