中小學(xué)建筑食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)分析及選用

梁興泉

（昆明喻昭投資有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

近年來(lái)，中小學(xué)食品安全事故層出不窮，種類繁多，為了保障青少年的健康成長(zhǎng)，我國(guó)出臺(tái)了多項(xiàng)政策對(duì)中小學(xué)食堂問(wèn)題進(jìn)行整治。習(xí)近平總書記在2020 年做出了重要指示，指出要培養(yǎng)廣大中小學(xué)生勤儉節(jié)約的良好習(xí)慣。廚房設(shè)備是食堂進(jìn)行食品加工的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠有效改善食品的存儲(chǔ)條件與質(zhì)量，同時(shí)還能夠保證工作人員的效率。

負(fù)荷計(jì)算是電氣設(shè)計(jì)工作的重要基礎(chǔ)，是后續(xù)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依托。當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)飛速發(fā)展，食堂也開(kāi)始引進(jìn)大量多功能廚具設(shè)備，和大多數(shù)行業(yè)一樣，用電量激增也成為食堂建設(shè)過(guò)程中必須予以充分考量的重點(diǎn)問(wèn)題，如何留夠負(fù)荷量進(jìn)而滿足后續(xù)可能增長(zhǎng)的電器符合使用要求是設(shè)計(jì)人員必須考慮的。總之，在建筑電氣工程建設(shè)領(lǐng)域，中小學(xué)建筑食堂廚房用電設(shè)備的安全建設(shè)能夠?yàn)槭称钒踩峁┳罨A(chǔ)的保障。基于這一要求，筆者對(duì)中小學(xué)建筑食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)進(jìn)行分析。

1 中小學(xué)建筑食堂廚房特點(diǎn)及用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)的研究意義

想要研究中小學(xué)建筑食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)分析及選用，就要先詳細(xì)了解我國(guó)中小學(xué)食堂的特點(diǎn)。從實(shí)踐角度來(lái)講，我國(guó)中小學(xué)建筑食堂廚房主要存在以下4 種特點(diǎn)：①規(guī)模不同。根據(jù)相關(guān)法律及政策要求，我國(guó)的中小學(xué)類型主要分為完全小學(xué)、初級(jí)中學(xué)、九年制學(xué)校、高級(jí)中學(xué)、完全制中學(xué)，根據(jù)不同的具體情況，其班級(jí)數(shù)量也有所不同，從法律規(guī)定的班級(jí)人數(shù)角度來(lái)看，我國(guó)小學(xué)、初中、高中每班的人數(shù)應(yīng)當(dāng)為45、50、50 人。②需求不同。我國(guó)中小學(xué)的規(guī)模相當(dāng)龐大，且具體類型也存在相當(dāng)大的差異，在實(shí)踐中，學(xué)校主要包括寄宿制、部分寄宿制、非寄宿制3 個(gè)類型，其中，完全寄宿制需要提供早、中、晚三餐，非寄宿制一般只需要食堂提供午餐。③廚房結(jié)構(gòu)不同。對(duì)于中小學(xué)食堂而言，其食堂布局需要簡(jiǎn)潔明了，滿足學(xué)生、教師的基本用餐需求，建筑造型主要分為一字型、L 字型、凹字型。④滿足中小學(xué)學(xué)生營(yíng)養(yǎng)需求。根據(jù)我國(guó)相關(guān)法律制度規(guī)定，中小學(xué)學(xué)生每日應(yīng)該攝入固定的膳食量，包括谷薯類、蔬菜類、水果類、肉類、蛋類、奶類與奶制品、大豆類及堅(jiān)果。根據(jù)《學(xué)生餐營(yíng)養(yǎng)指南》的相關(guān)要求，學(xué)生餐的烹調(diào)方式也應(yīng)當(dāng)以保存營(yíng)養(yǎng)成分為目的，即主要以蒸、燉、燴、炒為主，減少煎、炸等容易導(dǎo)致食物營(yíng)養(yǎng)成分降低的烹調(diào)方式[1]。

通過(guò)以上內(nèi)容可知，中小學(xué)建筑食堂廚房的設(shè)備選用在實(shí)踐中受到多種因素的共同影響，因此，在用電設(shè)備的選用上，中小學(xué)食堂廚房也不能一概而論，必須充分結(jié)合具體情況進(jìn)行具體分析。電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)從已知的用電需求角度出發(fā)，充分考慮影響電力負(fù)荷的各種因素，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電力負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)的科學(xué)判斷，是建筑工程電力規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)與基礎(chǔ)，對(duì)于保證中小學(xué)食堂用電安全與穩(wěn)定具有十分重要的意義。

2 電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)的原理及分類

2.1 概念

電力系統(tǒng)負(fù)荷主要在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行連接的過(guò)程中，需要用到的電力設(shè)備對(duì)應(yīng)功率，電力系統(tǒng)屬于典型的時(shí)變系統(tǒng)，需要同時(shí)保證供電、發(fā)電、用電三者長(zhǎng)期處在動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下，否則就非常容易誘發(fā)電力系統(tǒng)故障，進(jìn)而對(duì)日常生產(chǎn)、生活造成一定的不良影響。一般情況下，電力系統(tǒng)負(fù)荷需要綜合考慮行業(yè)需求、負(fù)荷電量、氣象條件等多種數(shù)據(jù)信息，在比較分析的基礎(chǔ)上完成預(yù)留工作[2]。

