民用建筑自备发电机设计探讨

吴友发

(福州市建筑设计院　福建福州　350011)



民用建筑自备发电机设计探讨

吴友发

(福州市建筑设计院福建福州350011)

主要针对民用建筑中自备发电机设计的若干注意点，如关于民用建筑是否需设置自备发电机、关于自备发电机房布置的注意点、关于自备发电机房的储油间、关于自备发电机容量的计算方法、关于自备发电机的参数选择等等，进行分析和探讨。

民用建筑；发电机

0　引言

随着社会的发展，科技水平和生活水平的提高，对供电可靠性的要求越来越高。一些重要负荷一旦中断供电对人身安全、经济损失可能造成重大影响。因此，规范规定对于一些重要负荷除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源。可作为应急电源的除了蓄电池、干电池、独立于正常电源的专用的馈电线路外，最常用的是采用自备柴油发电机组。本文试对民用建筑中自备柴油发电机组的设计的注意点进行总结和分析。

1　关于民用建筑是否设置自备发电机

民用建筑中设置自备发电机遵循的规范是《供配电系统设计规范》及其他相关规范，简单来说，民用建筑需要设置自备柴油发电机常见的有以下4种情况[1]：

(1)当建筑中有较大容量的特别重要负荷时，例如国家级会堂、特级体育场馆等；

(2)高层建筑当市政供电条件不能满足一级负荷供电要求时；

(3)建筑高度为100m或35层及以上的住宅建筑宜设置(《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011第5.0.1)[2]；

(4)其他大型、人员密集、性质重要、需要加强消防措施的公共建筑，例如大型交通枢纽、会展中心、150m及以上的超高层建筑等。

另外，由于民用建筑中设置自备发电机主要是作为消防负荷的备用电源，因此对于民用建筑是否设置自备发电机还需遵循各地消防部门的意见。例如对于福建省内工程，福建省住建厅省消防总队关于《福建省高层建筑防火设计指导意见》[3]的通知(2011-8-1)中第6.1条要求：消防用电按一级负荷供电的高层建筑，其供电要求除应符合现行的《供配电系统设计规范》GB50052规定外[4]，尚应符合福建省地方标准《10kV及以下电力用户业扩工程技术规范》DB35/T1036关于增设用户自备电源的有关规定[5]。而在福建DB35/T1036中规定：一级负荷的用户应增设自备应急电源，二级负荷的在市电没有提供应急电源的情况下用户应配置自备应急电源。所以对于福建省内工程，消防用电按一级负荷供电的高层建筑常规都需设置柴油发电机来满足消防自备电源的要求。

2　关于民用建筑中自备发电机房的布置

2.1关于发电机房布置的位置[6]

民用建筑自备柴油发电机房的布置常见有两种做法：一是室外独立设置发电机房，二是附设在民用建筑内。对于第二种做法，国标GB50016-2014《建筑设计防火规范》中第5.4.13条对于布置在民用建筑内的柴油发电机做出了设计要求，其中第5.4.13.1条要求柴油发电机房宜布置在首层或地下一层、二层[7]。对于这一条，还需注意遵循各地不同要求，例如在福建省内由于台风时常会造成水涝影响，对发电机房的布置位置有特殊要求，已出的地方法规有以下3个要求：

(1)福建省地方标准《10kV及以下电力用户业扩工程技术规范》DB35/T1036中第7.4.1条要求：省市机关、防灾救灾、电力调度、交通指挥、电信枢纽、广播、电视、气象、金融、计算机信息、医疗等重要建筑和生命线工程的设计，要确保在城市超设防标准情况下的应急防涝排涝能力；其变配电所用房、备用发电机房应设置在地面一层及一层以上(取20 年一遇的内涝水位与主体建筑物的设计基准大者)[5]。

(2)FZ00118-0200-2015-00106 关于实施《福州市中心城区建筑变配电房设置若干规定》中要求：对于福州市中心城区建筑，重要建筑和生命线工程的新建变配电站房、备用发电机房等，应设于地面一层或一层以上，中心城区新建住宅小区的变配电用房、备用发电机房，在内涝高风险区域内，应设于地面一层或一层以上[8]。

