機房設(shè)計與設(shè)備安裝

柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)口距離間隔

 

摘要：由于柴油發(fā)電機自身的額定功率是受到機房內(nèi)的環(huán)境溫度影響的重要因素之一，環(huán)境溫度過高或過低都將引起設(shè)備額定功率的降低或故障發(fā)生。因此，柴油發(fā)電機組的通風(fēng)系統(tǒng)非常重要，保證發(fā)電機房應(yīng)有足夠的空氣流量，以滿足柴油發(fā)電機組燃燒及冷卻通風(fēng)的需要。此外，通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化是機房設(shè)計工程師要特別注意解決的問題，尤其是機房位于地下室時，更要處理好進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口距離，否則將會直接影響發(fā)電機組的正常運行。

 

一、機房通風(fēng)系統(tǒng)的作用和設(shè)置

 

   通風(fēng)是發(fā)電機房建設(shè)很重要的內(nèi)容，通風(fēng)不良會直接影響發(fā)動機的燃燒和機房溫升。其原因是由于機房狹小，進(jìn)排風(fēng)口面積不足，將導(dǎo)致機房散熱不良，柴油發(fā)電機組將無法給出額定功率。因此，保持機房內(nèi)適宜的環(huán)境以及為柴油發(fā)電機燃燒提供所需空氣是機房通風(fēng)的主要目的。其中，單臺機組的機房設(shè)計如圖1所示，多臺設(shè)備的機房設(shè)計如圖2所示。

1、設(shè)備的基本運行條件

（1）柴油發(fā)電機在一定的環(huán)境條件下才能發(fā)揮其額定功率。若環(huán)境參數(shù)有所改變，會直接影響柴油發(fā)電機的功率。柴油發(fā)電機的額定功率系指外界大氣壓力為100kpa，環(huán)境溫度為20℃，空氣相對濕度為50%的情況下，能以額定方式連續(xù)運行12h的功率（包括超負(fù)荷10%運行1h）。為保證機組的正常運行，機房各房間的溫度，濕度要求應(yīng)符合康明斯柴油發(fā)電機運行條件的數(shù)值。

（2）機房防塵不好，會對設(shè)備產(chǎn)生危害，它和通風(fēng)是相互矛盾的，處理辦法是將發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)窗改成防雨防塵百葉窗。在原來玻璃窗的位置，加裝內(nèi)、外兩層百葉窗，在兩層百葉窗的空腔部分進(jìn)行防塵處理，安裝鋁合金過濾網(wǎng)，防塵尼龍網(wǎng)，既能防止小動物進(jìn)入，又能遮攔灰塵。若條件允許，機房內(nèi)的進(jìn)排風(fēng)部分還可做些處理，如在柴油發(fā)電機排風(fēng)處增加排風(fēng)導(dǎo)流罩，在進(jìn)風(fēng)百葉窗處加裝進(jìn)風(fēng)通道。這樣既能保證機房通風(fēng)，又能杜絕灰塵雜物進(jìn)入，還能起到一些降噪的作用。

2、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置要求和注意事項

      柴油發(fā)電機房一般設(shè)平時通風(fēng)和運行時通風(fēng)兩個系統(tǒng)。平時通風(fēng)風(fēng)量一般包括排除機房內(nèi)的潮氣所需風(fēng)量和儲油間的事故通風(fēng)量，機房內(nèi)通風(fēng)量一般按6次/h計算，儲油間的平時通風(fēng)量按不小于5次/h計算，事故通風(fēng)量按12次/h計算。運行時通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量應(yīng)能同時滿足排除機組余熱和排除有害氣體的要求。一般排除余熱所需的風(fēng)量要大于排除有害氣體的風(fēng)量。

（1）機房通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)做到阻隔煙氣、燃?xì)獾扔泻怏w及火花的進(jìn)入，同時應(yīng)具有良好的通風(fēng)性能，以滿足房間內(nèi)換氣的需要。

（2）機房通風(fēng)系統(tǒng)的面積應(yīng)根據(jù)發(fā)電機房內(nèi)負(fù)荷以及設(shè)計空氣流量而定，同時應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，比如《建筑自然通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》等。

（3）機房通風(fēng)系統(tǒng)的位置應(yīng)在合適的位置，不能與發(fā)電機房內(nèi)的空氣循環(huán)系統(tǒng)、消防栓等重要設(shè)施相沖突。

（4）機房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮單向性，以確保房間內(nèi)空氣順暢流出，而不是反過來。同時，排風(fēng)管道與進(jìn)風(fēng)管道應(yīng)分開設(shè)計，以避免出現(xiàn)交叉污染的情況。

（5）機房通風(fēng)系統(tǒng)的材料應(yīng)選用耐火、耐高溫的材料，如玻璃鋼、鋼板等。同時需要注意材料的防腐蝕性能，以有效延長設(shè)施的使用壽命。

