機房設計與設備安裝

公共建筑柴油發(fā)電機房的排風(fēng)隔音及排煙問(wèn)題

 

 導讀：柴油發(fā)電機組是民用建筑中常用的應急電源，選用恰當的后備電源來(lái)滿(mǎn)足緊急情況下消防負荷及其它重要負荷的供電要求，是民用建筑電氣設計中一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，目前我們一般采用柴油發(fā)電機組作為應急交流電源，隨著(zhù)柴油發(fā)電機組在公共建筑中的大量應用，由此帶來(lái)的柴油發(fā)電機機房的排風(fēng)、隔聲及排煙等問(wèn)題值得關(guān)注，本文針對上述問(wèn)題提出了相應的解決方法。

現今建筑的體量越來(lái)越大，對供電的可靠性要求也越來(lái)越高，所以柴油發(fā)電機組在建筑中被大量應用。而一般民用設計院（所）中大多沒(méi)有設置動(dòng)力專(zhuān)業(yè)，關(guān)于柴油發(fā)電機組的一些問(wèn)題往往由電氣專(zhuān)業(yè)牽頭解決。這就要求電氣設計人員對柴油發(fā)電機組的特性有一定的了解，并能夠解決關(guān)于柴油發(fā)電機組的一般性問(wèn)題。

一、數據中心的柴發(fā)要求

 

值得注意的是，為更好地切合數據中心需要及保證供電的安全性，數據中心的柴發(fā)建設有著(zhù)嚴格的標準和要求。據《GB 50174-2017數據中心設計規范》，根據數據中心的使用性質(zhì)、數據丟失或網(wǎng)絡(luò )中斷在經(jīng)濟或社會(huì )上造成的損失或影響程度，數據中心可以分為A、B、C三級。在配置柴發(fā)時(shí)，后備柴發(fā)的性能等級不應低于G3級。

 

1、A級機房

 

 

（1）A組數據中心發(fā)電機應連續和不限時(shí)運行，發(fā)電機組的輸出功率應滿(mǎn)足數據中心最大平均負荷的需要；

（2）A級數據中心應（N+X）冗余（X=1~N），B級數據中心當供電電源只有一路時(shí)，需設置后備柴油發(fā)電機系統，宜N+1冗余；

（3）A級數據中心柴發(fā)燃料存儲量宜滿(mǎn)足12h用油，當外部供油時(shí)間有保障時(shí)，燃料存儲量?jì)H需大于外部供油時(shí)間；

（4）應防止柴油微生物滋生；柴油在儲存期間，應對柴油品質(zhì)進(jìn)行檢測，當柴油品質(zhì)不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，應對柴油進(jìn)行更換。

 

2、B級機房

 

B級數據中心發(fā)電機組的輸出功率可按限時(shí)500h運行功率選擇。A、B級數據中心柴發(fā)的基本容量應包括不間斷電源系統的基本容量、空調和制冷設備的基本容量。

 

3、C級機房

 

C級機房屬于一般性機房，可不設置柴油發(fā)電機組作為備用電源。

 

二、通風(fēng)散熱

 

柴油發(fā)電機組通風(fēng)散熱一直是困擾設計者的一個(gè)問(wèn)題?，F代商業(yè)項目中，首層無(wú)論哪個(gè)方向都具有十分寶貴的商業(yè)價(jià)值，對周邊環(huán)境要求也相對嚴格，從而很難找到一個(gè)合適的位置作為排風(fēng)口。解決這一問(wèn)題之前需要先分析一下柴油發(fā)電機組用氣量的組成。柴油發(fā)電機組用氣量分為散熱用排氣量和發(fā)動(dòng)機部分的燃氣量，而散熱用排氣量要遠遠大于燃氣量，即柴油發(fā)電機房的進(jìn)、出空氣絕大部分是用來(lái)為機器冷卻的。

 

1、水箱遠置

 

目前建筑中常用的柴油發(fā)電機組所采用的冷卻方式絕大多數為閉式水循環(huán)風(fēng)冷，這樣就可將排風(fēng)機、散熱管與主體分開(kāi)，單獨放在室外，用水管將室外的散熱管與室內的柴油機相連接。采用散熱器水箱遠置辦法（如圖1所示）即可解決柴油發(fā)電機房的進(jìn)出風(fēng)問(wèn)題。

 

圖1 分體式散熱水箱安裝圖

 

2、加裝水泵和熱交換器

 