(3)福建省闽政办〔2016〕29号文要求：新建住宅小区室外地面±0.00标高低于城市防涝用地高程或当地历史最高洪水位的，其变配电站房、备用发电机用房、消控中心、开关站、环网室等10kV公共网络干线节点设备应设置在地面一层及一层以上，并高于当地防涝用地高程；重要建筑、生命线工程、商业、办公、写字楼、医疗建筑等其他民用建筑地下配电站房、备用发电机用房等配电设施的建设、迁移、改造和地下室的加固改造，依照本措施执行。

由以上规定可看出，福建省内考虑到水涝的影响，对许多场所和建筑都要求发电机房应设置在地面一层及以上，对于这些场所和建筑的发电机房设计时除满足国家规范的要求外，还应满足这个地方法规的要求。对于其他省份，由于各地的情况不同，设计时应事先了解当地的地质、水文等情况，这些要求常规会体现在各地的地方法规中，设计前最好要先搜集了解当地的相关法规要求。

2.2关于发电机房布置的注意点

国标GB50016-2014《建筑设计防火规范》中第5.4.13条第2款～6款为发电机设计中的强制性条文，其中需要特别注意以下几个要求：

(1)第5.4.13.2条要求柴油发电机房不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻[7]。这条为强制性条文,设计中应特别注意。按《建筑设计防火规范》的国标图集的图示理解，这里指的应是发电机房的房间范围的正上方、正下方或贴邻，而非泛指的上一层整层及下一层整层。例如：发电机房上一层为商场时，在确实为难的情况下，可考虑把上一层中局部发电机房范围对应的上方部分改为非人员密集的房间，如办公储藏等；而上一层的其他部分可依旧为商场，以满足规范的要求。当然在可行的情况下，尽量还是上下层的整层都避免设置人员密集场所，从而尽可能保证人身安全。

(2)第5.4.13.5条强条要求发电机房应设置火灾报警装置[7]，这里应注意不管建筑本身是否需设计火灾自动报警系统，按这款强条规定对于布置在民用建筑内的柴油发电机房都要设置火灾报警装置。对于室外独立设置的非布置在民用建筑内的发电机房则没有这个要求。

在发电机房布置时，除上述规范的两点强制性条文要求外，还应满足JGJ16《民用建筑电气设计规范》及GB500352《民用建筑设计通则》中对发电机房的要求，柴油发电机运行时会产生电磁干扰属于强电设备房，因此发电机房不应设在消控安控中心、通信机房、网络机房等弱电机房附近，且不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方，也不宜与上述场所贴邻[9-10]。在常规设计中采用的是低压柴油发电机，因此发电机房一般应设置在负荷中心尽量与变电所靠近，以减少供电距离。在超高层建筑中，当低压柴油发电机供电距离超过250m时可考虑采用10kV高压发电机。

在发电机房布置时，设计还应考虑各地环保部门的要求，例如在福建省内环保部门常规会要求发电机的排烟口宜内置排烟道至屋顶高空排放，当采用无烟发电机时需事先与当地环保部门沟通以免造成设计后期增补高空排放的排烟道导致破坏建筑立面。每台发电机的排烟管宜各自独立，排烟管水平管道尽量短，转弯尽量少，以免影响发电机的输出功率。

在考虑发电机房位置时，还需要特别注意发电机的设备搬运问题并体现在建筑图上。按JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》要求发电机房应有两个出入口，其中一个应满足搬运机组的需要[9]。除设置两个出入口外，发电机由室外搬运到机房途经的走道、房间、坡道等都应考虑设备的高度宽度的需求。例如当柴油发电机房设置在地下一层时，如考虑发电机经由地下室坡道搬运到机房，则该地下室坡道的最低净高及途经的走道宽度等需复核是否满足设备高度和宽度的需求，必要时需把部分建筑墙体标明为设备进场后再砌，当以上路径不能满足搬运要求时可考虑在楼板上预留设备搬运口，待设备进场后再浇捣该部分楼板。

3　关于民用建筑自备发电机房的储油间

对于发电机房的储油间，在现行设计时需要注意相关防火规范和爆炸危险环境规范的更新，且JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中对发电机房的一些要求已经被新建规GB50016-2014《建筑设计防火规范》中的要求所替代。