2.2 原理

電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)的原理如下：①系統(tǒng)性原理。從連續(xù)性角度分析，預(yù)測(cè)活動(dòng)屬于典型的連續(xù)過(guò)程，要想保證最終的預(yù)測(cè)結(jié)果能夠滿足相關(guān)單位的實(shí)際需求，就必須對(duì)普適性、過(guò)去及現(xiàn)在的用電情況有著比較清晰的認(rèn)知。②可能性原理。在實(shí)踐中，多種因素都可能對(duì)建筑電力負(fù)荷造成影響，因此，相關(guān)人員只能針對(duì)某一事物，對(duì)其發(fā)展情況及可能對(duì)電力負(fù)荷造成的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。③可控性原理。即事物發(fā)展的方向是可控的，能夠根據(jù)實(shí)際需求，按照預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)行為人的動(dòng)作模式進(jìn)行調(diào)整。

2.3 常用的電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)

在實(shí)踐中，常用的電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)通常包括以下7 種：①?gòu)椥韵禂?shù)法。即根據(jù)預(yù)測(cè)期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)、年平均增長(zhǎng)速度等內(nèi)容，確定電力彈性系數(shù)，該系數(shù)是衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、用電需求的重要參數(shù)，同時(shí)也是確定電力發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)速度的宏觀指標(biāo)，因此，該方法主要適用于國(guó)家層面的電力工程建設(shè)需要。②單位面積功率法。即通過(guò)電力使用單位的單位面積負(fù)荷密度對(duì)其總的電力負(fù)荷進(jìn)行估算。③擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測(cè)法。即根據(jù)電力使用單位在預(yù)測(cè)時(shí)刻之前的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合電子信息技術(shù)建立完善的綜合模型，對(duì)日后的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，此種方法主要適用于短期負(fù)荷，能夠輔助其他預(yù)測(cè)方式，修改錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，補(bǔ)足未知數(shù)據(jù)，最終提升短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度。④時(shí)間序列法。即根據(jù)電力使用單位在預(yù)測(cè)之前的歷史數(shù)據(jù)，采取多種方式建立數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行延伸，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)今后各時(shí)期指標(biāo)值的預(yù)測(cè)。這種方法在實(shí)踐中具備較強(qiáng)的便捷性，但是無(wú)法充分考量新形勢(shì)背景下電荷變化的情況，只能適用于電荷變化均勻的短期預(yù)測(cè)情況。⑤需要系數(shù)法。即根據(jù)電力使用單位的實(shí)際電力需要完成總電力負(fù)荷的計(jì)算[3]。⑥單位指標(biāo)法。即根據(jù)用電單位的某一個(gè)單位指標(biāo)完成總電力負(fù)荷的計(jì)算與預(yù)測(cè)。⑦專家經(jīng)驗(yàn)法。主要包括專家意見(jiàn)法、特爾菲法、主觀概率法等內(nèi)容，即根據(jù)專家的意見(jiàn)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種方法是其他數(shù)據(jù)性預(yù)測(cè)方法的補(bǔ)充，具備較強(qiáng)的主觀性，基本不會(huì)單獨(dú)應(yīng)用于短期預(yù)測(cè)或長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。

3 食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)的分析

由于我國(guó)土地廣博，中小學(xué)的學(xué)生人數(shù)、教學(xué)質(zhì)量、飲食習(xí)慣均存在顯著差異，筆者選取了一個(gè)具有代表性的學(xué)校，并對(duì)其食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷進(jìn)行分析。

3.1 實(shí)例

本文選擇的學(xué)校為村級(jí)學(xué)校，學(xué)制為九年制，學(xué)校總面積約4.10 萬(wàn)km2，其中，建設(shè)用地1.28 萬(wàn)m2。該校擬招生人數(shù)為小學(xué)10 個(gè)班，約400 人；初中11個(gè)班，約440 人。該學(xué)校預(yù)計(jì)招生的總?cè)藬?shù)約840 人。

該校區(qū)食堂的總面積為1549 m2，其中就餐區(qū)域?yàn)?088 m2，占食堂總面積的70%，廚房區(qū)域面積為460 m2，占食堂總面積的30%，按照該學(xué)校預(yù)計(jì)招生總?cè)藬?shù)840 人計(jì)算，該學(xué)校食堂的人均面積約為1.84 m2/人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了相關(guān)政策規(guī)定中1.03 m2/人的基礎(chǔ)要求限制，由此可見(jiàn)，該食堂的就餐空間能夠滿足該學(xué)校所有學(xué)生的正常用餐需求。

