阿克苏某冷库园区电气设计的几点思考

2022-08-24杨路黄伟东刘悦

工程建设与设计 2022年15期

杨路，黄伟东，刘悦

（中国联合工程有限公司，杭州 310052）

1 引言

随着生活水平的提高，人们对美好生活的向往也日渐增强。有关研究表明，城镇化率越高，居民的收入越高，则人均水果消费量越大[1]。特别是COVID-19病毒暴发以来，新鲜蔬果渐渐成为大家的“刚需”。近年来，物流仓库、冷库的建设如火如荼，诞生了鲜丰水果、百果园、盒马鲜生等一大批新鲜蔬果连锁企业。笔者从事水果/干果存储类冷库电气设计多年，结合阿克苏地区某冷库园区实例，就其中的几个典型电气问题提出自己的思考和见解，可供相关工程技术人员参考。

2 两种配电方案比较

我国新疆是著名的瓜果之乡，民谣“吐鲁番的葡萄，哈密的瓜,阿克苏的苹果，和田薄皮核桃……”享誉大江南北。近年来，新疆物流、存储加工需求旺盛。本案例为位于阿克苏地区的某冷库园区，包括冷库、加工厂房及配套综合楼等，集加工、存储于一体，是很常见的工业园区类型（见图1）。其中，冷库主要存储核桃、苹果、红枣和西梅（欧洲李）4种产品，加工厂房则主要对这4种果品进行加工。图2为某项目苹果分拣线图示，图3为核桃加工线局部图示。其中，苹果、红枣需要冷鲜保存，而核桃和西梅需要加工后保存。核桃的加工方式需要清洗、浸泡、烘烤，耗电量大，而新疆属典型温带季风气候，这4种典型果品均在夏秋季成熟，这也就导致8～10月为园区的用电高峰，3～7月为园区的用电低谷。园区用电负荷分布大致统计如表1所示。

表1 阿克苏某冷库园区用电负荷分布

图1 阿克苏地区某水果/干果冷库园区

图2 某项目苹果分拣线（设备厂家供图）

图3 核桃加工线局部（设备厂家供图）

对此，根据用电负荷分布不均的特点，经询当地供电局，制订如下供电方案：冷库设置1台1 600 kV·A变压器和1台800 kV·A柴油发电机。柴发火灾时作为园区消防备用电源，平时市电断电非火灾情况下，可作为冷库的保冷负荷电源，避免因停电造成的经济损失，满足GB 50072—2021《冷库设计标准》中“中断供电会在经济上造成较大损失的冷库应按二级负荷供电”的要求。

受水果的季节时令所限，加工厂房全年负荷分布十分不均衡。在方案对比阶段，建设单位考虑按最大负荷设置1台2 000 kV·A变压器。但笔者经过对比分析，提出设置1台400 kV·A+1台2 000 kV·A变压器的方案，两台变压器设联络。当用电高峰时投入2 000 kV·A变压器；而非用电高峰时段，向当地供电局报停2 000 kV·A变压器，仅使用400 kV·A的变压器，以节约成本。现将两种方案简要对比分析如下。

表2中，耗电量的计算参考了《工业与民用供配电设计手册》[2]（第四版）式1.9-3，即：

式中，Wy为年有功电能消耗量，kW·h；αav为年平均有功负荷系数；Pc为有功计算功率，kW。

其中，年平均有功负荷系数按“食品”套用0.51，时间8 760等效换算为持续月份的小时数。从表2中可以看出，3～7月为果品生产的淡季，变压器负载率只有13.5%，空载损耗大。下面用笔者设计的方案进行测算。

表2 仅用1台2 000 kV·A变压器情形

从表3中可以看出，采用新方案后，3～7月仅投用400 kV·A变压器，变压器的负载率大大提高，可以减少变压器的空载损耗。按ΔPT=0.01Sc（式中ΔPT为变压器中的有功功率耗损，kW；Sc为变压器计算负荷，kV·A）估算，仅3～7月，变压器的空载损耗可节约的电量如下：

表3 3～7月报停2 000 kV·A变压器情形

另一方面，从节约经济费用的角度，当按照变压器容量计算基本电费时，按20元/（kV·A·月）估算，5个月可节约的基本电费为：

由此可以看到，采用新方案后，不仅可以减少变压器空载损耗浪费的电能，同时由于变压器基本费用的减少，节约使用成本效果明显。这样做的唯一缺点是增加1台400kV·A变压器及其配套出线柜的初期投资，但SCB14干式变压器的价格在几万元，一般当年投用当年即可收回成本，经济效果明显。

3 氟制冷机房事故风机的配电

目前，主流冷库制冷剂大致有氨、二氧化碳和氟利昂3种，本文只讨论氟利昂制冷。氟利昂气体本身对人体危害不大，但一旦泄漏，遇明火会产生光气，对人体造成危害，故需要事故排风。关于事故排风的负荷等级，以及是否属于消防负荷，并没有统一的技术要求，为设计人员带来了困难。

原GB 50072—2010《冷库设计规范》[3]第7.2.5条规定“事故排风机应按二级负荷供电”；但新版GB 50072—2021《冷库设计标准》[4]中对此条文的表述进行了修改，表述为：“制冷机房事故排风机应采用专用的供电回路”“当制冷机房内的供电被切断时，应能保证事故排风机的用电。事故排风机的过载保护应作用于信号报警而不是直接停止排风机”。而且，在条文说明中，规定制冷剂泄漏探测报警系统也应有为事故排风机供电的专用回路供电，且制冷剂泄漏指示报警设备还应设置备用电源（如电池）。为此，笔者认为，制冷机房内的事故排风机的负荷等级应与所在建筑物消防用电设备的负荷等级一致，且应从为本机房供电的变电所低压母线或本机房所在单体建筑的总配电室采用专用的供电回路供电。

除负荷等级外，另一个探讨的点是事故通风是否属消防负荷。对此，GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.3.9条中的条文说明已经明确“事故通风不包括火灾通风”[5]。而GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）第10.1.1条的条文说明中对“消防用电”进行了定义，也不包括事故通风机。综上两点，笔者认为冷库氟利昂制冷机房中的事故排风机不属于消防用电设备，不建议与消防设备共用配电干线，但火灾报警后不应立即切断事故排风机电源。

4 智能照明技术的应用

水果/干果类冷库一般会配建分拣区或转运仓库，此部分区域属仓库。GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）明确规定仓库内禁止设置配电箱及开关，因为无论是断路器、接触器，还是照明的翘板开关，操作时不可避免会产生火花从而带来火灾隐患。但若每次都进入配电间进行照明灯具操作，不仅十分不便，还会浪费电能。为此可采用智能照明控制技术。

在门口方便操作处设置智能控制面板，该面板为安全电压DC 21～36 V，面板通过KNX总线与开关驱动器连接，从而实现控制灯具开关的目的。该技术无须使用特殊灯具，且相对普通接触器控制，不仅精简了二次回路接线，且成本相差不大。此外，还可以在库内设置人体感应及光照度二合一传感器，通过自动控制灯具开关数量来节约能源。若想实现园区异地控制，如在值班室统一控制库内灯具，则只需将控制线接到值班室上位机即可。智能照明控制系统接线示意图[6]如图4所示。