国标GB50016-2014《建筑设计防火规范》第5.4.13.4条要求其总储存量不应大于1m3[7]。对于这条规范有以下几种情况需注意：

(1)根据相关规范要求，当消火栓等消防设备最小持续供电时间为3h时，若以柴油发电机组作为自备应急电源，则柴油机房供油时间不应小于3h且应同时满足储油间储油量不大于1m3。因此应根据发电机参数计算1m3的柴油能否满足持续发电时间，例如某品牌柴油发电机组，当其供电容量为1200kW时，每小时耗油量为0.31m3,3h耗油量为0.93m3<1m3满足要求，当选用容量大于1200kW时，则应增设室外储油罐。

(2)对于医疗建筑，根据JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》第4.4.5条规定：对于柴油发电机组的供油时间，三级医院应大于24h，二级医院宜大于12h。此时一般需考虑增设室外储油罐才能满足供油时间同时满足建筑内储油间的储油量不大于1m3的要求[11]。

对于需设置室外储油罐的工程，需注意柴油储油间和室外储油罐的进出油路管道的防火设计应满足GB50016-2014《建筑设计防火规范》第5.4.14条、第5.4.15条(强条)的要求，对设置在建筑内的柴油发电机的燃料供给管道在进入建筑物前和设备间内的管道上均应设置自动和手动切断阀，储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀，油箱的下部应设置防止油品流散的设施[7]。

另外对于储油间还应注意以下2点：

(1)根据国标GB50016-2014《建筑设计防火规范》第5.4.13条的条文解释，对于设在建筑内的柴油设备或柴油储罐，柴油的闪点不应低于60°[7]。这条与旧规中对于柴油闪点的要求不同，设计中应注意按此新规执行。

(2)在以往设计中常规把储油间按火灾爆炸危险21区来设计，而根据新版GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》，储油间已经不需按爆炸危险环境来考虑[12]。

4　关于民用建筑自备发电机容量的计算

关于发电机容量的计算，在JGJ16《民用建筑电气设计规范》的条文说明中有详细叙述，也可参考国标图集12SDX101-2《民用建筑电气设计计算及示例》1页～15页及9页～6页。在方案或初步设计阶段可按配电变压器容量的10%～20%进行估算，建筑规模大时取下限，规模小时取上限[13]。

在施工图阶段应根据以下3种方法计算并选择其中容量最大者：

(1)按稳定负荷计算发电机容量；

(2)按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要计算；

(3)按启动电动机时，发电机母线允许压降计算。在民用建筑的实际计算中常用第1种方法来计算容量，同时用第2种和第3种方式来复核校验。

用第1种方法计算发电机用量时，对于单栋建筑，应急负荷的需要系数取值为1，对于具有多栋塔楼的建筑或多栋建筑的住宅小区。由于不考虑多栋塔楼或建筑同时发生火灾的情况，柴油发电机的容量应不小于应急负荷最大塔楼及地下车库和设备层应急负荷的计算容量(除备用负荷外)。实际计算中由于柴油发电机需考虑在火灾时为消防负荷，平时为重要负荷提供备用电源，因此柴油发电机的容量应考虑稳定计算负荷包括消防负荷和保证负荷两部分。计算中可参考采用以下这种计算方法[2]：

(1)消防负荷

平时备用火灾时才启用的专用消防设备计算负荷(Pj1)。如一般按最不利的一个防火分区发生火灾时考虑需开启的消防水泵、排烟风机、正压风机、电动防火卷帘、电动防火门、消防新风机等。同层有几个防火分区时，若某一个防火分区着火，所开启的防排烟最大负荷为本着火分区及相邻的两个防火分区的防排烟设备。

火灾或停市电时，必须由发电机供电的计算负荷(Pj2)。如应急照明(包括备用照明、疏散照明、安全照明)、消防电梯、消防控制室、通信机房、安防监控机房、大中型计算机房等重要设备用电，特别重要负荷，一级负荷中的部分或全部负荷。

(2)保证负荷

停市电非火灾时，宜由发电机供电的重要计算负荷(Pj3)。如部分或全部客梯、生活水泵、厨房动力、餐厅1/4～1/3照明、商场1/4～1/3照明、宾馆锅炉房、星级客房照明等，宜将大型封闭式商场中的空气处理机、新风机作为重要负荷。