（6）機房通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)安裝可靠的防火設(shè)施，如隔離門、防火墻、煙氣探測器等，以確保房間內(nèi)火災(zāi)時能夠快速地得到響應(yīng)和控制。

 

圖1  單臺柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)設(shè)計方案

圖2  多臺柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)設(shè)計方案

 

二、進(jìn)、排風(fēng)口的設(shè)計要求

 

      發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)口的尺寸選擇是根據(jù)柴油發(fā)電機燃燒所需的燃?xì)饬亢蜕崴璧膿Q氣量進(jìn)行計算。燃?xì)饬亢蛽Q氣量之和便是機房的通風(fēng)量，這是一個變化值，是隨機房的溫升而變化。通常機房的通風(fēng)量是根據(jù)機房的溫升控制在5℃-10℃以內(nèi)的情況下計算出來的。

1、常規(guī)進(jìn)排風(fēng)要求

（1）若是人防地下室柴油發(fā)電機房進(jìn)、排風(fēng)口的之間間距為15m或豎向（高差）6m；如果是一般的地下室就按照間距為10m或豎向（高差）3m執(zhí)行。

（2）發(fā)電機組安裝時應(yīng)盡可能使散熱器接近排風(fēng)口，以防止熱空氣的再循環(huán)，一般處于地面上的發(fā)電機房幾乎不存在此問題，如圖3所示。當(dāng)無風(fēng)道時建議散熱器距排風(fēng)口之距離不超過150毫米，如果處于地下室的機房難以滿足上述要求，則建議安裝相應(yīng)的導(dǎo)風(fēng)槽，如圖4所示。

（3）排風(fēng)口的面積應(yīng)為散熱器排風(fēng)面積的1.5倍。通常情況下，需配合散熱器安裝導(dǎo)風(fēng)管及排風(fēng)百葉窗。

（4）風(fēng)管的彎曲應(yīng)通過適當(dāng)?shù)膹濐^，管路過長還應(yīng)加大尺寸以減少排風(fēng)背壓。長距離的風(fēng)道消聲器應(yīng)根據(jù)建筑的特點進(jìn)行特別設(shè)計。

（5）建筑物的進(jìn)、排風(fēng)口通常安裝有百葉窗及網(wǎng)柵，當(dāng)計算風(fēng)口尺寸時應(yīng)考慮百葉窗及網(wǎng)柵的有效通風(fēng)面積。

（6）發(fā)電機組燃燒及冷卻需要大量的空氣，這一點往往被忽略。建議進(jìn)風(fēng)口總面積至少是發(fā)電機組散熱面積的2倍，所有的風(fēng)口應(yīng)能防止雨水的進(jìn)入。

（7）在氣候寒冷的地區(qū)，備用和極少運行的發(fā)電機房應(yīng)能保溫進(jìn)、排風(fēng)口可安裝可調(diào)試百葉窗，在發(fā)電機組不運行時百葉窗能夠關(guān)閉。

（8）排風(fēng)口、排煙口和進(jìn)風(fēng)口不得設(shè)置在同側(cè)，以防止空氣短路和廢氣被吸入發(fā)電機房中。

2、防空電站進(jìn)排風(fēng)要求

      防空地下室柴油發(fā)電機房（又稱柴油電站）由發(fā)電機房、電氣控制室、儲油間（油庫）、水庫（水冷卻間）、二氧化碳室等組成，是防護(hù)單元內(nèi)有獨立的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)排煙系統(tǒng)，戰(zhàn)時可以染毒的房間。它由防毒通道與清潔區(qū)相連。當(dāng)工程處于清潔式、濾毒式、隔絕式狀態(tài)時，柴油發(fā)電機組均應(yīng)能運行發(fā)電，電站內(nèi)不存在三種通風(fēng)方式?？刂剖以O(shè)在密閉門以內(nèi)的非染毒區(qū)，與發(fā)電機房之間設(shè)簡易的防毒通道，空間極小，通常不做通風(fēng)。

      由于水冷式柴油發(fā)電機房適用于水源豐富、夏季進(jìn)風(fēng)溫度偏高的地區(qū)，而風(fēng)冷與蒸發(fā)式冷卻結(jié)合方式的柴油發(fā)電機房系統(tǒng)的復(fù)雜性，實際工程中大都采用風(fēng)冷式柴油電站，這樣合理的通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計就十分重要了。

       首先柴油電站通風(fēng)及溫濕度標(biāo)準(zhǔn)是工程通風(fēng)設(shè)計的重要依據(jù)。過高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)會使技術(shù)措施復(fù)雜，更增加了設(shè)備投資，運行費用上升，造成不必要的浪費；相反過低的標(biāo)準(zhǔn)又會出現(xiàn)溫度過高，通風(fēng)不良而使柴油放電機房無法正常工作。根據(jù)《防空地下室設(shè)計手冊》（暖通、給水排水、電氣分冊）在實際設(shè)計中人員直接操作的柴油發(fā)電機房室內(nèi)溫度不宜大于38℃，相對濕度不應(yīng)大于75%；當(dāng)發(fā)電機組不運轉(zhuǎn)時，室內(nèi)溫度不低于5°C。

