某酒店应急柴油发电机容量的确定

林承华

(福建联盛建筑设计院有限公司 福建福州 350003)

1 引言

酒店的功能是为了给宾客提供安全、舒适的娱乐、餐饮和住宿的环境，如果酒店平时经常发生断电现象，那对酒店的经营将是灾难性的，所以保持酒店供电的稳定性和可靠性，是非常重要的。因此酒店的应急柴油发电机在考虑满足在发生火灾时，当切断市电后作为应急电源来使用的同时，更为重要的是要考虑满足非火灾时重要负荷的正常运行。

应急柴油发电机的容量，在施工图阶段可依据工程的消防负荷、一级负荷和某些重要的二级负荷容量的大小来确定，具体的计算方法可从以下三个方面考虑[1]:(1)保证稳定负荷的正常运行;(2)保证最大的单台电动机或成组电动机起动的需要，即发电机必须满足尖峰负荷的正常运行;(3)保证起动电动机时母线上电压降不影响到接在同一母线上的其他负载的正常运行。

2 酒店概况

本酒店为五星级酒店，地上总建筑面积69349.5m2，地下室建筑面积9552m2。酒店分为主楼(23层)和附属楼(26层)，酒店主楼为客房及酒店相关的配套用房，包括中餐厅、西餐厅、宴会厅、报告厅及大型的康乐用房;酒店附属楼为酒店配套办公管理用房。地下室主要为停车库和设备用房。酒店的地下室防火分区及具体布局如(图1)。

3 酒店的供电方案

酒店负荷等级概况如下[2]:

一级负荷中的特别重要负荷:计算机管理系统用电。

一级负荷:①消防负荷(消火栓泵、喷淋泵、消防排水泵、火灾自动报警及联动控制、防排烟设备、火灾应急照明、疏散指示标志);②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;③排污泵、生活水泵、主要客梯用电以及计算机、

图1 地下室防火分区和酒店主楼、附属楼示意图

电话、电声、录像设备和新闻摄影用电等。

二级负荷:空调用电。

其余为三级负荷。

酒店的具体供电方案如(图2)。

4 负荷计算[3，4]

4.1 保障性负荷计算

图2 酒店负荷的具体供电方案

从(图2)中可以看出，应急柴油发电机供电范围主要包括消防负荷、一级负荷中的特别重要负荷和一级非消防负荷。由于一级负荷中的特别重要负荷和某些一级非消防负荷在市政停电的时候必须投入使用，要不然酒店就不能正常运行，当然在市政停电的时候一些消防负荷也必须保证正常运行，如消控室电源等。我们把这些在非火灾状态下必须保持供电连续性和可靠性的负荷称为保障性负荷。

表1 非火灾状态下保障性负荷计算

在(表1)中，需要说明的是电梯的设备额定功率与电梯的控制方式有关[5，6]，电梯的控制方式有直流M－G、直流SCR、交流串级调速、交流VVVF四种，其中直流M－G方式，功率的换算系数取1.59，其他方式取1.224。本工程电梯采用交流VVVF进行调速，则电梯的额定功率为PN=154×1.224=188kW。(表2)中消防电梯的额定功率也是按此种方法计算得出。

4.2 消防负荷计算

在进行消防负荷计算时，把所有的消防负荷都同时考虑显然是不科学的，应该着重考虑一个防火分区发生火灾，那该防火分区及相邻的防火分区的消防负荷同时考虑是比较科学的。在该酒店中，以最不利的防火分区(地下室防火分区四)发生火灾为例，来计算同时投入的消防负荷功率，从(图1)可知，其相邻的防火分区为地下室防火分区三、五、六，而酒店主楼是在地下室防火分区四的上面，所以应计入酒店主楼一层的消防负荷功率。当然在发生火灾时，消防泵肯定要起动，所以无论哪里发生火灾，都应该计入消防泵的功率，而本工程消防泵刚好在地下室防火分区五，并已予以考虑。

