機房設計與設備安裝

柴發(fā)機房的選址、土建條件、消防要求以及布置規定

 

摘要：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。對于僅用于消防和應急方面的備用柴油發(fā)電機的容量估算，根據康明斯公司結合工程實(shí)踐總結，初步設計階段可以按變壓器總容量的10%~15% 進(jìn)行估算。目前來(lái)說(shuō)，大部分用戶(hù)一般采用柴油發(fā)電機組作為應急交流電源，那么選用自備柴油發(fā)電機組之前，在建造機房上面應注意哪幾方面的問(wèn)題呢？康明斯公司在本文中為你解讀機房建設中的設置要求及注意事項。

 

一、柴油發(fā)電機房的選址與設計條件

 

1、設計所需要的條件

（1）氣象條件：

      柴油發(fā)電機的額定容量是按照40 ℃ 進(jìn)行測試的，只要外圍環(huán)境不長(cháng)時(shí)間超過(guò)40 ℃，柴油發(fā)電機即可按照額定值進(jìn)行設計。

（2）海拔高度條件：

      海拔的升高將導致柴油發(fā)電機組動(dòng)力性能下降，如果在高原地區選擇柴油發(fā)電機不建議考慮超負荷運行的可能。

（3）水質(zhì)條件：

      水質(zhì)太硬將引起水冷系統的循環(huán)水沉淀水垢，降低傳導外壁的導熱效果，使冷卻水循環(huán)效率下降，導致機組溫升過(guò)快，發(fā)生事故，所以硬水的地區設置柴油發(fā)電機組需考慮循環(huán)水提前進(jìn)行軟化。

（4）負荷容量等：

      設備容量的統計首先需要滿(mǎn)足現行規范的要求，如一級負荷中特別重要負荷，然后滿(mǎn)足建設方對于項目功能特點(diǎn)的個(gè)別要求，分別進(jìn)行統計，設計時(shí)建議選擇消防負荷與重要的平時(shí)負荷之較大者，作為柴油發(fā)電機組的額定容量。

2、地址選擇原則

① 盡量選擇在通風(fēng)和散熱條件較好的位置，當條件允許時(shí)機房最好設在首層。但是，高層建筑功能較復雜，對面積的利用率要高，尤其是首層，常用于對外營(yíng)業(yè)，屬黃金地帶，難以占用。因此，一般把發(fā)電機房設在地下室的地下一層，不宜設在地下二層及以下。機房必須最少有一面靠建筑物外墻，為排熱氣管道通向室外及新風(fēng)入口創(chuàng )造必要的條件。

② 最好靠近低壓配電室或用電設備，這樣便于接線(xiàn)，減少電能損耗，也便于運行管理。

③ 附近不應有積水;不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方和貼鄰。

④ 遠離人員集中的工作場(chǎng)所和生活場(chǎng)所。

⑤ 有便于運輸設備的通道。

⑥ 盡量避開(kāi)建筑物的主入口、正立面等部位，以免排煙、排風(fēng)對其造成影響.柴油發(fā)電機工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣應排至機房外，并進(jìn)行廢氣排放凈化處理。

⑦ 注意噪音對環(huán)境的影響。

⑧ 柴油發(fā)電機是一種高發(fā)熱量的動(dòng)力設備，在控制噪聲的同時(shí)，如果忽略通風(fēng)散熱問(wèn)題，將會(huì )影響設備的運行，嚴重時(shí)會(huì )造成停機、火災等。

 

圖1  柴發(fā)機房實(shí)景圖

圖2  柴油發(fā)電機房施工現場(chǎng)

 

二、機房的土建條件

 

      在機房土建設計時(shí)，電氣設計人員須向土建設計人員提供土建條件。土建條件的內容一般有以下幾點(diǎn)：

1、機房尺寸

      機房的高、長(cháng)、寬尺寸必須滿(mǎn)足發(fā)電機組的要求。對于小型發(fā)電機組，若油箱、電控箱與發(fā)電機組屬于同一整體，發(fā)電機組的中心線(xiàn)與機房的中軸線(xiàn)重合，則發(fā)電機組與墻之間要留有1.5m左右的巡視檢修通道，散熱器應盡量靠近熱風(fēng)出口百葉窗。這樣可計算出機房的長(cháng)、寬、高所需尺寸；

2、進(jìn)出通道

      要留有設備進(jìn)出門(mén)及值班人員進(jìn)出門(mén)，設備進(jìn)出門(mén)要保證發(fā)電機組能推進(jìn)推出。如因條件限制，設備進(jìn)出的大門(mén)也可開(kāi)人員進(jìn)出的小門(mén)；在針對柴油發(fā)電機散熱器的地方要留熱風(fēng)排出百葉窗。如果不采用整體風(fēng)冷發(fā)電機組，要留有冷卻水管道過(guò)樓板的預留孔。

