负荷计算若干问题探讨19DX1011《建筑电气常用数据》.docx

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负荷计算若干问题探讨19DX1011《建筑电气常用数据》

 负荷计算若干问题探讨—19DX101-1《建筑电气常用数据》

负荷计算是建筑电气设计的基础和关键，如果负荷计算有较大的误差，会造成变压器选择不准确，系统设计不合理，产生不必要的浪费。

借助于国家标准图集19DX101-1《建筑电气常用数据》（以下简称“19DX101-1”）出版发行之际，就建筑电气负荷计算相关问题发表个人意见和观点，供大家讨论。

负荷计算方法

目前，我国经常使用的负荷计算方法如表1所示。

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

>>>>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。