柴油發電機房的暖通設計措施探討

張寶天

摘 要：通過分析柴油發電機組散熱量組成，結合風量計算公式，探討柴油發電機房的通風措施；結合環境、消防等要求，探討柴油發電機房的布置和降噪、采暖措施。

關鍵詞：柴油發電機 發電效率 冷卻排風

電力供應是現代化社會生產和工業發展的動力先驅，針對經濟快速發展和電力緊缺之間的矛盾，柴油發電機組以其方便、靈活、可靠性高的特點而被廣泛應用。在大型建筑中往往均配備柴油發電機組作為備用電源。為保證機組的穩定運行，減少其環境污染，在柴油發電機房（簡稱機房）暖通設計過程中應采取針對性的技術措施。

柴油發電機組簡介

柴油發電機組是一種內燃發電機組，通過壓燃式內燃機使柴油燃燒的熱能轉變為機械功，并帶動發電機發電，由柴油機、發電機和控制系統組成。機組運行過程除產生機械功外，其自身冷卻系統有風冷和水冷之分，風冷機組在發電機機頭裝有氣-水換熱器和排氣扇，是本文探討的型式。由于燃燒時柴油與空氣無法均勻混合，運行時還會產生一定量的有害氣體。此外機組運行時還會產生噪聲、振動、電磁干擾等排放物。

機房的溫度對發電機的效率有很大影響，有關資料提出，室溫40℃以上時，每上升11℃，發電機的功率下降2%。機組運行時，室內溫度和相對濕度應符合機組樣本及有關電氣規范的要求，一般夏季溫度應不大于35℃，相對濕度應不大于75%。

柴油發電機房的布置

柴油發電機房一般宜布置在建筑首層，但常因首層售價較高，實施中常很難與業主共同劃出合適的空間，此外，機組運行時產生的噪音、空氣污染等也增加了在首層布置時困難。根據相關規范規定也可布置在地下室內。機房位置應貼鄰建筑外墻以便于布置風井，靠近變電所以便于配電接線，并且盡量不靠近給排水設施較多的房間，更不應布置在用水房間的下方。機房可由柴油發電機室、儲油間、進風豎井、排風豎井、煙囪豎井、油路系統、冷卻系統等組成。

柴油發電機房的通風

根據有關資料介紹，柴油發電機組的發電效率約為30%～46%，其余轉化為熱量。柴油發電機組的散熱量如圖一所示：

圖中Q1為柴油機的排煙熱量，Q2為機組的冷卻系統散熱量，Q3為機身以輻射和對流形式放散到室內的熱量。各部分熱量均應結合柴油發電機組樣本提供的參數進行計算，或參考有關公式。據相關資料介紹，以1200～1800KW的大型發電機組為例，以總燃油熱計，Q1約占機組30%～35%，Q2約占20%～25%，Q3約占6%～8%。不同廠家、不同功率級別的機組之間差別較大。

按通風的作用，柴油發電機房的送風主要分為：補充機組燃燒所需空氣量L1、提供機組冷卻系統所需空氣量L2、消除機組散入室內的熱量所需空氣量L3、消除機房內的有害物所需空氣量L4、補充儲油間排除污濁空氣的通風量L5等。各部分空氣量如圖二所示：

送風量可按如下方式計算：

L1應根據廠家樣本取值，資料不足的情況下可按7m3/（kw h），或1kg/h燃油按20m3/kg計算燃燒空氣量；

L2與機組散熱器特性參數有關，一般均應根據柴發廠家樣本取值；

式中 L3為消除室內機組散熱所需空氣量（m3/h）；Q3為機組散熱量（kW）；cp為空氣比熱容1.01kJ/（kg ℃）；ρ為空氣密度1.2kg/m3；tn為室內設計空氣溫度（℃）；tw為室外通風計算溫度（℃）；

式中 G為室內有害物散發量（mg/h）；N為柴油機額定功率（kW）；k1為氣缸系數mg/（kw h）；k2為油箱系數mg/（kw h）；L4為消除機房內有害物所需送風量（m3/h）；Cy為機房內有害物最大允許濃度（mg/m3）；Cj為大氣中有害物濃度（mg/m3）。根據相關資料，當機房內排煙管架空敷設時，L4常按14～20m3/（kw h）簡算。

儲油間通風量L5可按換氣次數不小于5次/h計算。

柴油發電機房的總送風量、排風量分析：空氣進入機房后，一部分進入柴油發電機進氣口作為燃燒空氣參與柴油機運行后變為高溫煙氣經排煙管排出，一部分經柴油發電機散熱器換熱后由機頭排氣扇排入專用風井，其余補充室內其他局部排風（儲油間排風、室內余熱排風、室內污染物排風）。

送風量中，L1經柴油發電機利用后，經排煙管排至室外高處；L2經專用排風井排至室外；L3、L4、L5經排風機排至室外。需要注意的時，L2直接排入室內會因其熱量大、溫度高使得L3不得不增大數倍，室內溫度難以控制，排風系統難以實施，因此應將L2引入專用風井內。當L3、L4兩者均小于冷卻排風量L2時，L3、L4吸收室內余熱后會由L2經散熱器繼續換熱并由機頭風扇排入專用冷卻風井，而不必再設排風機排出，這時L2包含了消除室內余熱的功能。

為使機房內處于負壓狀態，當采用風機排風時，L3、L4、L5的排風量均取送風量的1.05～1.1倍。

由于室內負壓，可采用自然進風、機械排風的方式，并設送風井、冷卻排風井、排煙氣井、平時排風井。但在機組風機的風壓限制下，風井風速、百葉風速宜降低并由計算確定，有的資料取百葉面風速1m/s，風井風速2m/s。

柴油發電機房的降噪、采暖

柴發機房應充分考慮降噪措施，在機房布置時，不宜將其布置在主立面或面向人員活動密集區的位置。降噪措施主要包括選擇噪音小的環保機組；建筑吸聲、隔聲；通風消聲；燃燒廢氣消聲；機組隔振等。

機房內噪聲主要為中、高頻噪聲，故可在進、排風井內貼吸聲玻璃棉，在風管上設置阻抗復合式消聲器。值得注意的是，由于機組機頭排氣扇風壓較小，在一些條件有限的噪聲改造項目中，應根據設備參數確定是否需在冷卻通風豎井外加設接力風機。

北方冬季機房內應有值班采暖。根據防火要求，目前柴油發電機房內有時設有自動噴水滅火系統，且常為濕式系統，此時更應采取必要的采暖措施保證消防設施安全。在機房的進風、排風系統上，宜設置不運行時自動關閉的電動閥門，以避免冷風損失。有人停留的控制室等宜單獨設置，以便于獨立控制室內空氣參數。

參考文獻：

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[2]項硼中，梁慶慶，張偉偉，大型柴油發電機房通風問題探討，暖通空調，2013，43（4）：41-43endprint