機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝

柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)口距離間隔

 

摘要：由于柴油發(fā)電機(jī)自身的額定功率是受到機(jī)房?jī)?nèi)的環(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(shè)備額定功率的降低或故障發(fā)生。因此，柴油發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)系統(tǒng)非常重要，保證發(fā)電機(jī)房應(yīng)有足夠的空氣流量，以滿足柴油發(fā)電機(jī)組燃燒及冷卻通風(fēng)的需要。此外，通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化是機(jī)房設(shè)計(jì)工程師要特別注意解決的問(wèn)題，尤其是機(jī)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(jī)組的正常運(yùn)行。

 

一、機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的作用和設(shè)置

 

   通風(fēng)是發(fā)電機(jī)房建設(shè)很重要的內(nèi)容，通風(fēng)不良會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和機(jī)房溫升。其原因是由于機(jī)房狹小，進(jìn)排風(fēng)口面積不足，將導(dǎo)致機(jī)房散熱不良，柴油發(fā)電機(jī)組將無(wú)法給出額定功率。因此，保持機(jī)房?jī)?nèi)適宜的環(huán)境以及為柴油發(fā)電機(jī)燃燒提供所需空氣是機(jī)房通風(fēng)的主要目的。其中，單臺(tái)機(jī)組的機(jī)房設(shè)計(jì)如圖1所示，多臺(tái)設(shè)備的機(jī)房設(shè)計(jì)如圖2所示。

1、設(shè)備的基本運(yùn)行條件

（1）柴油發(fā)電機(jī)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(shù)有所改變，會(huì)直接影響柴油發(fā)電機(jī)的功率。柴油發(fā)電機(jī)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(duì)濕度為50%的情況下，能以額定方式連續(xù)運(yùn)行12h的功率（包括超負(fù)荷10%運(yùn)行1h）。為保證機(jī)組的正常運(yùn)行，機(jī)房各房間的溫度，濕度要求應(yīng)符合康明斯柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行條件的數(shù)值。

（2）機(jī)房防塵不好，會(huì)對(duì)設(shè)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(jī)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(nèi)、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(jī)房?jī)?nèi)的進(jìn)排風(fēng)部分還可做些處理，如在柴油發(fā)電機(jī)排風(fēng)處增加排風(fēng)導(dǎo)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(jī)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(tǒng)的設(shè)置要求和注意事項(xiàng)

      柴油發(fā)電機(jī)房一般設(shè)平時(shí)通風(fēng)和運(yùn)行時(shí)通風(fēng)兩個(gè)系統(tǒng)。平時(shí)通風(fēng)風(fēng)量一般包括排除機(jī)房?jī)?nèi)的潮氣所需風(fēng)量和儲(chǔ)油間的事故通風(fēng)量，機(jī)房?jī)?nèi)通風(fēng)量一般按6次/h計(jì)算，儲(chǔ)油間的平時(shí)通風(fēng)量按不小于5次/h計(jì)算，事故通風(fēng)量按12次/h計(jì)算。運(yùn)行時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量應(yīng)能同時(shí)滿足排除機(jī)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(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)做到阻隔煙氣、燃?xì)獾扔泻怏w及火花的進(jìn)入，同時(shí)應(yīng)具有良好的通風(fēng)性能，以滿足房間內(nèi)換氣的需要。

（2）機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的面積應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)負(fù)荷以及設(shè)計(jì)空氣流量而定，同時(shí)應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，比如《建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

（3）機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的位置應(yīng)在合適的位置，不能與發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的空氣循環(huán)系統(tǒng)、消防栓等重要設(shè)施相沖突。

（4）機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮單向性，以確保房間內(nèi)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(yīng)分開(kāi)設(shè)計(jì)，以避免出現(xiàn)交叉污染的情況。

（5）機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的材料應(yīng)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(zhǎng)設(shè)施的使用壽命。

