负荷计算若干问题探讨19DX1011《建筑电气常用数据》Word文档格式.docx
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针对表1作如下几点说明:
a.JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第3.5.2条明确规定:
“方案设计阶段可采用单位指标法;
初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法。
”因此,单位指标法和需要系数法是民用建筑中应用最广泛的计算方法,19DX101-1也遵循此规定。
b.二项式法过去在工业建筑和民用建筑中被广泛应用,但是其误差较大而被淘汰。
近年来,不少专家、学者对二项式法进行改进,取得一些进展,计算精度有所提高,暂且称为“新二项式法”。
单位指标法
单位指标法比较简单,使用比较方便,它是建筑物总设备容量与总建筑面积之比值,或总规划面积内设备总容量与总建筑面积或总规划面积之比值。
单位指标可以从19DX101-1查表得出,如表2~表8所示。
表2、表3适用于城区、新区、园区等规划面积较大的用电负荷估算,用于规划阶段;
表4适用于各类民用建筑电气方案阶段、初步设计阶段的负荷计算;
表5是住宅建筑用电指标,适用于方案、初步设计、施工图设计阶段,但该表需与需要系数表(见表11)配合使用,不可分开单独使用;
表6、表7分别是商业建筑和校园负荷密度指标,且校园是指整个园区,不能用于单体建筑;
表8用于金融建筑的数据中心;
表9是各类建筑变压器容量的评价指标,建筑电气设计完后用该指标核算是否满足要求,当不满足要求时需调整设计,直至满足标准要求为止。
表9引自正在报批的国家标准《民用建筑电气设计标准》,该指标为评价指标,切不可作为设计指标使用。
需要系数法
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需要系数的概念
如上所述,需要系数法是民用建筑电气重要的负荷计算方法。
根据19DX101-1,需要系数Kd是有功计算功率Pc与全组设备功率Pe之比,用公式
(1)计算。
需要系数的取值
需要系数可以从19DX101-1中选取,民用建筑中各类设备的需要系数取值详见表10,表11为JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》中的需要系数。
需要系数的说明
不少人对表10中电梯的需要系数值有疑问或不解,其Kd值为0.2~0.5,主要用于计算、选择变压器容量。
笔者认为,从热效应角度分析,电梯不可能超载运行,一旦超载电梯会报警。
而电梯也不会在额定容量下长时间运行,即使超高层建筑中的电梯满载运行最长时间也只有数分钟,变压器、电缆等远没有达到额定温升,电梯就减载或停运。
因此,从等效发热角度看,电梯额定功率需打折扣才是计算功率,这个折扣并考虑一定余量就是表中的需要系数。
关于同时系数
同时系数的概念
诚然,同时系数与需要系数很容易混淆。
同时系数表明多组或多台设备同时运行情况的系数。
因此,表11与其说是需要系数,不如说是同时系数。
从《电气装置应用(设计)指南》和JGJ16-2008得知,欧洲定义同时系数是同一时间段多个用电设备同时使用、同时达到额定功率值的概率。
因此,负荷计算时关注同时系数也非常有意义。
法国标准NFC14-100关于住宅用电的同时系数见表12,所带的用电设备越多,同时系数越小。
将表12转化为曲线,如图1所示,更加直观。
IEC61439-1和IEC61439-2定义了配电装置的同时系数和负载系数,当成套厂与用户间就实际负荷电流没有协议时,所安装的出线回路或成组出线回路的假定负载系数见表13,不同负荷功能电路的同时系数(取自UTEC15-105)如表13所示。
因此,需要系数其实并不简单,下文会进一步说明。
同时系数与需要系数的关系
需要系数与同时系数是有一定关系的,《工厂供电》是大学经典教材,已修编5个版本,发行量超过120万册,可谓影响几代学子。
该文献描述需要系数与同时系数的关系如下式所示:
式中:
Kt
——同时系数。
Kl
——负载系数。
由于用电设备不可能满负荷运行,其实际运行负荷与额定容量之比为负载系数。
例如,假设额定载客1000kg的客用电梯,电梯厂在计算电动机功率时一般留有约1.2倍的余量。
而电动机是标准化产品,有不同规格,在实际配置电动机时往往功率就大不就小。
例如通过计算电梯需要配47kW的电动机,根据电动机相关国家标准,电动机的规格只有45kW和55kW,因此从安全角度考虑,厂家会高配一档55kW的电动机,电动机有约40%的富裕容量,所以,实际电梯使用时存在小于1的Kl系数。
ηl
——线路效率。
ηrl
——用电设备在实际运行功率时的效率。
因此,需要系数已包含同时系数和负载系数,只是习惯成自然,将需要系数和同时系数分开取值。
结论
如上分析,负荷计算尽管比较简单,但它是建筑电气设计的基础。
总结本文可以得出如下结论:
① 负荷计算有多种方法,其中单位指标法和需要系数法是民用建筑中最常用的计算方法。
② 19DX101-1中的用电单位指标经过多年实际工程验证,具有一定的准确度,可用于规划阶段、方案设计乃至初步设计阶段。
③ 需要系数法具有计算简单方便、计算精度尚可的特点,19DX101-1中的需要系数也是来自于工程实践,可以参考使用。
④ 同时系数表明多组或多台设备同时运行情况的参数,目前对该参数的重视程度远低于需要系数,需要重新认识该参数。
⑤ 严格意义上讲,需要系数已包含同时系数、负载系数,需要从标准层面明确。
⑥ 针对需要系数法计算存在一定的误差,在民用建筑中的冷冻站、热力站、超高层楼上变电所等用电设备台数较少、各台设备容量相差悬殊的场所,建议重新研究“新二项式法”的可行性和计算精度。
目前由于基础的计算参数和数据比较欠缺,造成建筑电气的负荷计算误差较大,经常被行业诟病。
希望本文能起到抛砖引玉的作用,引起全行业对负荷计算的重视,研究新方法和计算参数,提高负荷计算的精度。
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