柴油发电机房的通风设计

 对于高层、超高层建筑、写字楼、商业综合体、酒店等民用建筑来说，为了满足供电可靠性要求，设计规范一般要求设计应急电源。而应急电源中最成熟、可靠的，目前按仍然是柴油发电机组。这是因为柴油发电机组具有启动性能好、运行可靠、操作简单等优点。柴油发电机组需要安装在发电机房内。柴油发电机房通常由发电机房、控制室、油箱间等组成。发电机房最好布置在裙房首层或附属建筑内，如有困难可以布置在地下室，但要求靠外墙，且需要有良好的通风措施。

      通风目的有二：一是消除机房内的余热机CO、丙烯醛等有害物，以满足室内卫生要求；二是提供足够的空气，以供柴油燃烧所需要的空气量。

     提到通风，就必须先说说柴油发电机组的冷却方式：

     柴油在柴油机汽缸内燃烧放出的热量，通常只有一小部分转化为有效功从柴油机轴上输出，其效率一般为30-45%，其余均转化为热损失。其热损失主要有：排烟损失，约为25~35%；冷却损失，约为25~40%；以辐射对流方式散失到机房内的热量，约为2~5%。

     因此，在设计中要注意解决好柴油发电机组的冷却问题。目前，柴发机组的冷却系统通常包括两个部分：内冷却系统和外冷却系统。

     内冷却系统是指柴油发电机汽缸本身的冷却方式；柴油机汽缸本身的冷却又有两种方式：将机头风扇的出风气流直接吹向汽缸外壁，气缸靠流动的空气带走缸体散发的热量，通常把这种成为风冷机组；另一种为水冷机组，分为闭式水冷机组和开式水冷机组。闭式水冷机组在汽缸和机油冷却器周围加冷却水套，水套内的冷却水与换热器通过管道和水泵形成一个闭合的循环系统，水中的热量依靠机头换热器散热；开式水冷机组一般需要设置水箱和软化水装置，否则水套内容易结垢，影响机组的冷却效果。风冷机组表面温度高，风速大，辐射散热比水冷机组大，全部热量都散发到机房内，因此，机组周围的空气环境差。一般高层建筑和地下空间的柴油发电机不采用风冷机组。没有特殊要求，均采用闭式水冷机组。

      外冷却是指冷却水套内水的冷却。这里柴油发电机组的冷却方式是以外冷却循环来分类的，分为风冷和水冷两种方式。

  （1）风冷冷却方式，即通过空气冷却汽缸及机油冷却器冷却水套内的循环水。风冷冷却方式系统形式简单，不需要设置任何设备，只需足够的进、排风管即排风口；投资省；操作简便。根据冷却水套换热器设置情况，可分为分体式风冷冷却方式和整体式风冷冷却方式。

      a.分体式风冷冷却方式：将换热器置于室外通风装置内。优点是余热直接排向大气，机房余热小，对通风降温设计有利；但缺点是室外装置要占一定的位置和空间，受季节气温变化影响大。对于间歇性运行的电站，一般不考虑这种方式。

      b.整体式风冷冷却方式：目前工程中多采用的方式。优点是系统简单，管理方便，受外界因素影响小；缺点是换热器热量排除比较困难。对于整体式冷却方式，风-水换热器可接风管排至竖井或室外，这样室内余热量小；也可直接将热量散至室内，再由排风系统排至室外。

   （2）水冷却方式。把柴油机冷却水带入换热器中热量通过外循环水带走的方式称为水冷却方式。目前，常用的水冷却方式由直流系统和循环水系统两种。其中直流换热系统是利用河水或井水等直流换热。直流系统要求水质总硬度在3.5mg/L以下，悬浮物在20mg/L以下。而循环水系统是利用冷却塔的循环水流经换热器进行水-水换热的系统，当然也可以利用闭式冷却塔。这两种方式室外环路的水温受季节变化影响很大，冬季结冰时无法进行。北方均不宜采用。

      

