機房設計與設備安裝

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?jì)鹊沫h(huán)境溫度影響的重要因素之一，環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低都將引起設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)系統非常重要，保證發(fā)電機房應有足夠的空氣流量，以滿(mǎn)足柴油發(fā)電機組燃燒及冷卻通風(fēng)的需要。此外，通風(fēng)系統的優(yōu)化是機房設計工程師要特別注意解決的問(wèn)題，尤其是機房位于地下室時(shí)，更要處理好進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口距離，否則將會(huì )直接影響發(fā)電機組的正常運行。

 

一、機房通風(fēng)系統的作用和設置

 

   通風(fēng)是發(fā)電機房建設很重要的內容，通風(fēng)不良會(huì )直接影響發(fā)動(dòng)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，將導致機房散熱不良，柴油發(fā)電機組將無(wú)法給出額定功率。因此，保持機房?jì)冗m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，單臺機組的機房設計如圖1所示，多臺設備的機房設計如圖2所示。

1、設備的基本運行條件

（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)境參數有所改變，會(huì )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，能以額定方式連續運行12h的功率（包括超負荷10%運行1h）。為保證機組的正常運行，機房各房間的溫度，濕度要求應符合康明斯柴油發(fā)電機運行條件的數值。

（2）機房防塵不好，會(huì )對設備產(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(lái)玻璃窗的位置，加裝內、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(guò)濾網(wǎng)，防塵尼龍網(wǎng)，既能防止小動(dòng)物進(jìn)入，又能遮攔灰塵。若條件允許，機房?jì)鹊倪M(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)系統的設置要求和注意事項

      柴油發(fā)電機房一般設平時(shí)通風(fēng)和運行時(shí)通風(fēng)兩個(gè)系統。平時(shí)通風(fēng)風(fēng)量一般包括排除機房?jì)鹊某睔馑栾L(fēng)量和儲油間的事故通風(fēng)量，機房?jì)韧L(fēng)量一般按6次/h計算，儲油間的平時(shí)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(shí)通風(fēng)系統通風(fēng)量應能同時(shí)滿(mǎn)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)系統應做到阻隔煙氣、燃氣等有害氣體及火花的進(jìn)入，同時(shí)應具有良好的通風(fēng)性能，以滿(mǎn)足房間內換氣的需要。

（2）機房通風(fēng)系統的面積應根據發(fā)電機房?jì)蓉摵梢约霸O計空氣流量而定，同時(shí)應滿(mǎn)足相關(guān)的規范標準，比如《建筑自然通風(fēng)設計規范》等。

（3）機房通風(fēng)系統的位置應在合適的位置，不能與發(fā)電機房?jì)鹊目諝庋h(huán)系統、消防栓等重要設施相沖突。

（4）機房通風(fēng)系統的設計應考慮單向性，以確保房間內空氣順暢流出，而不是反過(guò)來(lái)。同時(shí)，排風(fēng)管道與進(jìn)風(fēng)管道應分開(kāi)設計，以避免出現交叉污染的情況。

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

（6）機房通風(fēng)系統應安裝可靠的防火設施，如隔離門(mén)、防火墻、煙氣探測器等，以確保房間內火災時(shí)能夠快速地得到響應和控制。

 

圖1  單臺柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)設計方案

圖2  多臺柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)設計方案

 

二、進(jìn)、排風(fēng)口的設計要求

 

      發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)口的尺寸選擇是根據柴油發(fā)電機燃燒所需的燃氣量和散熱所需的換氣量進(jìn)行計算。燃氣量和換氣量之和便是機房的通風(fēng)量，這是一個(gè)變化值，是隨機房的溫升而變化。通常機房的通風(fēng)量是根據機房的溫升控制在5℃-10℃以?xún)鹊那闆r下計算出來(lái)的。

1、常規進(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執行。

（2）發(fā)電機組安裝時(shí)應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(wèn)題，如圖3所示。當無(wú)風(fēng)道時(shí)建議散熱器距排風(fēng)口之距離不超過(guò)150毫米，如果處于地下室的機房難以滿(mǎn)足上述要求，則建議安裝相應的導風(fēng)槽，如圖4所示。

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

（4）風(fēng)管的彎曲應通過(guò)適當的彎頭，管路過(guò)長(cháng)還應加大尺寸以減少排風(fēng)背壓。長(cháng)距離的風(fēng)道消聲器應根據建筑的特點(diǎn)進(jìn)行特別設計。

（5）建筑物的進(jìn)、排風(fēng)口通常安裝有百葉窗及網(wǎng)柵，當計算風(fēng)口尺寸時(shí)應考慮百葉窗及網(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(diǎn)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)口應能防止雨水的進(jìn)入。