（6）機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)安裝可靠的防火設(shè)施，如隔離門(mén)、防火墻、煙氣探測(cè)器等，以確保房間內(nèi)火災(zāi)時(shí)能夠快速地得到響應(yīng)和控制。

 

圖1  單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)設(shè)計(jì)方案

圖2  多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)設(shè)計(jì)方案

 

二、進(jìn)、排風(fēng)口的設(shè)計(jì)要求

 

      發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)口的尺寸選擇是根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)燃燒所需的燃?xì)饬亢蜕崴璧膿Q氣量進(jìn)行計(jì)算。燃?xì)饬亢蛽Q氣量之和便是機(jī)房的通風(fēng)量，這是一個(gè)變化值，是隨機(jī)房的溫升而變化。通常機(jī)房的通風(fēng)量是根據(jù)機(jī)房的溫升控制在5℃-10℃以內(nèi)的情況下計(jì)算出來(lái)的。

1、常規(guī)進(jìn)排風(fēng)要求

（1）若是人防地下室柴油發(fā)電機(jī)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(zhí)行。

（2）發(fā)電機(jī)組安裝時(shí)應(yīng)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(jī)房幾乎不存在此問(wèn)題，如圖3所示。當(dāng)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(jī)房難以滿足上述要求，則建議安裝相應(yīng)的導(dǎo)風(fēng)槽，如圖4所示。

（3）排風(fēng)口的面積應(yīng)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(dǎo)風(fēng)管及排風(fēng)百葉窗。

（4）風(fēng)管的彎曲應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)膹濐^，管路過(guò)長(zhǎng)還應(yīng)加大尺寸以減少排風(fēng)背壓。長(zhǎng)距離的風(fēng)道消聲器應(yīng)根據(jù)建筑的特點(diǎn)進(jìn)行特別設(shè)計(jì)。

（5）建筑物的進(jìn)、排風(fēng)口通常安裝有百葉窗及網(wǎng)柵，當(dāng)計(jì)算風(fēng)口尺寸時(shí)應(yīng)考慮百葉窗及網(wǎng)柵的有效通風(fēng)面積。

（6）發(fā)電機(jī)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(jī)組散熱面積的2倍，所有的風(fēng)口應(yīng)能防止雨水的進(jìn)入。

（7）在氣候寒冷的地區(qū)，備用和極少運(yùn)行的發(fā)電機(jī)房應(yīng)能保溫進(jìn)、排風(fēng)口可安裝可調(diào)試百葉窗，在發(fā)電機(jī)組不運(yùn)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(shè)置在同側(cè)，以防止空氣短路和廢氣被吸入發(fā)電機(jī)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(jī)房（又稱柴油電站）由發(fā)電機(jī)房、電氣控制室、儲(chǔ)油間（油庫(kù)）、水庫(kù)（水冷卻間）、二氧化碳室等組成，是防護(hù)單元內(nèi)有獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)排煙系統(tǒng)，戰(zhàn)時(shí)可以染毒的房間。它由防毒通道與清潔區(qū)相連。當(dāng)工程處于清潔式、濾毒式、隔絕式狀態(tài)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組均應(yīng)能運(yùn)行發(fā)電，電站內(nèi)不存在三種通風(fēng)方式。控制室設(shè)在密閉門(mén)以內(nèi)的非染毒區(qū)，與發(fā)電機(jī)房之間設(shè)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(jī)房適用于水源豐富、夏季進(jìn)風(fēng)溫度偏高的地區(qū)，而風(fēng)冷與蒸發(fā)式冷卻結(jié)合方式的柴油發(fā)電機(jī)房系統(tǒng)的復(fù)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(tǒng)設(shè)計(jì)就十分重要了。

