機房設計與設備安裝

柴油發電機房進排風口距離間隔

 

摘要：由于柴油發電機自身的額定功率是受到機房內的環境溫度影響的重要因素之一，環境溫度過高或過低都將引起設備額定功率的降低或故障發生。因此，柴油發電機組的通風系統非常重要，保證發電機房應有足夠的空氣流量，以滿足柴油發電機組燃燒及冷卻通風的需要。此外，通風系統的優化是機房設計工程師要特別注意解決的問題，尤其是機房位于地下室時，更要處理好進風口和排風口距離，否則將會直接影響發電機組的正常運行。

 

一、機房通風系統的作用和設置

 

   通風是發電機房建設很重要的內容，通風不良會直接影響發動機的燃燒和機房溫升。其原因是由于機房狹小，進排風口面積不足，將導致機房散熱不良，柴油發電機組將無法給出額定功率。因此，保持機房內適宜的環境以及為柴油發電機燃燒提供所需空氣是機房通風的主要目的。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）柴油發電機在一定的環境條件下才能發揮其額定功率。若環境參數有所改變，會直接影響柴油發電機的功率。柴油發電機的額定功率系指外界大氣壓力為100kpa，環境溫度為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電機運行條件的數值。

（2）機房防塵不好，會對設備產生危害，它和通風是相互矛盾的，處理辦法是將發電機房進排風窗改成防雨防塵百葉窗。在原來玻璃窗的位置，加裝內、外兩層百葉窗，在兩層百葉窗的空腔部分進行防塵處理，安裝鋁合金過濾網，防塵尼龍網，既能防止小動物進入，又能遮攔灰塵。若條件允許，機房內的進排風部分還可做些處理，如在柴油發電機排風處增加排風導流罩，在進風百葉窗處加裝進風通道。這樣既能保證機房通風，又能杜絕灰塵雜物進入，還能起到一些降噪的作用。

2、通風系統的設置要求和注意事項

      柴油發電機房一般設平時通風和運行時通風兩個系統。平時通風風量一般包括排除機房內的潮氣所需風量和儲油間的事故通風量，機房內通風量一般按6次/h計算，儲油間的平時通風量按不小于5次/h計算，事故通風量按12次/h計算。運行時通風系統通風量應能同時滿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量要大于排除有害氣體的風量。

（1）機房通風系統應做到阻隔煙氣、燃氣等有害氣體及火花的進入，同時應具有良好的通風性能，以滿足房間內換氣的需要。

（2）機房通風系統的面積應根據發電機房內負荷以及設計空氣流量而定，同時應滿足相關的規范標準，比如《建筑自然通風設計規范》等。

（3）機房通風系統的位置應在合適的位置，不能與發電機房內的空氣循環系統、消防栓等重要設施相沖突。

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

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

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

 

圖1  單臺柴油發電機房進排風設計方案

圖2  多臺柴油發電機房進排風設計方案

 

二、進、排風口的設計要求

 

      發電機房進排風口的尺寸選擇是根據柴油發電機燃燒所需的燃氣量和散熱所需的換氣量進行計算。燃氣量和換氣量之和便是機房的通風量，這是一個變化值，是隨機房的溫升而變化。通常機房的通風量是根據機房的溫升控制在5℃-10℃以內的情況下計算出來的。

1、常規進排風要求

（1）若是人防地下室柴油發電機房進、排風口的之間間距為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）發電機組安裝時應盡可能使散熱器接近排風口，以防止熱空氣的再循環，一般處于地面上的發電機房幾乎不存在此問題，如圖3所示。當無風道時建議散熱器距排風口之距離不超過150毫米，如果處于地下室的機房難以滿足上述要求，則建議安裝相應的導風槽，如圖4所示。

