建筑群自備柴油發電機負荷計算探討

吳保剛（云南省設計院， 云南 昆明 650032）

Wu Baogang

1 引言

很多房地產工程中，是在用地的部分區域地塊內建一個整體地下車庫，在車庫頂上建數棟一類高層住宅（部分為商業網點住宅）樓，以下稱這樣的工程為建筑群。

建筑群內高層住宅樓及地下車庫內存在大量的需要按照一級負荷供電的用電設備負荷。

建筑群內的各10/0.4kV變電所由兩路10kV市政電力系統電源供電，一般當地供電部門都不保證兩路電源符合一級負荷的供電要求，因此需要設置柴油發電機作一級負荷的備用電源。在滿足使用可靠性的同時，怎樣使設置的柴油發電機容量盡可能小，臺數盡可能少，提高經濟性，關鍵是合理計算柴油發電機的負荷。

2 負荷計算依據

《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008(以下稱民規) 第3.5.3條規定，當消防設備的計算負荷大于火災時切除的非消防設備的計算負荷時，應按照消防設備的計算負荷加上火災時未切除的非消防設備的計算負荷進行計算；當消防設備的計算負荷小于火災時切除的非消防設備的計算負荷時，可不計入消防負荷。條文說明中還規定對于平時和消防兼用風機在計算正常情況下的用電負荷時應計入平常使用的用電容量。

民規第3.5.4條第2款規定，當應急發電機為消防用電設備及一級負荷供電時，應將兩者計算負荷之和作為選用應急發電機容量的依據。

民規第3.5.4條第3款規定，當自備發電機作為第二電源，且尚有第三電源為一級負荷中的特別重要負荷供電時，以及當向消防負荷、非消防一級負荷及特別重要負荷供電時，應以三者的計算負荷之和作為選擇自備柴油發電機容量的依據。

《全國民用建筑工程設計技術措施》2009電氣（以下稱措施）第4.2.2條第5款規定，當柴油發電機組除為消防、安防等負荷供電，同時還為其他非消防重要負荷供電時，在火災發生時，應自動切除非消防重要負荷。發電機的容量應按照消防負荷及非消防負荷之間的較大者確定發電機的容量。

措施2.6.2條中也有與民規第3.5.4條相同的規定。

從民規前后條目分析理解，3.5.3條應作為電力系統電源負荷計算依據， 3.5.4條是應急發電機負荷的計算依據。

筆者認為，在建筑群工程設計中應該怎樣選擇發電機負荷計算依據，值得探討。

發電機的負荷計算依據應符合規范要求，更應該根據工程的具體情況，正確理解應用規范的條款。建筑群內設置的發電機組是在10kV市政電力系統停電時，需要維持對一級負荷供電的電源，可認為是第二電源或備用電源。而應急電源是用作應急供電系統組成部分的電源，故建筑群內設置的發電機組不完全是應急電源，火災時，停電不造成人身傷亡、重大影響或損失、公共場所秩序嚴重混亂的非消防一級負荷應當切除。因此，發電機的負荷計算應依據民規3.5.3條的規定較為合理。

3 負荷計算

某建筑群總建筑面積255565.63m2，地塊呈梯形狀，上底109m，下底189m，梯形高170m。

整個地塊地下為4層車庫，每層劃分為7個防火分區，車庫建筑面積101689.43m2，為I類汽車庫。

車庫頂上為29或30層住宅樓共10棟，各棟每層住宅為4～6戶，其中3棟為一類高層住宅樓，7棟為一類高層商業網點住宅樓，總建筑面積144778.97m2，共有住宅1316戶，底商總建筑面積8897.23m2。

地下車庫有一個防火分區頂上建有3棟樓，其余各防火分區頂上建的高層建筑不超過2棟。

在該工程地下1層靠近負荷中心設一備用柴油發電機房可以滿足對其所有一級負荷的供電。

3.1 確定一級負荷

建筑群內設置的備用發電機組為一級負荷的備用電源，進行其負荷計算時，應按規范劃分建筑群內負荷等級，明確一級負荷。

地上的高層建筑內一級負荷現行規范的規定都很明確，設計時，按規范劃分無任何問題。

地下車庫的一級負荷：

民規第3.2.2條規定，民用建筑中各類建筑物的主要負荷分級，應符合民規附錄A中對汽車庫（修車庫）、停車場的規定：

I類汽車庫、機械停車設備及采用升降梯作車輛疏散口的升降梯用電劃分為一級負荷。

《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》GB50067-97(以下稱車規)第9.0.1條，消防水泵、火災自動報警、自動滅火、排煙設備、火災應急照明等消防用電和機械停車設備以及采用升降梯作車輛疏散口的升降梯用電應符合下列規定：

