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超高层建筑中与柴油发电机相关的几个问题

分类目录:技术资讯 | 发布日期:2019-11-11 15:08:10 | 作者:柴油发电机组厂家| 来源:cliftonburt.com |
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0 引 言近年来,随着我国各地超高层建筑的非常规发展,有关超高层建筑负荷分级以及电源保证的话题几乎成了业内人士每逢必谈的主题,尤其是柴油发电机电源在超高层建筑中的使用与否以及如何使用等方面的问题,时时困扰同业。本文愿就业内共同关心的有关柴油发电机的几个问题,谈一些想法。 1 设置柴油发电机作为应急电源的充分条件根据国家现行相关规范的规定,只在以下约定条件下,需为高层( 含超高层) 中设置柴油发电机电源: ( 1) JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》 ( 简称《民规》) 第 3. 2. 8 条第 1 款规定: “一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。”( 2) 《民规》第 3. 3. 1 条第 4 款规定,“当符合下列条件之一时,用电单位宜设置自备电源: ① 一级负荷中含有特别重要负荷; ② 设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求。”这两条的相关款项规定可以归纳为: 首先,建筑中有大量一级负荷时,需两个电源供电; 其次,当无法取得两个电源,或获得第二电源不经济不合理时,需设置自备电源作为满足一级负荷供电要求的第二电源。也就是说,在已经取得两个电源的建筑中( 本文着重于讨论超高层建筑,此项均能满足) ,按规范条款是无需设置自备电源的。

为此,不得不重温规范中对于一级负荷的定义以及民用建筑中主要用电设备的负荷分级。 《民规》第 3. 2. 1 条第 1 款规定: “符合下列情况之一时,应为一级负荷: ① 中断供电将造成人身伤亡; ② 中断供电将造成重大影响或重大损失; ③ 中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作,或造成公共场所秩序严重混乱。例如,重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。

在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应为特别重要的负荷。”对于高层建筑内的消防类负荷,GB 50045— 1995《高层民用建筑设计防火规范》第 9. 1. 1 条规定: “高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电,应按现行的国家标准 GB 50052—2009《供配电系统设计规范》的规定进行设计,一类高层建筑应按一级负荷要求供电,二类高层建筑应按二级负荷要求供电。”表 1 节选了《民规》中规定的民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级,可供参考。

可见,在已具备两个( 甚至都是两个以上) 电源的超高层建筑中,除了表 1 中所列出一些与电子信息系统相关用电设备属于一级负荷中的特别重要负荷,需要按规范为其提供两个电源以外的应急电源外,其他一级负荷,当然也包括消防类负荷,均没有再为其设置应急柴油发电机的必要。

表 1 民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级( 按需节选)
序号 建筑物名称 用电负荷名称 负荷级别
14 商场、超市 大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电
大型商场及超市营业厅的备用照明用电
一级
*
一级
15 银行、金融中
心、证交中心
重要的计算机系统和安防系统用电
大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电
一级
*
一级
21 旅游饭店
四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系统用电
四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要
通道等场所的照明用电,厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电,计算机、电话、电
声和录像设备、新闻摄影用电
一级
*
一级
22 科研院所、
高等院校
四级生物安全实验室等对供电连续性要求极高的国家重点实验室用电
除上栏所述之外的其他重要实验室用电
一级
*
一级
24 一类高层建筑 走道照明、值班照明、警卫照明、障碍照明用电,主要业务和计算机系统用电,

安防系统用电,电子信息设备机房用电,客梯用电,排污泵、生活水泵用电因此,从现行国家规范及标准所限定的条件看,超高层建筑( 已取得两个或两个以上市政电源的) 无需设置柴油发电机。
那么,实际操作中诸多超高层建筑均设置了柴油发电机呢? 2 超高层建筑设置柴油发电机的原因分析如前文所述及所约定的前提,一方面按规范规定超高层建筑无需设置柴油发电机,另一方面实际项目中却是超高层建筑内几乎都设有柴油发电机。分析无外乎以下 6 个方面的原因: ( 1) 项目建设方或使用管理方的特别需要。