       首先柴油電站通風(fēng)及溫濕度標(biāo)準(zhǔn)是工程通風(fēng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。過(guò)高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使技術(shù)措施復(fù)雜，更增加了設(shè)備投資，運(yùn)行費(fèi)用上升，造成不必要的浪費(fèi)；相反過(guò)低的標(biāo)準(zhǔn)又會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高，通風(fēng)不良而使柴油放電機(jī)房無(wú)法正常工作。根據(jù)《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)》（暖通、給水排水、電氣分冊(cè)）在實(shí)際設(shè)計(jì)中人員直接操作的柴油發(fā)電機(jī)房室內(nèi)溫度不宜大于38℃，相對(duì)濕度不應(yīng)大于75%；當(dāng)發(fā)電機(jī)組不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，室內(nèi)溫度不低于5°C。

 

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

圖4  地下室發(fā)電機(jī)房的排風(fēng)口設(shè)計(jì)圖

 

三、機(jī)房通風(fēng)量的計(jì)算

 

      在發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)開(kāi)始前，首先就要與建筑、電氣專業(yè)配合好，合理的確定進(jìn)排風(fēng)井位置，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡可能開(kāi)在發(fā)電機(jī)側(cè)，使進(jìn)風(fēng)流經(jīng)發(fā)電機(jī)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(shè)計(jì)在排風(fēng)口和柴油機(jī)排煙口的上風(fēng)側(cè)。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(jī)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(jī)房平時(shí)也使用還應(yīng)符合環(huán)保要求。根據(jù)《康明斯發(fā)電機(jī)組安裝使用手冊(cè)》進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算：

1、進(jìn)排風(fēng)量計(jì)算

（1）柴油機(jī)采用空氣冷卻時(shí)，按消除機(jī)房?jī)?nèi)余熱計(jì)算進(jìn)風(fēng)量。

（2）排風(fēng)量為進(jìn)風(fēng)量減去柴油機(jī)燃燒的空氣量，這個(gè)燃燒空氣量可以查看電氣專業(yè)選用的柴油機(jī)型號(hào)資料來(lái)計(jì)算：

Lr=60nitkVn（m³/h）

n——為柴油機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；

i——為氣缸數(shù)；

t——為沖程系數(shù)；

k——為空氣流量系數(shù)；

Vn——為柴油機(jī)工作容積。

      現(xiàn)在也有些電氣資料上已標(biāo)明了各型號(hào)柴油機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒空氣量；當(dāng)缺少相關(guān)計(jì)算參數(shù)時(shí)，可根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》5.7.3條，按柴油機(jī)額定功率取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)7m³/（Kwh）來(lái)計(jì)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(tǒng)結(jié)構(gòu)最終應(yīng)以柴油發(fā)電機(jī)廠家數(shù)據(jù)及土建條件為準(zhǔn)。發(fā)電機(jī)廠家推薦數(shù)據(jù)可參考表1內(nèi)容；而土建基礎(chǔ)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(jī)房進(jìn)、排風(fēng)井的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收應(yīng)符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、建筑規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保設(shè)施的可靠性和安全性。

（2）進(jìn)、排風(fēng)井的建設(shè)應(yīng)符合環(huán)保、消防等相關(guān)法律法規(guī)，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(jì)算

      柴油發(fā)電機(jī)余熱量計(jì)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(jī)一般在0.18—0.25；

G——柴油機(jī)燃油消耗率（kg/kw.h）；

H——燃料低熱值 （KJ/Kg），0號(hào)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(jī)房進(jìn)風(fēng)口開(kāi)洞標(biāo)注示例

圖6  柴油發(fā)電機(jī)房排風(fēng)井典型示意圖

 

總結(jié)：

      綜上所述，當(dāng)機(jī)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(jī)所產(chǎn)生的噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響較大，故現(xiàn)代發(fā)電機(jī)房多設(shè)于地下室，使通風(fēng)問(wèn)題變得相對(duì)復(fù)雜。柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效地排除室內(nèi)散熱，將室內(nèi)溫度維持在5～40℃，并補(bǔ)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(jī)正常工作并輸出所需功率。機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)、排風(fēng)口的位置設(shè)置及面積確定十分重要。另外，還要注意機(jī)房?jī)?nèi)的減振降噪設(shè)計(jì)。

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