大型商业建筑柴油发电机设置探讨

2021-10-25施潘

现代建筑电气 2021年7期

施潘

(深圳市华阳国际工程设计股份有限公司,广东深圳 518000)

0 引言

柴油发电机作为应急电源被各类项目普遍使用,在探索项目是否需要设置柴油发电机和设置柴油发电机台数的路径上,成本因素逐渐增加比重,特别是对于商业建筑,因其较大的建设成本和成本回收周期以及其不稳定的经营收益情况,是否可以不设置柴油发电机或者设置几处发电机房不仅是规范、使用需求问题,也逐步成为建设成本考虑的一个决策点[1-5]。

柴油发电机的选择首先需要满足项目中对于供电电源选择的要求,其次需要考虑成本因素。本文结合某大型商业建筑项目,探讨了大型商业建筑柴油发电机设置。

1 工程概况

某工程项目占地面积约3万m2,总建筑面积15万m2,其中地下室面积5万m2,裙房面积10万m2,地下2层,地上4层;-1F为车库、商业、设备房,-2F为人防车库,地上4层为商业,建筑高度为24.0 m。

2 判定是否需要设置柴油发电机

2.1 建筑类别的判定

根据JGJ 48—2014《商店建筑设计规范》[6]中第1.0.4条规定,该项目为大型商业建筑。根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中第5.1.1条规定,该项目为多层民用建筑。

2.2 负荷分级

根据JGJ 48—2014《商店建筑电气设计规范》第3.3.2条的规定:经营管理计算机系统用电为一级负荷中特别重要负荷;客梯、公共安全系统、信息网络系统、电子信息设备机房用电、走道照明、应急照明、值班照明、警卫照明为一级负荷;自动扶梯、货梯、经营用冷冻及冷藏系统、空调为二级负荷。

根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)中第10.1.2条规定,该项目消防负荷为二级负荷。

根据《工业与民用供配电设计手册》(第4版)2.1.2.(3)中的建议:当建筑物另有更高级别的负荷时,消防负荷宜视为与之同级。

负荷分级如表1所示。该项目一级负荷中特别重要负荷主要为计算机系统用电,系统用电特征可靠性较高,容量相对较小。柴油发电机不能满足电源切换时间要求,因而应急电源采用不间断电源(UPS)供电。因此,该项目一级负荷中特别重要负荷可以不考虑由柴油发电机供电。

表1 负荷分级

2.3 电源选择

GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[7]中第3.2.8条及其条文解释的要求:“一级负荷应由双重电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。”《南方电网10 kV及以下业扩受电工程技术导则(2018版)》[8]第6.3.3条供电电源要求“一级负荷的供电电源应负荷下列规定:一级负荷应由双电源供电,当一路电源发生故障时,另一路电源不应同时受损坏”以及第3.10条双电源的定义:“由2个独立的供电线路向同一用电负荷实施的供电。这两条供电线路是由两个电源供电,即由来自2个不同的变电站或来自具有两回及以上进线的同一变电站内不同电源进线的两段母线分别提供电源。”

2.4 市政条件

110 kV变配电站(三栋站)距离项目9 km,110 kV变配电站(体育馆站)距离项目3 km,项目位置示意图如图1所示;并且体育馆站自上级电站接入的电源回路为两回路及以上。

图1 项目位置示意图

2.5 方案对比

方案一:2个独立110 kV变配电站(体育馆站,三栋站)各引入一路电源,无柴油发电机。

方案二:2个独立110 kV变配电站(体育馆站,三栋站)各引入一路电源,设柴油发电机。

方案三:110 kV变配电站(体育馆站)引入两路独立电源供电线路,无柴油发电机(变电站内不同电源进线的两段母线分别提供电源)。

方案四:110 kV变配电站(体育馆站)引入两路电源供电线路,设柴油发电机。

根据供电咨询,每电路供电外线价格为70万元/km;柴油发电机选型为1 600 kW,柴油发电机价格为190万元,柴油发电机面积约为100 m2。部分成本分析如表2所示。

表2 部分成本分析

柴油发电机房价值:当不设置柴油发电机房时,节省的面积按照2个车位进行估算,每个车位价值15万元,得出总价为30万元。

根据《南方电网10 kV及以下业扩受电工程技术导则(2018版)》对于双电源的要求,方案三满足一级负荷供电要求,但GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》未做此类说明,在与审图单位以及建设单位沟通之后,不选方案三为最终方案。

在考虑政策和部分直接成本的前提下,优先选择方案一或方案四,对于电缆/母线、配电柜等成本在分析阶段还未体现,根据配电系统分析,可得出此部分成本。

3 柴油发电机设置台数对比分析

3.1 柴油发电机负荷估算

该项目建筑平面占地约为3万m2,呈长条形,在考虑供配电系统时,变配电房按照左右分区进行考虑,可以有效地减少供电距离,则柴油发电机设置是否也考虑按照左右分区,并且与变配电房匹配,对比分析设置一处发电机房和两处发电机房的优劣。

根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》中第3.5.4条及其条文解释和第3.5.5条的要求,对该项目柴油发电机进行复核估算。两处、一处发电机房方案中柴油发电机负荷计算分别如表3、表4所示。

表3 两处发电机房方案中柴油发电机负荷计算

表4 一处发电机房方案中柴油发电机负荷计算

该项目停电状态下柴油发电机需要负担的重要负荷主要包括以下几种一级负荷:44 kW生活水泵用电、60 kW网络机房用电、50 kW消防控制室用电、10台15 kW客梯用电,共计为304 kW,其余二级负荷可不计入柴油发电机容量,电网提供的电源可满足二级负荷的要求。

建筑物消防用电设备的计算负荷,按照共用的消防用电设备(如消防水泵、消防电梯及消防控制室等用电)、发生火灾的防火分区内的消防用电设备以及与其关联的防火分区消防用电设备的计算负荷之和确定。

对比其他着火点,某一层中庭着火时,建筑消防用电设备的计算负荷为最大值。中庭与本层其他所有防火分区均相邻,而且中庭无独立的疏散楼梯,均是借用相邻防火分区的疏散楼梯作为疏散使用,因而在考虑火灾状态下,假设1F中庭着火时,除1F中庭防火分区外,同层其他防火分区的排风风机、楼梯加压风机、应急照明均可作为与其关联的防火分区消防用电设备考虑。由于暖通排烟和加压送风均为垂直设计,不同楼层同一位置的防火分区着火,均会启动设置在屋顶的排烟风机和加压送风机,因此任一楼层中庭着火,裙房排烟风机和加压送风机均会启动。

另外,对于项目的应急照明,火灾发生后消防应急照明和疏散指示系统控制所有消防应急照明和标志灯具立即转入应急工作状态。火灾时不中断供电的非消防负荷主要包括生活水泵用电、网络机房用电。

选型结果:方案一分设两处柴油发电机房,其中一台常载1 000 kW和一台常载1 200 kW柴油发电机,分别设在项目的左、右分区,方案二设置一处柴油发电机房,采用一台1 600 kW柴油发电机。

根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》第 6.1.3.8条规定:“柴油发电机组的单机容量,额定电压为3～10 kV时不宜超过2 400 kW,额定电压为1 kV以下时不宜超过1 600 kW。”该项目计算未超过1 600 kW,因此方案一和方案二在规范上都可行。