发电机组的额定功率(PH)应大于或等于1.1倍的计算功率(Pj)：PH≥1.1Pj。

(1)当Pj1>Pj3时，应选PH≥1.1(Pj1+Pj2)。为充分利用发电机，应把重要负荷接到发电机母线上。

(2)当Pj3>Pj1时，应选PH≥1.1(Pj2+Pj3)。这样既能满足消防负荷用电，又能向保证负荷供电。

例如计算某住宅小区的柴油发电机组，其火灾时消防负荷Pj1为以下消防用量：上部最大一个塔楼的消防用量、最不利防火分区为地下室第2、3、4这3个贴邻的防火分区消防用电、消防泵房用电，合计安装容量为446kW，取需要系数1后Pj1=446kW；必供负荷Pj2为：应急照明、消防电梯、消控中心、安控中心、通信机房等安装容量合计226kW，取需要系数后为Pj2=144kW；宜保的重要负荷Pj3为：客梯、生活水泵、地下室排水泵用电等安装容量合计645kW，取需要系数后Pj3=322kW；因此发电机容量为PH≥1.1(Pj1+Pj2)=649kW，按稳定负荷计算为选择一台常用功率为650kW的柴油发电机组。

用计算方法2最大的单台电动机或成组电动机启动的需要、计算方法3启动电动机时发电机母线允许压降进行发电机容量的复核校验，计算方法可参考国标图集12SDX101-2《民用建筑电气设计计算及示例》9页～6页。

5　关于民用建筑自备发电机的参数选择

低压柴油发电机组参数一般为电压0.4/0.23kV、频率50Hz，并注明常用功率和备用功率。对于柴油发电机，在我们国内是用常用功率即连续功率来标称的，连续功率是指发电机组能够在24h之内连续使用的最大功率，备用功率是指每12h之内有1h可在连续功率的基础上超载10%的机组功率。例如某工程设计选用400kW发电机未标明为常用功率，实际订货中有可能购买的是备用功率为400kW的机组，此时如果机组平时都开在400kW那就是处于超载状态，因为该机组实际额定功率只有360kW，这对机组是非常不利的，将会缩短机组的寿命和造成故障率增高。因此，设计中应明确标明常用功率和备用功率，以保证发电机选购正确。

6　结语

本文主要针对民用建筑中自备发电机设计在2016年止的常见注意点进行个人总结和分析。设计师在自备发电机设计时应做到以下3点：一是理解和领会当前实施的关于自备发电机的规范的意图并在设计中遵循；二是熟悉了解当前技术条件下发电机的相关数据以便具体应用于设计中；三是详细了解工程所在地的消防环保等相关部门对自备发电机设计的要求和地质条件对发电机设计的影响。未来随着技术的先进和规范的相应更新，对于自备发电机的设计也应与时俱进。

[1]建筑电气设计疑难点解析及强制性条文[Z].ISBN978-7-112-18656-3.

[2]JGJ242-2011 住宅建筑电气设计规划[S].

[3]福建省住建厅消防总队.福建省高层建筑防火设计指导意见[Z].2011.

[4]GB50052 供配电系统设计规范[S].

[5]DB35/T 1036 10kV及以下电力用户业扩工程技术规划[S].

[6]邓琪瑜.民用建筑中柴油发电机组的选择与机房设计[Z].中小企业管理与科技,2010(6).

[7]GB50016-2014 建筑设计防火规划[S].

[8]FZ00118-0200-2015-00106 福州市中心城区建筑变配电房设置若干规定[Z].

[9]JGJ116 民用建筑电气设计规范[S].

[10]GB500352 民用建筑设计通则[S].

[11]JGJ312-2013 医疗建筑电气设计规范[S].

[12]GB50058-2014 爆炸危险环境电力装置设计规范[S].

[13]12SDX101-2 民用建筑电气设计计算及示例[S].

Discussion on the design of the self-contained generator in civil buildings

WU Youfa

(Fuzhou Architectural Design Institute, Fuzhou 350011)

Essential of self-contained generator was summarized and analyzed for design of civil buildings in this paper, whether the self-contained generator was needed for design of civil buildings，essential of layout of self-contained generator room，oil storage room of self-contained generator room，calculation method of self-contained generator capacity，parameters selection of self-contained generator.

Civil buildings；Generator

吴友发(1975.1-)，男，高级工程师。E-mail:413501394@qq.com

2016-08-02

TU96+3

A

1004-6135(2016)09-0091-04