某酒店應急柴油發(fā)電機容量的確定

林承華

(福建聯(lián)盛建筑設計院有限公司 福建福州 350003)

1 引言

酒店的功能是為了給賓客提供安全、舒適的娛樂、餐飲和住宿的環(huán)境，如果酒店平時經(jīng)常發(fā)生斷電現(xiàn)象，那對酒店的經(jīng)營將是災難性的，所以保持酒店供電的穩(wěn)定性和可靠性，是非常重要的。因此酒店的應急柴油發(fā)電機在考慮滿足在發(fā)生火災時，當切斷市電后作為應急電源來使用的同時，更為重要的是要考慮滿足非火災時重要負荷的正常運行。

應急柴油發(fā)電機的容量，在施工圖階段可依據(jù)工程的消防負荷、一級負荷和某些重要的二級負荷容量的大小來確定，具體的計算方法可從以下三個方面考慮[1]:(1)保證穩(wěn)定負荷的正常運行;(2)保證最大的單臺電動機或成組電動機起動的需要，即發(fā)電機必須滿足尖峰負荷的正常運行;(3)保證起動電動機時母線上電壓降不影響到接在同一母線上的其他負載的正常運行。

2 酒店概況

本酒店為五星級酒店，地上總建筑面積69349.5m2，地下室建筑面積9552m2。酒店分為主樓(23層)和附屬樓(26層)，酒店主樓為客房及酒店相關的配套用房，包括中餐廳、西餐廳、宴會廳、報告廳及大型的康樂用房;酒店附屬樓為酒店配套辦公管理用房。地下室主要為停車庫和設備用房。酒店的地下室防火分區(qū)及具體布局如(圖1)。

3 酒店的供電方案

酒店負荷等級概況如下[2]:

一級負荷中的特別重要負荷:計算機管理系統(tǒng)用電。

一級負荷:①消防負荷(消火栓泵、噴淋泵、消防排水泵、火災自動報警及聯(lián)動控制、防排煙設備、火災應急照明、疏散指示標志);②宴會廳、餐廳、廚房、康樂設施、門廳及高級客房、主要通道等場所的照明用電;③排污泵、生活水泵、主要客梯用電以及計算機、

圖1 地下室防火分區(qū)和酒店主樓、附屬樓示意圖

電話、電聲、錄像設備和新聞攝影用電等。

二級負荷:空調用電。

其余為三級負荷。

酒店的具體供電方案如(圖2)。

4 負荷計算[3，4]

4.1 保障性負荷計算

圖2 酒店負荷的具體供電方案

從(圖2)中可以看出，應急柴油發(fā)電機供電范圍主要包括消防負荷、一級負荷中的特別重要負荷和一級非消防負荷。由于一級負荷中的特別重要負荷和某些一級非消防負荷在市政停電的時候必須投入使用，要不然酒店就不能正常運行，當然在市政停電的時候一些消防負荷也必須保證正常運行，如消控室電源等。我們把這些在非火災狀態(tài)下必須保持供電連續(xù)性和可靠性的負荷稱為保障性負荷。

表1 非火災狀態(tài)下保障性負荷計算

在(表1)中，需要說明的是電梯的設備額定功率與電梯的控制方式有關[5，6]，電梯的控制方式有直流M－G、直流SCR、交流串級調速、交流VVVF四種，其中直流M－G方式，功率的換算系數(shù)取1.59，其他方式取1.224。本工程電梯采用交流VVVF進行調速，則電梯的額定功率為PN=154×1.224=188kW。(表2)中消防電梯的額定功率也是按此種方法計算得出。

4.2 消防負荷計算

在進行消防負荷計算時，把所有的消防負荷都同時考慮顯然是不科學的，應該著重考慮一個防火分區(qū)發(fā)生火災，那該防火分區(qū)及相鄰的防火分區(qū)的消防負荷同時考慮是比較科學的。在該酒店中，以最不利的防火分區(qū)(地下室防火分區(qū)四)發(fā)生火災為例，來計算同時投入的消防負荷功率，從(圖1)可知，其相鄰的防火分區(qū)為地下室防火分區(qū)三、五、六，而酒店主樓是在地下室防火分區(qū)四的上面，所以應計入酒店主樓一層的消防負荷功率。當然在發(fā)生火災時，消防泵肯定要起動，所以無論哪里發(fā)生火災，都應該計入消防泵的功率，而本工程消防泵剛好在地下室防火分區(qū)五，并已予以考慮。

