柴油發(fā)電機(jī)房的暖通設(shè)計措施探討

張寶天

摘 要：通過分析柴油發(fā)電機(jī)組散熱量組成，結(jié)合風(fēng)量計算公式，探討柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)措施；結(jié)合環(huán)境、消防等要求，探討柴油發(fā)電機(jī)房的布置和降噪、采暖措施。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī) 發(fā)電效率 冷卻排風(fēng)

電力供應(yīng)是現(xiàn)代化社會生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展的動力先驅(qū)，針對經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和電力緊缺之間的矛盾，柴油發(fā)電機(jī)組以其方便、靈活、可靠性高的特點而被廣泛應(yīng)用。在大型建筑中往往均配備柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。為保證機(jī)組的穩(wěn)定運行，減少其環(huán)境污染，在柴油發(fā)電機(jī)房（簡稱機(jī)房）暖通設(shè)計過程中應(yīng)采取針對性的技術(shù)措施。

柴油發(fā)電機(jī)組簡介

柴油發(fā)電機(jī)組是一種內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組，通過壓燃式內(nèi)燃機(jī)使柴油燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)組成。機(jī)組運行過程除產(chǎn)生機(jī)械功外，其自身冷卻系統(tǒng)有風(fēng)冷和水冷之分，風(fēng)冷機(jī)組在發(fā)電機(jī)機(jī)頭裝有氣-水換熱器和排氣扇，是本文探討的型式。由于燃燒時柴油與空氣無法均勻混合，運行時還會產(chǎn)生一定量的有害氣體。此外機(jī)組運行時還會產(chǎn)生噪聲、振動、電磁干擾等排放物。

機(jī)房的溫度對發(fā)電機(jī)的效率有很大影響，有關(guān)資料提出，室溫40℃以上時，每上升11℃，發(fā)電機(jī)的功率下降2%。機(jī)組運行時，室內(nèi)溫度和相對濕度應(yīng)符合機(jī)組樣本及有關(guān)電氣規(guī)范的要求，一般夏季溫度應(yīng)不大于35℃，相對濕度應(yīng)不大于75%。

柴油發(fā)電機(jī)房的布置

柴油發(fā)電機(jī)房一般宜布置在建筑首層，但常因首層售價較高，實施中常很難與業(yè)主共同劃出合適的空間，此外，機(jī)組運行時產(chǎn)生的噪音、空氣污染等也增加了在首層布置時困難。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定也可布置在地下室內(nèi)。機(jī)房位置應(yīng)貼鄰建筑外墻以便于布置風(fēng)井，靠近變電所以便于配電接線，并且盡量不靠近給排水設(shè)施較多的房間，更不應(yīng)布置在用水房間的下方。機(jī)房可由柴油發(fā)電機(jī)室、儲油間、進(jìn)風(fēng)豎井、排風(fēng)豎井、煙囪豎井、油路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。

柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)

根據(jù)有關(guān)資料介紹，柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率約為30%～46%，其余轉(zhuǎn)化為熱量。柴油發(fā)電機(jī)組的散熱量如圖一所示：

圖中Q1為柴油機(jī)的排煙熱量，Q2為機(jī)組的冷卻系統(tǒng)散熱量，Q3為機(jī)身以輻射和對流形式放散到室內(nèi)的熱量。各部分熱量均應(yīng)結(jié)合柴油發(fā)電機(jī)組樣本提供的參數(shù)進(jìn)行計算，或參考有關(guān)公式。據(jù)相關(guān)資料介紹，以1200～1800KW的大型發(fā)電機(jī)組為例，以總?cè)加蜔嵊?，Q1約占機(jī)組30%～35%，Q2約占20%～25%，Q3約占6%～8%。不同廠家、不同功率級別的機(jī)組之間差別較大。

按通風(fēng)的作用，柴油發(fā)電機(jī)房的送風(fēng)主要分為：補充機(jī)組燃燒所需空氣量L1、提供機(jī)組冷卻系統(tǒng)所需空氣量L2、消除機(jī)組散入室內(nèi)的熱量所需空氣量L3、消除機(jī)房內(nèi)的有害物所需空氣量L4、補充儲油間排除污濁空氣的通風(fēng)量L5等。各部分空氣量如圖二所示：

送風(fēng)量可按如下方式計算：

L1應(yīng)根據(jù)廠家樣本取值，資料不足的情況下可按7m3/（kw h），或1kg/h燃油按20m3/kg計算燃燒空氣量；

L2與機(jī)組散熱器特性參數(shù)有關(guān)，一般均應(yīng)根據(jù)柴發(fā)廠家樣本取值；

式中 L3為消除室內(nèi)機(jī)組散熱所需空氣量（m3/h）；Q3為機(jī)組散熱量（kW）；cp為空氣比熱容1.01kJ/（kg ℃）；ρ為空氣密度1.2kg/m3；tn為室內(nèi)設(shè)計空氣溫度（℃）；tw為室外通風(fēng)計算溫度（℃）；

