柴油发电机房的通风设计探讨

摘要：介绍了民用建筑室内地下柴油发电机房的通风冷却方式，并给出了相应的通风量计算方法以及在通风设计时应该注意的事项。

关键词： 柴油发电机 通风 冷却

1.引言

越来越多的民用建筑将柴油发电机组作为应急电源或备用电源，以此来保证其供电的可靠性。柴油发电机自身的额定功率受到机房内的环境温度的影响，环境温度过高或过低都将引起额定功率的降低或设备发生故障。因此，保持机房内适宜的环境以及为柴油发电机燃烧提供所需的空气是柴油发电机房通风的主要目的。当机房处于地面以上时，其通风问题比较容易解决，但由于柴油发电机所产生的噪声对周围环境影响较大，加之城市用地寸土寸金，故机房多设于地下室，使通风问题变得相对复杂。

2．柴油发电机房的通风

柴油发电机在一定的环境条件下才能发挥其额定功率。若环境参数有所改变，会直接影响柴油发电机的功率。柴油发电机的额定功率系指外界大气压力为100kPa，环境温度为20℃,空气相对湿度为50%的情况下,能以额定方式连续运行12h的功率（包括超负荷10%运行1h）。为保证机组的正常运行，机房各房间的温度，湿度要求应符合表一所列的数值。

表一 机房各房间温湿度要求

柴油发电机房一般设平时通风和运行时通风两个系统。平时通风风量一般包括排除机房内的潮气所需风量和储油间的事故通风量，机房内通风量一般按6次/h计算，储油间的平时通风量按不小于5次/h计算，事故通风量按12次/h计算。运行时通风系统通风量应能同时满足排除机组余热和排除有害气体的要求。一般排除余热所需的风量要大于排除有害气体的风量。

2.1 排除有害气体通风量计算

柴油发电机组运行时，由于设备性能和操作维护等原因，少量烟气会从柴油机和排烟管的缝隙泄漏出来，机油和柴油遇热会挥发，使机房内空气有害气体浓度不断增加。一般排除有害气体的风量按柴油发电机通过机组不严密处溢出能使人中毒的CO和败脂醛计算，排毒所需风量可采用15～25m3/(h×kW)。

2.2 排除机组余热通风量计算

计算排除机组余热通风量，首先应根据机房所处位置条件，确定柴油发电机的冷却方式；其次，确定机房内散热的构成，计算总散热量；最后，根据进排风温差，计算排风量及进风量。

机房散热量计算

柴油发电机房内散热源主要有柴油机机体散热、发电机机体散热、室内烟管表面散热量和热交换器表面散热量。其中，热交换器表面散热量所占比例极小，可忽略不计。

柴油机散热量

柴油机的散热量是指柴油机运行时从机体散发出的热量。可按式(a)计算：

表二 柴油机散热系数

烟管表面散热量

机组的排烟温度在500℃左右，为了防止操作工人烫伤，按规范规定排烟管的室内部分应进行保温，其表面温度不应超过60℃。排烟管散热量可近似按式(c)计算：

在进行机房估算时，可认为燃料的热量仅有约35%转化为电能；10%的热量从机组表面辐射至室内空气；25%的热量由机组的冷却系统排入室外；另有30%的热量以排烟的形式进入大气。

机房排风量计算

机房排风量计算应根据发电机的冷却方式分别考虑。

整体式水冷柴油发电机：由于机组风扇引起的排风气流首先经过发电机及柴油机机身，吸收机身散发的大部分热量，再经过热交换器换热后，排至室外。因此不必另设排风机，机房的排风量即为机组所带排风扇的风量，其值可按80～135m3/(h×kW)进行估算。

非整体式水冷柴油发电机：当采用非整体式水冷柴油发电机组时，排除余热所需的风量可按式(d)计算：

V= …………………………………………………………(d)