（3）排風口的面積應為散熱器排風面積的1.5倍。通常情況下，需配合散熱器安裝導風管及排風百葉窗。

（4）風管的彎曲應通過適當的彎頭，管路過長還應加大尺寸以減少排風背壓。長距離的風道消聲器應根據建筑的特點進行特別設計。

（5）建筑物的進、排風口通常安裝有百葉窗及網柵，當計算風口尺寸時應考慮百葉窗及網柵的有效通風面積。

（6）發電機組燃燒及冷卻需要大量的空氣，這一點往往被忽略。建議進風口總面積至少是發電機組散熱面積的2倍，所有的風口應能防止雨水的進入。

（7）在氣候寒冷的地區，備用和極少運行的發電機房應能保溫進、排風口可安裝可調試百葉窗，在發電機組不運行時百葉窗能夠關閉。

（8）排風口、排煙口和進風口不得設置在同側，以防止空氣短路和廢氣被吸入發電機房中。

2、防空電站進排風要求

      防空地下室柴油發電機房（又稱柴油電站）由發電機房、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風、排風排煙系統，戰時可以染毒的房間。它由防毒通道與清潔區相連。當工程處于清潔式、濾毒式、隔絕式狀態時，柴油發電機組均應能運行發電，電站內不存在三種通風方式。控制室設在密閉門以內的非染毒區，與發電機房之間設簡易的防毒通道，空間極小，通常不做通風。

      由于水冷式柴油發電機房適用于水源豐富、夏季進風溫度偏高的地區，而風冷與蒸發式冷卻結合方式的柴油發電機房系統的復雜性，實際工程中大都采用風冷式柴油電站，這樣合理的通風排煙系統設計就十分重要了。

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

 

圖3  地面發電機房的簡易進排風示意圖

圖4  地下室發電機房的排風口設計圖

 

三、機房通風量的計算

 

      在發電機房的通風設計開始前，首先就要與建筑、電氣專業配合好，合理的確定進排風井位置，進風口應盡可能開在發電機側，使進風流經發電機保證其散熱。出地面的排風百葉和進風百葉要確保不短路。室外的進風口宜設計在排風口和柴油機排煙口的上風側。進風口與排風口之間的水平距離不宜小于10m；進風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；若發電機房平時也使用還應符合環保要求。根據《康明斯發電機組安裝使用手冊》進行通風系統計算：

1、進排風量計算

（1）柴油機采用空氣冷卻時，按消除機房內余熱計算進風量。

（2）排風量為進風量減去柴油機燃燒的空氣量，這個燃燒空氣量可以查看電氣專業選用的柴油機型號資料來計算：

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；當缺少相關計算參數時，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驗數據7m³/（Kwh）來計算其燃燒的空氣量。

2、進排風井道面積

      進排風井系統結構最終應以柴油發電機廠家數據及土建條件為準。發電機廠家推薦數據可參考表1內容；而土建基礎條件為進風速度=3m/s、進風百葉開孔率=0.7、排風速度=4m/s、排風百葉開孔率=0.7。其中，進風井的開孔洞口可參考圖5所示，排風井施工可參考圖6所示。

（1） 柴油發電機房進、排風井的設計、施工及驗收應符合相關的國家標準、建筑規范和行業標準，以確保設施的可靠性和安全性。

（2）進、排風井的建設應符合環保、消防等相關法律法規，避免造成環境和人員安全的污染和傷害。

 表1    進、排風井道面積參考表

 

3、余熱量的計算

      柴油發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  柴油發電機房進風口開洞標注示例

圖6  柴油發電機房排風井典型示意圖

 

總結：

      綜上所述，當機房處于地面以上時，其通風問題比較容易解決，但由于柴油發電機所產生的噪聲對周圍環境影響較大，故現代發電機房多設于地下室，使通風問題變得相對復雜。柴油發電機房的通風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，可確保柴油發電機正常工作并輸出所需功率。機房內進、排風口的位置設置及面積確定十分重要。另外，還要注意機房內的減振降噪設計。

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