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

（8）排風(fēng)口、排煙口和進(jìn)風(fēng)口不得設置在同側，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(chēng)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，是防護單元內有獨立的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)排煙系統，戰時(shí)可以染毒的房間。它由防毒通道與清潔區相連。當工程處于清潔式、濾毒式、隔絕式狀態(tài)時(shí)，柴油發(fā)電機組均應能運行發(fā)電，電站內不存在三種通風(fēng)方式?？刂剖以O在密閉門(mén)以?xún)鹊姆侨径緟^，與發(fā)電機房之間設簡(jiǎn)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，而風(fēng)冷與蒸發(fā)式冷卻結合方式的柴油發(fā)電機房系統的復雜性，實(shí)際工程中大都采用風(fēng)冷式柴油電站，這樣合理的通風(fēng)排煙系統設計就十分重要了。

       首先柴油電站通風(fēng)及溫濕度標準是工程通風(fēng)設計的重要依據。過(guò)高的設計標準會(huì )使技術(shù)措施復雜，更增加了設備投資，運行費用上升，造成不必要的浪費；相反過(guò)低的標準又會(huì )出現溫度過(guò)高，通風(fēng)不良而使柴油放電機房無(wú)法正常工作。根據《防空地下室設計手冊》（暖通、給水排水、電氣分冊）在實(shí)際設計中人員直接操作的柴油發(fā)電機房室內溫度不宜大于38℃，相對濕度不應大于75%；當發(fā)電機組不運轉時(shí)，室內溫度不低于5°C。

 

圖3  地面發(fā)電機房的簡(jiǎn)易進(jìn)排風(fēng)示意圖

圖4  地下室發(fā)電機房的排風(fēng)口設計圖

 

三、機房通風(fēng)量的計算

 

      在發(fā)電機房的通風(fēng)設計開(kāi)始前，首先就要與建筑、電氣專(zhuān)業(yè)配合好，合理的確定進(jìn)排風(fēng)井位置，進(jìn)風(fēng)口應盡可能開(kāi)在發(fā)電機側，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)口宜設計在排風(fēng)口和柴油機排煙口的上風(fēng)側。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(shí)也使用還應符合環(huán)保要求。根據《康明斯發(fā)電機組安裝使用手冊》進(jìn)行通風(fēng)系統計算：

1、進(jìn)排風(fēng)量計算

（1）柴油機采用空氣冷卻時(shí)，按消除機房?jì)扔酂嵊嬎氵M(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(gè)燃燒空氣量可以查看電氣專(zhuān)業(yè)選用的柴油機型號資料來(lái)計算：

Lr=60nitkVn（m³/h）

n——為柴油機轉數；

i——為氣缸數；

t——為沖程系數；

k——為空氣流量系數；

Vn——為柴油機工作容積。

      現在也有些電氣資料上已標明了各型號柴油機對應的燃燒空氣量；當缺少相關(guān)計算參數時(shí)，可根據《人民防空地下室設計規范》5.7.3條，按柴油機額定功率取經(jīng)驗數據7m³/（Kwh）來(lái)計算其燃燒的空氣量。

2、進(jìn)排風(fēng)井道面積

      進(jìn)排風(fēng)井系統結構最終應以柴油發(fā)電機廠(chǎng)家數據及土建條件為準。發(fā)電機廠(chǎng)家推薦數據可參考表1內容；而土建基礎條件為進(jìn)風(fēng)速度=3m/s、進(jìn)風(fēng)百葉開(kāi)孔率=0.7、排風(fēng)速度=4m/s、排風(fēng)百葉開(kāi)孔率=0.7。其中，進(jìn)風(fēng)井的開(kāi)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)井的設計、施工及驗收應符合相關(guān)的國家標準、建筑規范和行業(yè)標準，以確保設施的可靠性和安全性。

（2）進(jìn)、排風(fēng)井的建設應符合環(huán)保、消防等相關(guān)法律法規，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(kāi)洞標注示例

圖6  柴油發(fā)電機房排風(fēng)井典型示意圖

 

總結：

      綜上所述，當機房處于地面以上時(shí)，其通風(fēng)問(wèn)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?chē)h(huán)境影響較大，故現代發(fā)電機房多設于地下室，使通風(fēng)問(wèn)題變得相對復雜。柴油發(fā)電機房的通風(fēng)系統能夠有效地排除室內散熱，將室內溫度維持在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?jì)冗M(jìn)、排風(fēng)口的位置設置及面積確定十分重要。另外，還要注意機房?jì)鹊臏p振降噪設計。

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