      柴油机组冷却方式的选择将会直接影响柴发机房的通风设计和计算。

      这里又会涉及到机房内散热量和有害物散发量的计算、通风量计算，这些都有计算公式和计算方法，可以查阅相关设计手册，因许多公式和单位代号打字编辑较慢，时间仓促，笔者在此对此部分暂不详细展开。只是重点说几点注意要点：

   （1）关于机房散热量计算：应包括柴油机、发电机和排烟管道的散热量，其他的如：设备、人员、照明散热量，还有维护结构的散热量，在这里常常可以忽略不算。

    （2）关于通风量计算：通常有两种方法，计算法和估算法。计算法中的进风量应满足消除机房内余热、消除机房内有害物、柴油机燃烧空气量、补充局部排风的要求；排风量理论上应等于进风量减去柴油机燃烧所需空气量，但为了保持机房负压，通常取计算量的1.05~1.1倍作为排风量。

          至于估算法：柴油机燃烧空气量可按7m3/(kw·h)预估确定；排除有害物的风量，架空安装上排时可按柴油机输出功率计算取14~20m3/(kw·h)，地沟下排时风量可按27~34m3/(kw·h)。

     

    关于柴油发电机房的排烟系统：

     排烟系统时将汽缸中烟气排放到室外，其设计中应注意以下8个问题：

     1）排烟管道尽可能短，排烟系统阻力不宜过大。排烟管阻力过大，汽缸余隙容积内气体膨胀体积大，影响汽缸吸气量，会降低柴油机出力，所以阻力应通过计算才行。

     2）柴油机排烟口和排烟管连接宜采用柔性连接，柔性接头须采用耐高温材料，不应采用橡胶或帆布接头。一般可采用不锈钢波纹管并带有法兰。当连接两台或以上机组时还应装设单向阀。

      3）排烟管的室内部分应保温，其表面温度不应超过60度。选择保温材料厚度时须注意。

      4）穿墙时应加保护套管和吸振套。

      5）排烟管应单独引至室外，不能直接进入排风道，必要时排烟管可与排风共用竖井。

      6）排烟管出口处应进行消声处理和安装防雨风帽，一般采用筒形风帽。

      7）如排烟管过长，应考虑钢制排烟管的热补偿问题。

      8）长期运行的排烟管应有疏水装置以便排除凝结水。

下面根据以往项目经验，简要小结一下，

柴油发电机房通风设计的设计要点：

 （1）在方案设计阶段，应配合建筑、电气专业，选好柴油发电机房的位置。要求靠外墙布置，既是安全考虑，也同时为解决好机房的通风与排烟问题创造必要条件。

（2）室内温湿度要求：人员直接在机房操作且运行时15℃≤t≤35℃，相对湿度不大于75%；非运行时5℃≤t≤35℃，相对湿度不大于70%；人员隔室操作时，温度不得超过40℃；控制室温度宜在15~32℃，相对湿度不大于75%。

（3）通风方式：柴油发电机宜设置独立的送、排风系统作为稀释通风，常用侧下送、上排的气流组织方式。注意保持机房负压，防止有害气体扩散。

（4）柴油发电机的降温方式：当室内外空气温度差较大时，尽量利用室外空气降温，当室外空气降温不能满足要求时，可用其他方式对机房降温。

（5）机组冷却方式的选择：小功率柴油机组冷却方式尽可能采用整体式风冷冷却方式，且水-水换热器冷却排热量由专用风道排至室外；大功率柴油机组冷却方式可采用水冷冷却方式。

（6）储油间或油库排风量可按排风换气次数确定，不应小于每小时5次，且接至储油间排风管道上应设置70℃关闭的防火阀。另外，规范有些条款要求储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，并设带阻火器的呼吸阀。

（7）应注意柴油发电机组不运行时的机房平时通风。通常可以按换气次数3-4次每小时计算，油箱间可按5-6次每小时计算。之前对一些已经投运的发电机房台考察发现，有些机房平时通风极少，甚至没有，造成机房潮湿影响设备、电器的寿命和可靠性，油箱气体如挥发到一定程度也可能易引起爆炸。

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