表2 地下室防火分區(qū)四發(fā)生狀態(tài)下消防負荷計算

在(表2)中，需要說明的是酒店主樓有兩部樓梯直通地下室防火分區(qū)四，因此在發(fā)生火災的時候，這兩部樓梯的正壓風機必須起動，所以在計算防火分區(qū)四消防負荷時，應考慮正壓風機的功率。由于在發(fā)生火災的時候，這些消防負荷都要同時起動，則其需要系數(shù)和同時系數(shù)都取1.0。

5 柴油發(fā)電機容量的確定

5.1 根據(jù)穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量

式中

SG1—按穩(wěn)定負荷計算的發(fā)電機視在功率，kVA;

P∑—發(fā)電機總負荷計算功率，kW;這里，取非消防負荷和消防負荷的較大者;

η∑—所帶負荷的綜合效率，一般取η∑=0.82～0.88;

cosφ—發(fā)電機額定功率因數(shù)，一般取cosφ=0.8

5.2 根據(jù)尖峰負荷計算發(fā)電機容量

式中

SG2—按尖峰負荷計算的發(fā)電機視在功率，kVA;

Kj—因尖峰負荷造成電壓、頻率降低而導致電動機功率下降的系數(shù)，一般取Kj=0.9～0.95;

KG—發(fā)電機允許短時過載系數(shù)，一般取KG=1.4～1.6;

Ssim—最大的單臺電動機或成組電動機的起動容量，kVA;

式中Sstm值的確定是非常重要的，從酒店的所有負荷來看，單臺噴淋泵的功率最大，而且室內消防泵、室外消防泵、噴淋泵基本上是不同時起動的，所以這里建議Sstm不取這三者成組電動機的起動容量。而電動機起動容量并不是額定容量，其起動容量Sstm=KstSrm(Kst—起動電流系數(shù)，一般取Kst=7，Srm—最大的單臺電動機額定容量，kVA)，而起動電流系數(shù)跟起動方式有關，當采用Y－△換接起動時，這時起動電流是直接起動的，從而可知起動容量和發(fā)電機的容量都為原來的，所以單臺最大電動機的起動方式對發(fā)電機容量的選擇影響是非常大的。

當采用Y－△換接起動時:

當直接起動時:

5.3 根據(jù)發(fā)電機母線允許壓降計算發(fā)電機容量

式中

SG3—按母線允許壓降計算的發(fā)電機視在功率，kVA;

△U—發(fā)電機母線允許電壓降，一般取△U=0.2

X'd—發(fā)電機瞬態(tài)電抗，一般取X'd=0.2

Sstm導致發(fā)電機最大電壓降的電動機的最大起動容量，kVA

從第二種方法可知，起動容量Sstm與單臺最大電動機的起動方式有很大的關系。

當采用直接起動時:

當采用Y－△換接起動時:

從以上三種方法可知，根據(jù)穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量SG1=926kVA為最大值，故本酒店的發(fā)電機容量宜取1000kVA。

6 結語

應急柴油發(fā)電機的容量的確定是一個比較復雜的問題，因為它要同時滿足保障性負荷和消防負荷的要求，而不同類型的建筑，這兩種負荷的大小是有很大的區(qū)別，比如住宅性等一般建筑，其消防負荷會遠大于保障性負荷，而酒店由于其功能的特殊性，當市政停電時，需要保證酒店正常營業(yè)的平時重要負荷的功率比較大，所以在選擇發(fā)電機容量時，應優(yōu)先及充分考慮保障性負荷的大小。還有單臺最大電動機或成組電動機的起動方式對發(fā)電機容量的選擇影響非常大，為了節(jié)約發(fā)電機的成本，不會造成不必要的能源浪費，建議在起動大功率的電動機時盡量采用降壓起動，比如Y－△換接起動、自耦降壓起動等方式。

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計院.工業(yè)與民用配電設計手冊(第三版)[M].北京:中國電力出版社，2005.

[2]JGJ16－2008.民用建筑電氣設計規(guī)范[S].

[3]江林鵬.超高層住宅小區(qū)自備發(fā)電機容量選擇實例分析[J].福建建筑，2012，(171):103 －105.

[4]吳偉俊.民用建筑自備應急柴油發(fā)電機組的確定[J].福建建筑，2006，(101):104 －105.

[5]張九根.自備應急柴油發(fā)電機組容量的確定[J].南京建筑工程學院學報，1998，(44):32－37.

[6]戴瑜興.高層建筑電氣設計中柴油發(fā)電機組容量的計算[J].湖南師范大學自然科學學報，1998，(21):26－29.