摘要:应急柴油发电机组的机房设计至关重要,它不仅关系到机组能否正常、可靠、高效地运行,还直接影响到人员安全、环境保护以及周边环境的舒适度。以下是关键的设计要求,需综合考虑:
一、 机房位置选择
靠近负荷中心: 尽量减少供电电缆的长度,降低线路损耗和电压降,提高供电可靠性。
远离重要区域: 避开人员密集区(如办公室、休息室、病房、教室)、要求安静的区域(如会议室、客房)、有防爆要求的区域(如易燃易爆品仓库)以及建筑物的主出入口、新风口等。
便于设备运输和安装: 考虑机组、油箱、消声器等大型设备的搬运通道(门、通道、吊装口)和后期维护空间。
便于通风和排烟: 机房应有良好的自然通风条件或易于设置机械通风/排烟系统的位置。排烟口应远离新风口和人员活动区。
便于燃料供应: 靠近储油设施(日用油箱或储油罐)或便于燃料输送的位置。
结构承重要求: 机房地面和建筑结构必须能承受发电机组的重量(包括基础、机组本身、油箱等)以及运行时产生的动载荷。
防水防淹: 不应设置在建筑的最低层(尤其地下室)或易受洪水、积水倒灌的区域。如必须设置在地下室,需有可靠的防洪、排水措施(如防水挡板、排水泵)。
符合规范: 严格遵守国家及地方相关规范(如《建筑设计防火规范》GB 50016、《民用建筑电气设计标准》GB 51348、《20kV及以下变电所设计规范》GB 50053 等)对发电机房位置、防火分区、疏散的要求。
二、 机房建筑与结构要求
空间尺寸:
设备间距: 机组周围应留有足够的操作、维护和检修空间(一般建议机组四周至少1.0-1.5米,散热器端可能需要1.5-2.0米或更大以满足散热要求)。
净高: 满足机组本身高度、吊装检修要求、通风管道布置要求。通常不低于机组高度+1.5米。
总体尺寸: 需容纳机组、控制屏、日用油箱(若设于机房内)、消声器、通风系统(进排风百叶/风管)、管线桥架、维护通道等。
地面与基础:
承重: 地面必须能承受机组及附属设备的静载荷和动载荷。通常需要做加固处理或设置独立设备基础。
基础: 机组需安装在坚固、平整的混凝土基础上(通常高出机房地面150-200mm)。基础应有足够的质量和尺寸(通常建议基础质量是机组质量的1.5-2倍或按厂家要求)以吸收振动,并预埋地脚螺栓或安装减震器。
防油处理: 地面应采用不易渗透、耐油污的材料(如环氧地坪漆),并设置集油沟、集油井(坑),通向室外事故油池(符合环保要求)。
墙体、门窗与顶棚:
防火: 机房围护结构(墙、楼板、门)应达到规定的耐火极限(通常≥2小时或按规范要求)。
隔声: 墙体、门窗需采取有效的隔声措施(如加厚墙体、使用隔声门、隔声窗、吸声吊顶/墙面)以满足环保和周边环境要求。
门:
应向外开启(防火门)。
尺寸满足最大设备进出要求。
防火、隔声。
建议设置双门(声闸)或隔声门斗以增强隔声效果。
通向室外的门应便于紧急疏散。
窗: 如设置窗户,应采用防火隔声窗,并考虑防盗。通常不建议在主要噪声传播方向开窗。
防水与排水: 做好屋面、墙面防水。地面应有坡度(约1%)坡向集油沟/集油坑。集油坑内设自动排水泵(泵送介质应为油水混合物),将泄漏的油水排至室外事故油池。严禁将含油污水直接排入市政管网。
三、 通风与散热系统 (核心要求)
冷却空气(燃烧空气 & 机组散热):
进风口: 需设置足够面积的进风口(百叶窗或风道),位置应靠近机组散热器端,尽量低(保证冷空气进入)。进风口净面积需满足机组所需冷却风量的要求(查机组技术参数),并考虑百叶遮挡系数(通常按有效面积50-60%计算)。进风口风速不宜过高(一般<4m/s)。
排风口: 需设置足够面积的排风口(百叶窗或风道),位置应靠近机组散热器风扇排风端,尽量高(利于热空气排出)。排风口净面积要求同进风口。
风道设计(必要时): 当进排风路径较长或需消声时,需设计风道。风道截面积足够,内壁光滑,弯头少且平缓,阻力小。需考虑消声器安装空间。
压差要求: 机房内相对于室外应维持微负压(通常-25Pa至-50Pa),防止热风废气倒灌入建筑其他区域。这通常通过合理设计进排风面积或增加排风机来实现。
防止气流短路: 进风口和排风口的位置应避免短路(冷风直接吸入排风口),水平距离尽量远,或利用挡板、导流罩强制气流流向机组。
寒冷地区防冻: 进风口需考虑保温或设置可关闭风门,防止冬季冷空气过量进入导致机组启动困难或散热器结冰。
消声: 进排风口应安装消声器(阻抗复合式消声器效果较好),降低空气动力性噪声外传。消声器的消声量、阻力损失需满足要求。
四、 排烟系统
排烟管:
材质: 耐高温、耐腐蚀(常用不锈钢或碳钢内衬防腐材料)。
管径: 不小于机组消声器出口直径,尽量减少弯头,弯头曲率半径宜大(不小于管径的1.5倍),以降低背压。排烟背压需严格控制在机组允许范围内(查机组参数)。