9.0.1.1 I類汽車庫、機械停車設備及采用升降梯作車輛疏散口的升降梯用電應按一級負荷供電。

9.0.1.2 II、III類汽車庫和I類修車庫應按二級負荷供電。

車規是防火規范，其負荷等級只適用于各類車庫的消防負荷等級劃分，建筑群內的地下車庫的消防負荷應劃分為一級負荷。

建筑群內的地下車庫的非消防負荷等級應按照民規劃分，其非消防負荷均應化分為一極負荷!

地下車庫內正常用于通風換氣的送、排風風機，目前多數情況下物業管理者，為了節約運行成本，大多都不開啟。不運行通風機，除人們在地下車庫時，會感覺空氣質量差外，未見有其他影響，何況建筑群內有兩路10kV市政電力系統電源供電，即便是停電大多時間也不長，并且同時停留在車庫人員并不多、停留時間也短，其停電使通風暫時停止不會造成重大影響，也沒有任何損失。因此用于通風換氣的送、排風風機，自備發電機組有理由不對其供電。

3.2.負荷統計、計算

建筑群中各類一級負荷按照采用需要系數法計算，其需要系數可參考措施附表2.7.7取值。

1～10棟照明負荷主要為其公共通道照明，多數燈具采用紅外感應光控延時自熄開關控制；車庫照明燈具采用的車道、車位分區隔燈交錯控制方式，一般情況下物業管理最多開啟50%燈具；需要系數取值也可適當減小。

地下車庫用于火災及平時的兩用風機，在其配電系統設計時，使發電機電源在末端切換，風機的控制電路增加電氣聯鎖電路。在電力系統停電，發電機運行時，禁止兩用風機平時通風狀態的運行；火災時，保證兩用風機運行。電氣聯鎖電路見圖1。

電力系統電源（主電源）停電時，發電機啟動運行供電。圖1中雙電源自動轉換開關（ATS）切換到備用電源供電，ATS開關備用運行常開輔助觸點閉合，聯鎖中繼KAL常閉觸點斷開，手動和DDC控制均不能運行風機，只有消防控制能運行風機。

建筑群地下車庫每個防火分區設有5.5kW兩用風機6臺, 地下車庫內共有168臺(924kW) 兩用風機設備容量在發電機的非消防負荷計算時，不用統計，其計算負荷值減小了很多。

消防風機負荷按照工程內其中的一個防火分區火災時需要運行的消防風機總負荷統計，所統計的防火分區消防風機總負荷為各防火分區中的最大值。

建筑群備用發電機的負荷計算最終成果為：非消防時，各類計算負荷的∑值為590kW，消防時；各類計算負荷的∑值為658kW，備用發電機負荷應確定為658kW。

圖1 兩用風機控制原理圖

4 結論

備用柴油發電的供電負荷，火災時，對停電不造成人身傷亡、重大影響或損失、公共場所秩序嚴重混亂的非消防負荷應予切除。

發電機供電時，各兩用風機控制箱采用防止兩用風機平時通風狀態運行的連鎖控制電路，使得兩用風機的兩種運行狀態的電源得以明確劃分，消防運行狀態為電力系統和發電機雙電源供電，平時通風狀態僅為電力系統電源供電。建筑群內的備用發電機不用考慮兩用風機平時通風狀態運行時的負荷。

以現行規范為依據，并根據工程的實際需求，首先確定備用發電機房位置、數量，然后對各備用發電機房的供電負荷進行仔細分析統計、計算，合理確定各備用發電機房的發電機負荷量。

建筑群采取上述措施得到柴油發電的供電負荷，作為工程內的備用柴油發電機容量選擇依據，使備用柴油發電機容量較為合理，而且在發電機啟動運行供電時不會超負荷，提高了發電機運行的可靠性。