3、排煙通道

      根據發(fā)電機組的高度及排煙方向，要在墻上預埋排煙管通道套管；

4、電線(xiàn)管道

      要根據進(jìn)出線(xiàn)及電控箱位置，設置電纜溝或預埋管；

5、設備基礎和承重

      設備基礎平臺設計如圖3所示。根據發(fā)電機組重量，當發(fā)電機組安裝在樓板上即不在最底層時(shí)，都采用重混凝土基礎，以免基礎過(guò)重而增加樓板荷重，設計時(shí)需把發(fā)電機組荷栽提供給結構專(zhuān)業(yè)。當發(fā)電機組位于建筑物底層時(shí)，應按發(fā)電機組要求設置混凝土基礎。底角螺絲可預埋，也可以等發(fā)電機組到達后在用電鉆打孔安裝。

6、機房通風(fēng)

       通風(fēng)系統示意圖如圖4所示。柴油發(fā)電機房的進(jìn)出風(fēng)不應設在同一墻面上，以免形成氣流短路，影響散熱效果。但確有困難時(shí)，應出風(fēng)口在上部，進(jìn)風(fēng)口在下部，且兩者相距應在2m以上。出風(fēng)口面積不應小于柴油發(fā)電機散熱器面積的1.5倍；進(jìn)風(fēng)口面積不應小于柴油發(fā)電機散熱器面積的1.8倍。在寒冷地區應注意進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口平時(shí)對機房溫度的影響，以免機房溫度過(guò)低影響發(fā)電機組的起動(dòng)。風(fēng)口與室外的連接處可設風(fēng)門(mén)，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)電機組運行時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟。

 

圖3  柴油發(fā)電機組水泥基礎

圖4  柴油發(fā)電機通風(fēng)系統示意圖

 

 

三、機房消防要求

 

      采用潔凈氣體火火系統《高層民用建筑設計防火規范》柴油發(fā)電機房布置在高層建筑和裙樓內時(shí)，應設置火災自動(dòng)報警系統和除鹵代烷1211、1301以外的自動(dòng)火火系統從這條規范可以看出，對于高層建筑室內柴油發(fā)電機房的消防技術(shù)，法規并不限制在一定要以水為介質(zhì)的自動(dòng)滅火系統，亦可以采用氣體消防系統柴油發(fā)電機房燃料供給管道應滿(mǎn)足下列規定：

1、儲油間要求

      機房?jì)仍O置儲油間時(shí)，其總儲存量不應大于1m³，儲油間應采用耐火極限不低于3.00h的防火隔墻與發(fā)電機間分隔，設計圖如圖5所示；確需在防火隔墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應設置甲級防火門(mén)。

（1）應在進(jìn)人建物前和設間內設置自動(dòng)和手動(dòng)切斷閥。

（2）儲油間的油箱應密閉，且應設置通向室外的通氣管，通氣管應設置帶阻火閥的呼吸閥油箱的下部應設置紡織油品流散的設施。

（3）燃料供給管道的敷設應符合現行國家標準《城鎮燃氣設計規范》GB50028的規定。

2、國標文件的相關(guān)規定

      應采用耐火極限不低于2.00h的防火隔墻和1.50h的不燃性樓板與其他部位分隔，門(mén)應采用甲級防火門(mén)。

（1）根據現行國家建筑標準設計圖集《柴油發(fā)電機組設計與安裝》15D202-2，發(fā)電機房宜有兩個(gè)出入口，其中一個(gè)應滿(mǎn)足搬運發(fā)電機組的要求，門(mén)應為甲級防火門(mén)（結構如圖6所示），并應采取隔聲措施，向外開(kāi)啟；發(fā)電機間與控制室、配電室之間的門(mén)和觀(guān)察窗應采取防火、隔聲措施，門(mén)應為甲級防火門(mén)，并應開(kāi)向發(fā)電機間。

（2）根據現行國家標準《 民用建筑電氣設計標準 》GB51348-2019，機房面積在50㎡及以下時(shí)宜設置不少于一個(gè)出入口，在50㎡以上時(shí)宜設置不少于兩個(gè)出入口，其中一個(gè)應滿(mǎn)足搬運發(fā)電機組的需要；門(mén)應為向外開(kāi)啟的甲級防火門(mén)；發(fā)電機間與控制室、配電室之間的門(mén)和觀(guān)察窗應采取防火、隔聲措施，門(mén)應為甲級防火門(mén)，并應開(kāi)向發(fā)電機間。