保温: 室外部分和可能接触人员或易燃物的部分必须做保温隔热(常用岩棉+铝箔或硅酸铝)。
坡度: 水平管道应有坡度(>0.3%),坡向室外或集水(油)弯头,防止冷凝水倒流回发动机。
柔性连接: 排烟管与机组排气口之间必须安装柔性波纹管(不锈钢膨胀节),以吸收机组振动和热膨胀。
支撑: 设置牢固的支架、吊架,避免重量施加在机组上。
消声器: 必须安装排气消声器(常用工业级抗性消声器),有效降低排气噪声。消声器应靠近机组安装,但需预留维护空间。
排烟口位置:
应高出附近建筑物,并远离新风口、门窗和人员活动区(水平距离一般要求>3米,垂直距离>1米)。
排烟方向宜向上或水平,避免向下喷射。出口处宜安装防雨帽。
符合环保要求(烟气扩散、污染物落地浓度)。
净化(可选): 根据环保要求,可能需要加装黑烟净化器(DPF)或选择性催化还原(SCR)装置。
五、 燃油系统
储油设施:
日用油箱: 通常安装在机房内或与机房相邻的专用储油间(需满足防火分隔要求)。容量一般满足机组满负荷运行3-8小时(具体按规范或项目需求)。油箱须有通气孔(通至室外安全处)、油位计、溢油管(通至室外事故油池)、排污阀。油箱底部应高于机组输油泵。
储油罐: 大容量储油罐通常设在室外地下或地面(需符合防火间距和防泄漏要求)。从储油罐到日用油箱需设输油泵。
输油管路:
材质符合要求(常用无缝钢管、铜管或专用软管)。
连接可靠,避免泄漏。穿越墙体楼板处需密封。
从油箱到机组的供油管应设手动切断阀和燃油滤清器。回油管应回至日用油箱。
安全: 储油间需防火防爆(独立防火分区、泄压面、防爆灯具/开关/风机)。油箱、油管附近严禁明火和高温表面。设置油位报警装置。
六、 电气系统
发电机出线: 通过封闭母线槽或电缆桥架接至发电机配电柜/并机柜/ATS柜。桥架或母线应做防火处理。
发电机配电柜/控制屏: 位置便于操作和观察,留有足够操作维护空间。
启动蓄电池: 应靠近启动马达安装,通常安装在机组底座或专用支架上。环境温度不宜过低(必要时应设保温箱或加热装置)。蓄电池充电器需配置。
接地: 发电机中性点、机组外壳、油箱、管道、电缆桥架等所有金属非带电部分必须可靠接地(接至机房接地网,该接地网应与建筑主接地网可靠连接)。
照明: 正常照明和应急照明(自带蓄电池,持续时间≥1小时或按规范)。灯具应防震、防潮(如有)。开关应设在入口处。
插座: 设置维修用电源插座(市电和应急电源)。
电缆敷设: 采用阻燃或耐火电缆,穿钢管或封闭桥架敷设。
七、 消防系统
火灾自动报警系统: 机房内必须安装感温、感烟探测器,接入建筑消防报警系统。
灭火系统:
首选: 气体灭火系统(如七氟丙烷、IG541等洁净气体)。这是最有效且对设备损害最小的方式。
替代(小型机房或特定情况): 自动喷水灭火系统(需注意水渍对电气设备的损害风险)或悬挂式干粉/超细干粉灭火装置。注意: 规范对设置自动喷淋有不同规定(如GB50016 要求柴油发电机房应设自动灭火系统,并宜采用气体灭火系统;GB 50974 要求设置自动灭火系统,可采用水喷雾或气体灭火系统)。设计必须符合项目所在地的强制性规范要求。
手提灭火器: 配置足够数量且类型合适的手提式灭火器(如ABC干粉、二氧化碳灭火器),放置在明显和便于取用的地点。
防火封堵: 所有电缆、管道穿越墙壁、楼板的孔洞必须用防火堵料严密封堵。
八、 其他要求
减振降噪:
机组基础减振: 必须安装高效减震器(橡胶减震垫或弹簧减震器)。
管道柔性连接: 排烟管、风管、水管与机组连接处必须使用柔性接头(波纹管、橡胶软接)。
浮筑地板/隔声罩(可选): 对于降噪要求极高的场所,可考虑机房整体浮筑地板或为机组加装隔声罩。
监控: 设置机房温度、有害气体(CO、NOx)浓度监测报警装置(报警信号送至消防控制室或有人值班室)。
标识: 清晰设置“发电机房”、“严禁烟火”、“高压危险”等安全标识,设备操作处应有操作说明。
通信: 机房内应设置消防电话或能与消防控制室/值班室直接通话的装置。
环保: 废气排放、噪声排放需满足国家及地方环保标准(如《大气污染物综合排放标准》GB 16297,《声环境质量标准》GB 3096 及地方规定)。设计阶段应进行环境影响评估。
总结:
应急柴油发电机房设计是一个多专业(建筑、结构、暖通、给排水、电气、消防、环保)协同的系统工程。核心原则是:安全第一(防火、防爆、人身安全)、可靠运行(满足供电连续性要求)、保护环境(噪声、废气达标排放)、便于维护。 设计时必须严格遵循国家及地方现行的相关规范和标准,并充分考虑机组厂家的具体技术要求。在项目前期,与各相关方(业主、建筑师、机电顾问、消防部门、环保部门)充分沟通需求至关重要。