另外與主體分開(kāi)的冷卻系統可以放在室外，對于高層建筑，可以將其安裝在屋頂或裙房上面，位置的選擇不妨參照空調專(zhuān)業(yè)冷卻塔的選擇。值得注意的是柴油發(fā)電機組冷卻水接口處靜水壓一般不超過(guò)40~50kPa，所以當冷卻水箱超過(guò)一定高度時(shí)需要加輔助水泵和熱交換器（如圖2所示），置于室外的冷卻水箱應注意保溫防凍。

 

圖2 帶水泵和熱交換器的水箱遠置安裝圖

3、加裝冷卻塔

 

高層建筑中，由于大功率機組的普通散熱水箱延長(cháng)距離后，遠置方法無(wú)法滿(mǎn)足其冷卻要求，通常采用冷卻塔來(lái)代替散熱水箱。冷卻塔般置于屋頂上，除有安裝面積外，尚應考慮接管道和維修行入通道。冷卻塔的占地面積約為總建筑面積的0.5% ~1.0% 

 

三、降噪與隔聲：

 

根據JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第6.1.3條第8款的規定，機房設計時(shí)應采取機組消音及隔聲綜合治理措施，治理后環(huán)境噪聲不宜超過(guò)國家環(huán)保要求2級的規定。現代柴油發(fā)電機組的噪聲級一般為85~110dB(A)，機組主要噪聲來(lái)自以下兩個(gè)部分：

1、柴油發(fā)動(dòng)機噪聲包括進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲、燃燒噪聲及機械噪聲等；

2、交流同步發(fā)電機噪聲包括空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲、機械噪聲、軸承噪聲及電刷噪聲等。

在以上各類(lèi)噪聲中，最強的噪聲源當屬進(jìn)氣、排氣噪聲。正常的排風(fēng)、進(jìn)氣及散熱器風(fēng)扇的降噪設備可將機組噪聲降至可接受水平，包括進(jìn)出風(fēng)管采用軟聯(lián)接，機組與地面之間采用柔性接觸等措施。采用本文所述將冷卻部分移至室外，也能很好地解決機房周?chē)h(huán)境的噪聲問(wèn)題。

除上述降噪措施外，也可以通過(guò)建筑上的隔聲方法來(lái)解決噪聲問(wèn)題。具體方法如下：要求墻灰縫填實(shí)，不要留有孔洞、縫隙。內墻面的粉刷表面不宜致密光滑，粉刷材料摻入一定量的有吸聲效果的多孔性材料，如水泥，石灰膏和木屑組成的吸聲層。內壁及天花板可采用隔聲板進(jìn)行裝飾，壁板與墻體之間最好充填一層多孔性的吸聲材料。實(shí)施以上措施可以達到規范要求。

四、柴油發(fā)電機組的排煙

 

在設計安裝排煙系統時(shí)，排煙管的阻力和保溫最值得注意。排煙管阻力不得超過(guò)允許范圍，因為過(guò)度的阻力將會(huì )大大降低柴油機的效率和耐久性，并大大增加燃料消耗。造成高阻力的主要因素有：排氣管直徑太??；排氣管過(guò)長(cháng)；排氣系統繞過(guò)多急彎；排氣消聲器阻力抬高；排氣管處于某種臨界長(cháng)度，產(chǎn)生壓力波導致高阻力。為減少阻力，排氣管應設計得越短越直越好，如必須彎曲，曲徑至少是管內徑的1.5倍。當排煙阻力超過(guò)柴油機背壓時(shí)應采用自然補償段，并加大排煙管直徑。當無(wú)條件設置自然補償段時(shí)，應裝設補償器。排煙路徑盡量避免使用耐火磚砌排煙道，最好用工業(yè)用鋼、鑄鐵  制造，并力求內壁光滑。因為柴油機出煙口溫度約為600℃，故排煙管要采取隔熱措施，以減少散熱和降低噪聲。

五、供油系統設計

 

機房設在高層建筑內的，應當在日用罐上設置專(zhuān)用房間，并通過(guò)防火墻與柴油發(fā)電機隔離。 盡量選擇質(zhì)量好的標準型油箱，密封性好，無(wú)漏油。 油箱配有油流出口，設有油流出口、注油口、油流出口、油流出口、油位指示器，容積根據機組連續工作12小時(shí)使用的油量適當選擇。

 

柴油發(fā)電機組的應用在很大程度上提高了供電的可靠性，但在帶來(lái)好處的同時(shí)，也不可否認地帶來(lái)了一些實(shí)際的問(wèn)題。這些問(wèn)題如果不能較好地解決，將會(huì )對日后的使用及周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響。本文結合設計工作實(shí)際，對柴油發(fā)電機組使用時(shí)所遇到的具體問(wèn)題提出了一些解決方法，希望以此引起大家對這些問(wèn)題的關(guān)注。

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