（3）根據現行國家建筑標準設計圖集《柴油發(fā)電機組設計與安裝》15D202-2，在民用建筑內柴油發(fā)電機房設置的儲油間，其總儲存量不應大于1m³，儲油間應采用耐火極限不低于3.00h的防火墻與發(fā)電機間隔開(kāi)；確須在防火墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應設置甲級防火門(mén)。

（4）根據現行國家標準《 民用建筑電氣設計標準 》GB51348-2019，儲油間應采用防火墻與發(fā)電機間隔開(kāi)；當必須在防火墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應設置能自行關(guān)閉的甲級防火門(mén)。

 

圖5  柴發(fā)機房?jì)τ烷g布置圖

圖6  柴油發(fā)電機房甲級防火門(mén)

 

 

四、機房布置

 

1、機房設備的布置

      機房單臺設備布置如圖7所示，一般應根據發(fā)電機組容量大小和臺數而定，應力求緊湊、經(jīng)濟合理、保證安全及便于維護。

（1）當發(fā)電機房只設一臺發(fā)電機組時(shí)，如果發(fā)電機組容量在500kW及以下，則一般不設控制室，這時(shí)配電屏、控制屏宜布置在發(fā)電機端或發(fā)電機側，其操作檢修通道的要求為屏前距發(fā)電機端不應小于2m，屏前距發(fā)電機側不應小于1.5m。

（2）對于單機容量在500kW及以上的多臺發(fā)電機組，考慮到運行維護、管理和集中控制的方便，宜設控制室。

（3）一般將發(fā)電機控制屏、發(fā)電機組操作臺、動(dòng)力控制（屏）臺及照明配電箱等放在控制室?？刂剖业牟贾门c低壓配電室的布置的技術(shù)要求相同。

（4）在機房?jì)?，發(fā)電機組宜橫向布置（垂直布置），這樣，發(fā)電機組的中心線(xiàn)與機房的中軸線(xiàn)垂直，操作管理方便，管線(xiàn)短，布置緊湊。

（5）當機房與控制及配電室毗鄰布置時(shí)，發(fā)電機出線(xiàn)端宜布置在靠近控制及配電室一側。

2、機房配電導線(xiàn)選擇與敷設

      柴油發(fā)電機房宜按潮濕環(huán)境選擇電力電纜或絕緣電線(xiàn)；發(fā)電機至配電屏的引出線(xiàn)宜采用銅芯電纜或封閉式母線(xiàn)；強電控制測量線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路應選擇銅芯控制電纜或銅芯電線(xiàn)；控制線(xiàn)路、勵磁線(xiàn)路和電力配線(xiàn)宜穿鋼管埋地敷設或沿電纜溝敷設，勵磁線(xiàn)路與主干線(xiàn)采用鋼管配電時(shí)可穿于同一管中。柴油發(fā)電機房固定照明須接應急電源。

3、機房接地

      通用型接地裝置如圖8所示。柴油發(fā)電機房一般應用三種接地：

①工作接地：發(fā)電機中性點(diǎn)接地；

②保護接地：電氣設備正常不帶電的金屬外殼接地；

③防靜電接地：燃油系統的設備及管道接地。

      各種接地可與其建筑的其他接地共用接地裝置，即采用聯(lián)合接地方式。

4、燃油的存放

      在機房?jì)然蛸A油間要有供8小時(shí)連續運行的日用油箱，但油量超過(guò)100L時(shí)，宜放置在與機房有防火隔墻的專(zhuān)用貯油間。

 

圖7  柴發(fā)機房布置側面圖

圖8  柴發(fā)機房接地裝置示意圖

 

總結：

      綜上所述，康明斯公司建議用戶(hù)柴油發(fā)電機房一般設置于地下一層內，設置一臺或多臺柴油發(fā)電機組，機組采用單機運行或多臺并機運行（并車(chē)的種類(lèi)：自同期、粗同期、準同期），柴油發(fā)電機為消防狀態(tài)下還是事故狀態(tài)下的設備進(jìn)行供電，根據甲方的使用需求進(jìn)行確定，如分開(kāi)供電則需要考慮分別設置出線(xiàn)柜。 對于單機容量在500KW及以上的多臺機組，考慮到運行維護、管理和集中控制的方便，宜設控制室。一般將發(fā)電機控制屏、機組操作臺、動(dòng)力控制（屏）臺及照明配電箱等放在控制室?？刂剖业牟贾门c低壓配電室的布置的技術(shù)要求相同。在機房?jì)?，柴油發(fā)電機組宜橫向布置（垂直布置），這樣，機組的中心線(xiàn)與機房的中軸線(xiàn)垂直，操作管理方便，管線(xiàn)短，布置緊湊。當機房與控制及配電室毗鄰布置時(shí)，發(fā)電機出線(xiàn)端宜布置在靠近控制及配電室一側。

 

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