在該食堂建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員根據(jù)類似學(xué)校的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在食堂操作間預(yù)留了4 臺(tái)80 kW 的動(dòng)力配電箱，共計(jì)320 kW 作為操作間的用電負(fù)荷預(yù)留，食堂操作間、餐廳等位置共設(shè)計(jì)了3 臺(tái)照明以及空調(diào)配電箱，總安裝符合92.1 kW 的要求，食堂總安裝負(fù)荷總計(jì)412.1 kW。在食堂總體結(jié)構(gòu)竣工后，該學(xué)校的建筑工程承包方委托一專業(yè)食堂用具建設(shè)公司進(jìn)行電氣化食堂的設(shè)計(jì)，該公司在承接該工程后，出具了一張食堂廚房安裝負(fù)荷達(dá)到了686.7 kW 的用電設(shè)備清單，這一內(nèi)容與之前建設(shè)單位為食堂預(yù)留出的電力負(fù)荷預(yù)留存在明顯差距[4]。食堂廚房安裝負(fù)荷的用電設(shè)備清單如表1 所示。

根據(jù)表1 可知整個(gè)用電負(fù)荷，學(xué)校建筑工程承包方根據(jù)實(shí)際布置情況進(jìn)行了重新負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)實(shí)際測(cè)算可知，在正常的休息時(shí)段，食堂的用電負(fù)荷約為38.37 kW，在工作時(shí)段，食堂廚房的負(fù)荷約為286.61 kW，為廚房用電負(fù)荷的峰值[5]。

表1 食堂廚房安裝負(fù)荷的用電設(shè)備清單

3.2 分析及選用

綜合該學(xué)校的總?cè)藬?shù)、食堂實(shí)際需求特點(diǎn)以及廚房電力設(shè)備等諸多因素，依托常用的電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)，筆者最終選取了單位面積功率法、單位指標(biāo)法、需要系數(shù)法分別完成負(fù)荷的計(jì)算工作。

（1）采用單位面積功率法對(duì)學(xué)校廚房的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。具體操作方式如下：根據(jù)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要換算，可知該學(xué)校食堂的操作間單位面積負(fù)荷密度，其中Pc表示計(jì)算負(fù)荷，單位為kW表示單位面積負(fù)荷密度，單位為kW/m2；S 表示學(xué)校電氣化廚房的面積，單位為m2。在代入具體數(shù)據(jù)之后可知，該學(xué)校食堂單位面積負(fù)荷為

（2）采用需要系數(shù)法對(duì)學(xué)校食堂負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。具體操作方法如下：根據(jù)Pc=PeKx對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要換算，可知該學(xué)校食堂的操作間單位面積負(fù)荷密度Kx=，其中Pc表示計(jì)算負(fù)荷，單位為kW；Kx表示單位食堂廚房實(shí)際需要系數(shù)；Pe表示學(xué)校電氣化廚房?jī)?nèi)部的設(shè)備功率，單位為kW。在代入具體數(shù)據(jù)之后可知，該學(xué)校食堂實(shí)際需要系數(shù)為Kx=0.417。

（3）采用單位指標(biāo)法對(duì)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。具體操作方法如下：根據(jù)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要換算，可知該學(xué)校食堂的操作間單位面積負(fù)荷密度其中Pc表示計(jì)算負(fù)荷，單位為表示單位用電指標(biāo)，單位為kW/人；N 表示學(xué)校單位食堂最大能夠承載的用餐人數(shù)。在代入具體數(shù)據(jù)之后可知，該學(xué)校食堂單位面積負(fù)荷為

通過(guò)以上3 種計(jì)算方式能夠計(jì)算出同時(shí)滿足3種已知條件下的學(xué)校食堂廚房負(fù)荷，即食堂操作間的使用面積已知、設(shè)備用電參數(shù)已知、最大同時(shí)就餐人數(shù)已知。相關(guān)單位可以在以上數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)留負(fù)荷的計(jì)算，進(jìn)而滿足工程的實(shí)際需要。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中小學(xué)建筑食堂廚房與其他建筑廚房存在一定區(qū)別，不僅需要根據(jù)人數(shù)進(jìn)行食堂規(guī)模、食堂器材的規(guī)定，還要充分考慮到學(xué)生的用餐需求、食品營(yíng)養(yǎng)等諸多因素，其復(fù)雜性較強(qiáng)。本文對(duì)電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)原理、常用的電力負(fù)荷預(yù)留技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，主要包括回歸分析法、彈性系數(shù)法、時(shí)間序列法、單耗法、趨勢(shì)外推法、專家經(jīng)驗(yàn)法等內(nèi)容。并在此基礎(chǔ)上選用單位面積功率法、需要系數(shù)法、單位指標(biāo)法綜合完成了中小學(xué)建筑食堂廚房用電設(shè)備負(fù)荷預(yù)留技術(shù)的分析及選用，提出了中小學(xué)電氣化食堂負(fù)荷計(jì)算的參考方略，希望本文的研究?jī)?nèi)容能夠填補(bǔ)中小學(xué)食堂電氣工程建設(shè)電荷預(yù)留技術(shù)方面的空白，避免相關(guān)工作人員在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)預(yù)留負(fù)荷不足導(dǎo)致返工的現(xiàn)象。