 

圖3  地面發(fā)電機房的簡易進(jìn)排風(fēng)示意圖

圖4  地下室發(fā)電機房的排風(fēng)口設(shè)計圖

 

三、機房通風(fēng)量的計算

 

      在發(fā)電機房的通風(fēng)設(shè)計開始前，首先就要與建筑、電氣專業(yè)配合好，合理的確定進(jìn)排風(fēng)井位置，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡可能開在發(fā)電機側(cè)，使進(jìn)風(fēng)流經(jīng)發(fā)電機保證其散熱。出地面的排風(fēng)百葉和進(jìn)風(fēng)百葉要確保不短路。室外的進(jìn)風(fēng)口宜設(shè)計在排風(fēng)口和柴油機排煙口的上風(fēng)側(cè)。進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口之間的水平距離不宜小于10m；進(jìn)風(fēng)口與柴油機排煙口之間的水平距離不宜小于15m，或高差不宜小于6m；若發(fā)電機房平時也使用還應(yīng)符合環(huán)保要求。根據(jù)《康明斯發(fā)電機組安裝使用手冊》進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)計算：

1、進(jìn)排風(fēng)量計算

（1）柴油機采用空氣冷卻時，按消除機房內(nèi)余熱計算進(jìn)風(fēng)量。

（2）排風(fēng)量為進(jìn)風(fēng)量減去柴油機燃燒的空氣量，這個燃燒空氣量可以查看電氣專業(yè)選用的柴油機型號資料來計算：

Lr=60nitkVn（m³/h）

n——為柴油機轉(zhuǎn)數(shù)；

i——為氣缸數(shù)；

t——為沖程系數(shù)；

k——為空氣流量系數(shù)；

Vn——為柴油機工作容積。

      現(xiàn)在也有些電氣資料上已標(biāo)明了各型號柴油機對應(yīng)的燃燒空氣量；當(dāng)缺少相關(guān)計算參數(shù)時，可根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》5.7.3條，按柴油機額定功率取經(jīng)驗數(shù)據(jù)7m³/（Kwh）來計算其燃燒的空氣量。

2、進(jìn)排風(fēng)井道面積

      進(jìn)排風(fēng)井系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最終應(yīng)以柴油發(fā)電機廠家數(shù)據(jù)及土建條件為準(zhǔn)。發(fā)電機廠家推薦數(shù)據(jù)可參考表1內(nèi)容；而土建基礎(chǔ)條件為進(jìn)風(fēng)速度=3m/s、進(jìn)風(fēng)百葉開孔率=0.7、排風(fēng)速度=4m/s、排風(fēng)百葉開孔率=0.7。其中，進(jìn)風(fēng)井的開孔洞口可參考圖5所示，排風(fēng)井施工可參考圖6所示。

（1） 柴油發(fā)電機房進(jìn)、排風(fēng)井的設(shè)計、施工及驗收應(yīng)符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、建筑規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保設(shè)施的可靠性和安全性。

（2）進(jìn)、排風(fēng)井的建設(shè)應(yīng)符合環(huán)保、消防等相關(guān)法律法規(guī)，避免造成環(huán)境和人員安全的污染和傷害。

 表1    進(jìn)、排風(fēng)井道面積參考表

 

3、余熱量的計算

      柴油發(fā)電機余熱量計算公式：

Q= (A×G×N×H)÷3600 (KJ/S)

式中，A——熱量占燃料熱能的百分比；柴油機一般在0.18—0.25；

G——柴油機燃油消耗率（kg/kw.h）；

H——燃料低熱值 （KJ/Kg），0號柴油的低熱值是9600千卡，1千卡=4.18千焦耳；

 

圖5  柴油發(fā)電機房進(jìn)風(fēng)口開洞標(biāo)注示例

圖6  柴油發(fā)電機房排風(fēng)井典型示意圖

 

總結(jié)：

      綜上所述，當(dāng)機房處于地面以上時，其通風(fēng)問題比較容易解決，但由于柴油發(fā)電機所產(chǎn)生的噪聲對周圍環(huán)境影響較大，故現(xiàn)代發(fā)電機房多設(shè)于地下室，使通風(fēng)問題變得相對復(fù)雜。柴油發(fā)電機房的通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效地排除室內(nèi)散熱，將室內(nèi)溫度維持在5～40℃，并補充足夠的新鮮空氣以供冷卻和燃燒用，可確保柴油發(fā)電機正常工作并輸出所需功率。機房內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)口的位置設(shè)置及面積確定十分重要。另外，還要注意機房內(nèi)的減振降噪設(shè)計。

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