最明显的,星级酒店的酒店管理方将柴油发电机作为其酒店运营需要的基本条件已纳入其酒店设计指导标准之内。这也便是数年来,凡是星级酒店类建筑或包含星级酒店的建筑体,设计师都会自然而然地为其设置备用柴油发电机电源。尽管在这些酒店管理方关于柴油机所承担负荷的标准中,将消防类负荷也列在其中,但必须指出的是,此两者的因果关系不是因为国家规范的规定,而是因为酒店运营的特别需求。 ( 2) 地方消防部门在审查时的口头要求,或在设计征询时,消防部门对于设计提出的“是否需为消防负荷提供柴油发电机电源”这一问题的不置可否。( 3) 地方审图机构有意无意提高了标准。 ( 4) 外方机电顾问开风气之先,国内设计方不究其详地盲目跟进。 ( 5) 设计人员对此类问题避重就轻的心理。
认为提高标准总比应对来自审图机构以及消防部门的屡屡解释沟通轻松。 ( 6) 设计人员自我认定。以项目大、项目重要、项目是超高层或超限高层等定性的概念为由,而不是以规范标准的规定和业主的要求为依据。
那么,在按规范规定不需设柴油发电机,而业主或管理方等也未要求设置的情况下,究竟哪些类别的建筑需要为其设置柴油发电机,而又该有哪些类别的用电负荷需要纳入到柴油发电机电源中呢? 3 超高层建筑设置柴油发电机的必然性选择对于超高层建筑,尤其是对于超限高层建筑,即使在市电电源能够完全满足现行规范要求的前提下,仍需设置柴油发电机作为备用电源。原因有以下 4 点。 ( 1) 大量实践证明,到目前为止,柴油发电机电源对于民用建筑内的各类用电负荷和大楼管理方而言,仍是最可靠最可控的电源。 ( 2) 现行的各类规范有关电源可靠性保障的条款,对于超限高层建筑尚属空白,仅 在 GB50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》第 1. 0. 5 条中规定: “当高层建筑的建筑高度超过250 m 时,建筑设计采取的特殊的防火措施,应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证”,且此条的可操作性并不高。 ( 3) 超限高层建筑中人员的竖向输送,对于此类超过 250 m 高的建筑而言,无论是维持其正常的运营,还是应对市电丢失状况下的紧急输送,都无疑是极其重要的。 ( 4) 现有的超高层建筑( 包括在建的) 的实有案例几乎全部采用了柴油发电机作为大楼内部分负荷的备用电源。也就是说,规范条文修订略显滞后,现实倒比规范及时更新。

最近重庆消防部门在编制重庆地方高层建筑防火规范,笔者曾应重庆方面的要求提出过一些意见,其中也包括此条关于超限高层建筑中设置柴油发电机作为备用电源的意见,希望能够获得些许回应。
既然基于现实需要,柴油发电机已经作为绝大多数超限高层建筑的备用电源在使用,那么究竟哪些种类的用电负荷应或可纳入此系统中呢?
这个问题因在实际操作中无规范可依,一般均以业主方的要求执行,且多以相对成熟的星级酒店的要求为参照。
笔者认为,至少应将用于人员输送的垂直交通( 客梯) 、生活水泵、污水泵、部分空调以及消防类负荷纳入其中,最大限度地发挥市电完全丢失状态下,柴油发电机作为备用电源对保证大楼正常运行及人员安全输送的后备保障作用。 4 需澄清的几个概念GB 50052—2009《供配电系统设计规范》中 第 3. 0. 3 条指出: “一级负荷中特别重要的负荷,除应由双重电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。”第 3. 0. 9 条又指出: “备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。”。
对于以上规范条文的理解及执行,实际项目中存在诸多矛盾与争议,这些争议产生的根源在于对备用电源、应急电源等概念的不同理解。本文就本文所设定的条件与议题进行相关的陈述。 ( 1) 按照《民规》等定义的超高层建筑内的用电负荷,参照表 1 中所列出的一些特别重要负荷种类,不难判断,超高层建筑中的特别重要负荷均是电子信息系统或与其相类的系统设备的用电,如酒店的计算机系统、金融机构的信息管理系统、数据中心系统等,所有这些需另外增设应急电源的特 别 重 要 负 荷 对 应 急 电 源 的 要 求 按 GB 50052—2009《供配电系统设计规范》中第 3. 0. 5条的规定,都属于“允许中断供电时间为毫秒级的供电”,需为其配置应急电源,且选用的是蓄电池静止型不间断供电装置”,不属于 15 s 级以上要求的用电设备,即柴油发电机本来就不能作为超高层建筑中特别重要负荷的应急电源。事实上,依本文所论述的条件,柴油发电机电源本来也未作为特别重要负荷的应急电源使用。因此,第 3. 0. 9 条不适用于此。 ( 2) 即使根据前文所述,“用于人员输送的垂直交通( 客梯) 、生活水泵、污水泵、部分空调等非消防类负荷”也应纳入柴油发电机系统,亦仍无违于第 3. 0. 9 条的规定。这就是两者的因果关系问题,即不是因消防负荷需要应急电源而设柴油发电机,而是因业主需求而设。是因有了柴油发电机而将消防负荷纳入,当然即使不纳入也不违反规范,事实上提高了现有规范关于消防负荷电源可靠性需求的标准。
在项目的实际操作中,广大设计人员和审查人员因第 3. 0. 9 条的规定,已在柴油发电机电源不是应急电源的前提下,将消防类负荷与其他负荷通过母线分段的形式进行了隔离,能够对所承担的不同类别的荷载的投入或退出做出灵活可靠的控制。 5 柴油发电机能否上楼的问题首先,柴油发电机上楼安装是处于大楼内高区用户的需要( 多见于金融办公用户) 。上楼可深入其负荷中心。
其次,柴油发电机能否上楼以及上楼所需要的限定条件,目前均是由当地消防部门依据消防性能化分析报告来确定。
再次,目前有些地区已有柴油发电机上楼的案例,消防部门也有柴油发电机上楼的具体保证措施。如上海国金中心为汇丰银行在 5F、21F 及 39F 均做了设置,成都国金中心则在 7F 做了设置。 6 结 语总之,对于超高层建筑内柴油发电机的设置及其所供电的负荷,是到了出台相应的规范规定或标准的时候了。

 
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