柴油发电机房的通风系统设置要求

摘要：发电机房通风量的设计原则是控制措施要合理，不宜过大或过小。过大的通风量会增加通风设备的投资和运营成本，同时也会降低发电机房的温度，可能导致机器失效。过小的通风量则可能会导致热量无法散发，增加机器故障风险。通风量应根据房间大小、设备功率、潜在风险等因素进行计算。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。

一、柴油发电机房的通风要求

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。

1、设备运行基本条件

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）。为保证发电机组的正常运行，机房各房间的温度，湿度要求应符合表一所列的数值。

2、阻力分析

柴油发电机房内的余热量包括柴油机、发电机、排烟管道及柴油机机头散热器的散热量，其计算公式详见第4.5节“柴油电站通风设计”。对于民用建筑采用风冷系统，根据《柴油发电机组设计与安装》（15D202-2）规定，“若空气的进、出风口的面积不能满足要求时，应采用机械通风并进行风量计算。当采用自然通风降温时，机房的进、排风系统总阻力不宜大于125Pa；当通风管道总阻力超过125Pa时，应设置机械送排风系统，风机全压应根据风道阻力计算确定。”对于人防电站，柴油发电机房的排风一般经过集气室–悬板防爆波活门–风井–防雨百叶，而所对应的悬板防爆波活门的悬板受一定重力的限制，需保持一定的张开角和通风通道面积，此时通风阻力约为50~100Pa，而防雨百叶风口有效系数为0.5时，排风百叶的局部阻力系数为ζ=8，取排风百叶风速为4m/s，则防雨百叶的阻力损失约为77Pa，再考虑其风井及集气室的阻力，则总阻力超过125Pa，需设置机械通风系统，而不宜通过自然通风来排除柴油机的热量。

2、通风量计算

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发电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。

（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发电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）排除发电机组余热通风量计算

计算排除发电机组余热通风量，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。

图1  排风管排至发电机房外示意图

二、发电机房通风量计算方法

柴油发电机组作为一种备用电源在民用建筑中被广泛采用，其作用是当市政电网出现故障或紧急用电时，保证应急用电设备的正常运行。柴油机在运行中由于柴油的燃烧产生大量热量，其热量主要为柴油机的散热量Q₁、发电机的散热量Q₂、柴油发电机排烟管的散热量Q₃及柴油机机头散热器的散热量Q₄。为保证柴油机受热机件及增压器外壳等部分不受高温的影响，并保证人员在机房内有一定的体力活动，就要在受热部分进行冷却，因此有必要对其风冷冷却方式的做法进行分析讨论。

1、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。

（1）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(1)计算：

Q₁=b×q×η1…………………………………………………………………(1)

式中：Q₁——柴油机散热量，kw；b——柴油机的耗油量，kg/s；q——柴油机燃料发热值，一般为41800kj/kg；η1——柴油机散至空气的热量系数，%。

（2）发电机散热量

发电机的散热量是指发电机散发至空气中的热量，可按式(2)计算：

Q₂=pn×(q×η1)η2…………………………………………………………(2)

式中：Q₂——发电机散至空气中的热量，kw；pn——发电机额定功率，kw；η2——发电机效率，%。

（3）烟管表面散热量

发电机组的排烟温度在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Q₃可按表1给出的数值执行。

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%的热量从发电机组表面辐射至室内空气；25%的热量由发电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。

表1柴油发电机排烟管散热量统计表

2、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，由于大部分民用建筑采用整体式水冷柴油发电机，因此本文仅介绍该冷却方式。

由于发电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，机房的排风量即为发电机组所带排风扇的风量，其值可按80～135m3/(h×kw)进行估算。

3、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%。

三、发电机房的通风系统布置

1、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、发电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。

（1）排风出口的面积应为柴油机散热器截面积的1.5倍。若发电机组设在地下室，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。若发电机组设（2）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。

（3）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。

（4）当柴油发电机房设在寒冷的地区时，过低的室温也会影响发电机组的启动，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，以便发电机组停用时能予以关闭。对于自动启动的发电机，百叶窗较好能与之进行联动；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较低温度。

2、柴油发电机房的消声

所有的柴油发电机房在发电机组运行时，其噪音对周围环境的污染是设计人员所不能忽视的。发电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发电机组振动传给支撑结构而产生的，这就需要发电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：

（1）结构消声处理：发电机组的基础采用水泥凝块填充砂，发电机组设减振垫料；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；

（2）进、排风竖井消声处理：在进、排风竖井内安装片式消声器；

（3）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。

3、储油间的通风设计

根据gb50019-20Q₃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。

总结：

通风系统可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。综上所述，发电机房通风设计是非常重要的，影响到设备的稳定运行和寿命。通风设计应遵循自然通风方向和合理的通风量、通风路径原则，选择适当的通风设备，并建立环境监测系统，确保发电机房内的环境安全合规。