式中 G為室內(nèi)有害物散發(fā)量（mg/h）；N為柴油機(jī)額定功率（kW）；k1為氣缸系數(shù)mg/（kw h）；k2為油箱系數(shù)mg/（kw h）；L4為消除機(jī)房內(nèi)有害物所需送風(fēng)量（m3/h）；Cy為機(jī)房內(nèi)有害物最大允許濃度（mg/m3）；Cj為大氣中有害物濃度（mg/m3）。根據(jù)相關(guān)資料，當(dāng)機(jī)房內(nèi)排煙管架空敷設(shè)時，L4常按14～20m3/（kw h）簡算。

儲油間通風(fēng)量L5可按換氣次數(shù)不小于5次/h計算。

柴油發(fā)電機(jī)房的總送風(fēng)量、排風(fēng)量分析：空氣進(jìn)入機(jī)房后，一部分進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣口作為燃燒空氣參與柴油機(jī)運行后變?yōu)楦邷責(zé)煔饨?jīng)排煙管排出，一部分經(jīng)柴油發(fā)電機(jī)散熱器換熱后由機(jī)頭排氣扇排入專用風(fēng)井，其余補充室內(nèi)其他局部排風(fēng)（儲油間排風(fēng)、室內(nèi)余熱排風(fēng)、室內(nèi)污染物排風(fēng)）。

送風(fēng)量中，L1經(jīng)柴油發(fā)電機(jī)利用后，經(jīng)排煙管排至室外高處；L2經(jīng)專用排風(fēng)井排至室外；L3、L4、L5經(jīng)排風(fēng)機(jī)排至室外。需要注意的時，L2直接排入室內(nèi)會因其熱量大、溫度高使得L3不得不增大數(shù)倍，室內(nèi)溫度難以控制，排風(fēng)系統(tǒng)難以實施，因此應(yīng)將L2引入專用風(fēng)井內(nèi)。當(dāng)L3、L4兩者均小于冷卻排風(fēng)量L2時，L3、L4吸收室內(nèi)余熱后會由L2經(jīng)散熱器繼續(xù)換熱并由機(jī)頭風(fēng)扇排入專用冷卻風(fēng)井，而不必再設(shè)排風(fēng)機(jī)排出，這時L2包含了消除室內(nèi)余熱的功能。

為使機(jī)房內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)采用風(fēng)機(jī)排風(fēng)時，L3、L4、L5的排風(fēng)量均取送風(fēng)量的1.05～1.1倍。

由于室內(nèi)負(fù)壓，可采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式，并設(shè)送風(fēng)井、冷卻排風(fēng)井、排煙氣井、平時排風(fēng)井。但在機(jī)組風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓限制下，風(fēng)井風(fēng)速、百葉風(fēng)速宜降低并由計算確定，有的資料取百葉面風(fēng)速1m/s，風(fēng)井風(fēng)速2m/s。

柴油發(fā)電機(jī)房的降噪、采暖

柴發(fā)機(jī)房應(yīng)充分考慮降噪措施，在機(jī)房布置時，不宜將其布置在主立面或面向人員活動密集區(qū)的位置。降噪措施主要包括選擇噪音小的環(huán)保機(jī)組；建筑吸聲、隔聲；通風(fēng)消聲；燃燒廢氣消聲；機(jī)組隔振等。

機(jī)房內(nèi)噪聲主要為中、高頻噪聲，故可在進(jìn)、排風(fēng)井內(nèi)貼吸聲玻璃棉，在風(fēng)管上設(shè)置阻抗復(fù)合式消聲器。值得注意的是，由于機(jī)組機(jī)頭排氣扇風(fēng)壓較小，在一些條件有限的噪聲改造項目中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備參數(shù)確定是否需在冷卻通風(fēng)豎井外加設(shè)接力風(fēng)機(jī)。

北方冬季機(jī)房內(nèi)應(yīng)有值班采暖。根據(jù)防火要求，目前柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)有時設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)，且常為濕式系統(tǒng)，此時更應(yīng)采取必要的采暖措施保證消防設(shè)施安全。在機(jī)房的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)上，宜設(shè)置不運行時自動關(guān)閉的電動閥門，以避免冷風(fēng)損失。有人停留的控制室等宜單獨設(shè)置，以便于獨立控制室內(nèi)空氣參數(shù)。

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