機房設計與設備安裝

公共建筑柴油發電機房的排風隔音及排煙問題

 

 導讀：柴油發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滿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不可忽視的問題，目前我們一般采用柴油發電機組作為應急交流電源，隨著柴油發電機組在公共建筑中的大量應用，由此帶來的柴油發電機機房的排風、隔聲及排煙等問題值得關注，本文針對上述問題提出了相應的解決方法。

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

一、數據中心的柴發要求

 

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，數據中心的柴發建設有著嚴格的標準和要求。據《GB 50174-2017數據中心設計規范》，根據數據中心的使用性質、數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度，數據中心可以分為A、B、C三級。在配置柴發時，后備柴發的性能等級不應低于G3級。

 

1、A級機房

 

 

（1）A組數據中心發電機應連續和不限時運行，發電機組的輸出功率應滿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，需設置后備柴油發電機系統，宜N+1冗余；

（3）A級數據中心柴發燃料存儲量宜滿足12h用油，當外部供油時間有保障時，燃料存儲量僅需大于外部供油時間；

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

 

2、B級機房

 

B級數據中心發電機組的輸出功率可按限時500h運行功率選擇。A、B級數據中心柴發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，可不設置柴油發電機組作為備用電源。

 

二、通風散熱

 

柴油發電機組通風散熱一直是困擾設計者的一個問題。現代商業項目中，首層無論哪個方向都具有十分寶貴的商業價值，對周邊環境要求也相對嚴格，從而很難找到一個合適的位置作為排風口。解決這一問題之前需要先分析一下柴油發電機組用氣量的組成。柴油發電機組用氣量分為散熱用排氣量和發動機部分的燃氣量，而散熱用排氣量要遠遠大于燃氣量，即柴油發電機房的進、出空氣絕大部分是用來為機器冷卻的。

 

1、水箱遠置

 

目前建筑中常用的柴油發電機組所采用的冷卻方式絕大多數為閉式水循環風冷，這樣就可將排風機、散熱管與主體分開，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）即可解決柴油發電機房的進出風問題。

 

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業冷卻塔的選擇。值得注意的是柴油發電機組冷卻水接口處靜水壓一般不超過40~50kPa，所以當冷卻水箱超過一定高度時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距離后，遠置方法無法滿足其冷卻要求，通常采用冷卻塔來代替散熱水箱。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，機房設計時應采取機組消音及隔聲綜合治理措施，治理后環境噪聲不宜超過國家環保要求2級的規定。現代柴油發電機組的噪聲級一般為85~110dB(A)，機組主要噪聲來自以下兩個部分：

1、柴油發動機噪聲包括進氣噪聲、排氣噪聲、風扇噪聲、燃燒噪聲及機械噪聲等；

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

在以上各類噪聲中，最強的噪聲源當屬進氣、排氣噪聲。正常的排風、進氣及散熱器風扇的降噪設備可將機組噪聲降至可接受水平，包括進出風管采用軟聯接，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圍環境的噪聲問題。

除上述降噪措施外，也可以通過建筑上的隔聲方法來解決噪聲問題。具體方法如下：要求墻灰縫填實，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。實施以上措施可以達到規范要求。

四、柴油發電機組的排煙

 

在設計安裝排煙系統時，排煙管的阻力和保溫最值得注意。排煙管阻力不得超過允許范圍，因為過度的阻力將會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：排氣管直徑太小；排氣管過長；排氣系統繞過多急彎；排氣消聲器阻力抬高；排氣管處于某種臨界長度，產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。當排煙阻力超過柴油機背壓時應采用自然補償段，并加大排煙管直徑。當無條件設置自然補償段時，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用房間，并通過防火墻與柴油發電機隔離。 盡量選擇質量好的標準型油箱，密封性好，無漏油。 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小時使用的油量適當選擇。

 

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

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