表2 地下室防火分区四发生状态下消防负荷计算

在(表2)中，需要说明的是酒店主楼有两部楼梯直通地下室防火分区四，因此在发生火灾的时候，这两部楼梯的正压风机必须起动，所以在计算防火分区四消防负荷时，应考虑正压风机的功率。由于在发生火灾的时候，这些消防负荷都要同时起动，则其需要系数和同时系数都取1.0。

5 柴油发电机容量的确定

5.1 根据稳定负荷计算发电机容量

式中

SG1—按稳定负荷计算的发电机视在功率，kVA;

P∑—发电机总负荷计算功率，kW;这里，取非消防负荷和消防负荷的较大者;

η∑—所带负荷的综合效率，一般取η∑=0.82～0.88;

cosφ—发电机额定功率因数，一般取cosφ=0.8

5.2 根据尖峰负荷计算发电机容量

式中

SG2—按尖峰负荷计算的发电机视在功率，kVA;

Kj—因尖峰负荷造成电压、频率降低而导致电动机功率下降的系数，一般取Kj=0.9～0.95;

KG—发电机允许短时过载系数，一般取KG=1.4～1.6;

Ssim—最大的单台电动机或成组电动机的起动容量，kVA;

式中Sstm值的确定是非常重要的，从酒店的所有负荷来看，单台喷淋泵的功率最大，而且室内消防泵、室外消防泵、喷淋泵基本上是不同时起动的，所以这里建议Sstm不取这三者成组电动机的起动容量。而电动机起动容量并不是额定容量，其起动容量Sstm=KstSrm(Kst—起动电流系数，一般取Kst=7，Srm—最大的单台电动机额定容量，kVA)，而起动电流系数跟起动方式有关，当采用Y－△换接起动时，这时起动电流是直接起动的，从而可知起动容量和发电机的容量都为原来的，所以单台最大电动机的起动方式对发电机容量的选择影响是非常大的。

当采用Y－△换接起动时:

当直接起动时:

5.3 根据发电机母线允许压降计算发电机容量

式中

SG3—按母线允许压降计算的发电机视在功率，kVA;

△U—发电机母线允许电压降，一般取△U=0.2

X'd—发电机瞬态电抗，一般取X'd=0.2

Sstm导致发电机最大电压降的电动机的最大起动容量，kVA

从第二种方法可知，起动容量Sstm与单台最大电动机的起动方式有很大的关系。

当采用直接起动时:

当采用Y－△换接起动时:

从以上三种方法可知，根据稳定负荷计算发电机容量SG1=926kVA为最大值，故本酒店的发电机容量宜取1000kVA。

6 结语

应急柴油发电机的容量的确定是一个比较复杂的问题，因为它要同时满足保障性负荷和消防负荷的要求，而不同类型的建筑，这两种负荷的大小是有很大的区别，比如住宅性等一般建筑，其消防负荷会远大于保障性负荷，而酒店由于其功能的特殊性，当市政停电时，需要保证酒店正常营业的平时重要负荷的功率比较大，所以在选择发电机容量时，应优先及充分考虑保障性负荷的大小。还有单台最大电动机或成组电动机的起动方式对发电机容量的选择影响非常大，为了节约发电机的成本，不会造成不必要的能源浪费，建议在起动大功率的电动机时尽量采用降压起动，比如Y－△换接起动、自耦降压起动等方式。

[1]中国航空工业规划设计院.工业与民用配电设计手册(第三版)[M].北京:中国电力出版社，2005.

[2]JGJ16－2008.民用建筑电气设计规范[S].

[3]江林鹏.超高层住宅小区自备发电机容量选择实例分析[J].福建建筑，2012，(171):103 －105.

[4]吴伟俊.民用建筑自备应急柴油发电机组的确定[J].福建建筑，2006，(101):104 －105.

[5]张九根.自备应急柴油发电机组容量的确定[J].南京建筑工程学院学报，1998，(44):32－37.

[6]戴瑜兴.高层建筑电气设计中柴油发电机组容量的计算[J].湖南师范大学自然科学学报，1998，(21):26－29.