式中：

tj――机房内的进风温度，取当地通风夏季的通风计算温度℃；

机房补风量计算

柴油发电机房的补风量为机房排风量和柴油机燃烧所需空气量之和。柴油机燃烧所需要的空气量可向厂家索取，若无资料时，可按5.5～6.8m3/(h×kW)估算。当海拔高度增加时，每增加763m，空气量增加10%。

3．风口的布置

良好的通风系统可确保足够的空气有组织地流入和流出，从而使机房内的散热有效地排出。对于整体式水冷柴油发电机，良好的气流组织尤其重要，理想的气流流向应是新风从发电机后部流过发电机，再流经柴油机，最后通过散热器排至室外。当采用自然进风、机组自带风扇排风的通风方式时，可根据以下原则进行通风口布置。

排风出口的面积应为柴油机散热器截面积的1.5倍。若机组设在地下室，百叶窗的净面积、排风竖井的截面积均不小于散热器截面积的1.5倍。

机房的进风口宜设在正对发电机端或发电机的两侧。进风口面积应大于柴油机散热器截面积的1.8倍。若机组设在地下室，那么补风可用竖井引向一层，在竖井靠外墙侧开进风百叶窗。百叶窗的净面积和竖井截面积均不小于散热器面积的1.8倍。

进风窗和出风窗不宜设在同一侧，若确有困难时，可出风口在上，进风口在下，两者的间距为2m以上。

当柴油发电机房设在寒冷的地区时，过低的室温也会影响机组的启动，因此需采取措施保持室温在5℃以上。一般在天气寒冷的地区，进风口和排风口应具有可调节的百叶窗，以便机组停用时能予以关闭。对于自动启动的发电机，百叶窗最好能与之进行联动；对于平时通风，可采用带热水盘管的新风机进行补风，或采用采暖散热器以维持室内所需最低温度。

4．柴油发电机房的消声

所有的柴油发电机房在机组运行时，其噪音对周围环境的污染是设计人员所不能忽视的。机组运行时的噪声有两类：即结构产生的噪声和空气产生的噪声。结构产生的噪声是由于机组振动传给支撑结构而产生的，这就需要机组在安装时采取一些减振措施。一些设计周密的柴油发电机组从本身结构上着手，已尽可能的减小了振动。空气产生的噪声主要有进、排气噪声，从交流发电机和发动机爆发的机械噪声。

针对以上原因，有以下的消声措施：

结构消声处理：机组的基础采用水泥凝块填充砂，机组设减振垫料；在机房的墙面上贴附高效的吸声材料；设置消声门和消声窗；

进、排风竖井消声处理：在进、排风竖井内安装片式消声器；

排烟消声处理：在排烟管上加一级或一、二级阻抗性复合消声器。

5．日用油箱间（储油间）的设计注意事项

根据GB50019-2003条文5.1.12.5“建筑物内设有储存易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间应单独设置排风系统”以及条文5.7.9“甲、乙类生产厂房的全面和局部送风、排风系统，以及其他建筑物排除有爆炸危险物质的局部排风系统，其设备不应布置在建筑物的地下室、半地下室内”，日用油箱间的通风系统应单独设置。通风机除了满足风量的要求外，还要选择防爆型风机，并布置在地上空间。

6．结语

有效地排除室内散热，将室内温度维持在5～40℃，并补充足够的新鲜空气以供冷却和燃烧用，可确保柴油发电机正常工作并输出所需功率。机房内进、排风口的位置设置及面积确定十分重要。另外，还要注意机房内的减振降噪设计。

参 考 文 献

[1] GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2003．

[2] GB50189-2005，公共建筑节能设计标准[S]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[3] 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调・动力[S]．北京：中国计划出版社，2009．

[4] 朱学锦，朱．柴油发电机房的通风设计[J]. 空调暖通技术，2009，第四期：26-31．

[5] 蔡静．柴油发电机房的通风[J]．四川制冷，1999，第四期：19-22．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。