摘要:柴油发电机组的机房装配与通风目标是让机组在可控的温度和空气条件下持续输出额定功率。柴油机是“热机”,燃烧需要新鲜空气,散热需要冷空气,如果机房通风设计不到位,机组降额、高温停机甚至烧毁的风险都会随之而来。本文从机房装配、通风要求、通风量计算以及温度与防尘要求四个层面展开分析。
一、机房装配:位置与空间是前提
1. 位置选择
(1)禁止布置的位置。机房的位置选择有明确的规范约束。民用建筑内的柴油发电机房不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻位置。
(2)宜布置的位置。宜布置在首层或地下一、二层,且应有一面靠外墙。
(3)靠外墙的意义。便于热风管道和排烟管道引出室外。
(4)位置选择的意义。位置选择兼顾防火隔离与管道引出的便利性。
2. 空间尺寸
(1)容纳要求。空间尺寸需要容纳机组本体、控制屏、消声器、通风系统以及维护通道。
(2)净高要求。机房净高应满足吊装检修要求。
(3)起重吊钩。通常需要在发电机组纵向中心线上设置起重吊钩,其高度应能吊出活塞、连杆、曲轴和机体。
(4)控制室设置。对于只设一台500kW及以下机组的情况,一般不单独设控制室,配电屏和控制器可布置在发电机端或侧面。
(5)空间尺寸的意义。空间尺寸须同时满足机组布置、维护通道与吊装检修三项要求。
3. 储油间的设置
(1)储量限制。储油间的设置是消防审查的重点。建筑内单间储油间的燃油储存量不应大于1m³。
(2)防火分隔。储油间应采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与发电机间分隔,确需开门时应设甲级防火门。
(3)防流散与通气管。油箱下部应设置防止油品流散的设施,油箱上应设通向室外的通气管,通气管上配备带阻火器的呼吸阀。
(4)禁止穿越。需要特别留意:排烟管、通风管和无关的电气线路严禁穿过储油间。
(5)储油间设置的意义。储量限制、防火分隔与禁止穿越共同构成储油间的消防安全要求。
二、通风要求:进风、排风与气流组织
通风是机房设计的核心难点,尤其是地下机房。机房应设置独立的进、排风系统。
1. 进风口设置
(1)位置要求。进风口宜正对发电机端或两侧,位置尽量低,保证冷空气能有效进入。
(2)面积要求。进风口净面积应大于散热器有效面积,并考虑百叶遮挡系数(通常按有效面积的50%至60%计算)。
(3)风速要求。进风口风速不宜过高,一般控制在4m/s以下。
(4)进风口设置的意义。位置、面积与风速三项要求共同保证冷空气有效进入机房。
2. 排风口设置
(1)位置要求。排风口应靠近机组散热器风扇排风端,位置尽量高,利于热空气排出。
(2)面积要求。排风口净面积要求与进风口相同。
(3)热风管道。排风应设热风管道有组织地进行,不宜让散热器把热量直接散在机房内再由排风机抽出。
(4)排风口设置的意义。排风口的位置与管道设置决定热空气能否有效排出机房。
3. 气流组织
(1)避免短路。进风口和排风口的位置应避免气流短路——冷风直接吸入排风口就失去了冷却效果。
(2)距离与导流。水平距离应尽量远,或利用挡板、导流罩强制气流流经机组。
(3)气流组织的意义。避免气流短路与强制气流流经机组是保证冷却效果的关键。

柴油发电机通风系统示意图
三、通风量的计算逻辑
机房通风量由两部分组成:燃烧所需空气量和散热所需换气量。
1. 燃烧空气量
(1)经验数据。柴油机燃烧空气量可按额定功率取经验数据:7m³/(kW·h)。
(2)数据的意义。燃烧空气量按功率估算,是通风量的基本组成部分。
2. 散热所需新风量
(1)与温升的关系。散热所需新风量则与机房允许温升直接相关。
(2)计算方式。工程上通常将机房温升控制在5℃至10℃以内来计算通风量,公式为C等于0.078PT(C为新风量m³/s,P为额定功率kW,T为温升℃)。
(3)计算的意义。散热新风量与允许温升直接相关,温升控制越严则所需风量越大。
3. 规范参考值
(1)水冷却时的通风量。根据《人民防空地下室设计规范》,采用水冷却时,机房通风量可按大于或等于20m³/(kW·h)计算。
(2)有害气体容许含量。有害气体容许含量取CO为30mg/m³、丙烯醛为0.3mg/m³。
(3)排风量的确定。排风量取进风量减去燃烧空气量。
(4)规范参考值的意义。规范给出的通风量下限与有害气体容许含量为设计提供依据。
四、温度与防尘的补充要求
1. 温度要求
(1)工作温度范围。机房工作温度建议在5℃至30℃之间。
(2)偏离范围的调整。偏离此范围需对启动蓄电池、冷却水加热套等部件做适应性调整。
(3)高温的影响。当室内温度达到40℃以上时,发电机功率会显著下降,机房温升控制直接关系到机组的实际带载能力。
(4)温度要求的意义。机房温升控制直接决定机组的实际带载能力。
2. 防尘要求
(1)百叶设置。防尘同样不可忽视。在保证通风的前提下,进排风口应加装进风排风百叶,防止灰尘进入机房。
(2)滤网设置。如果当地存在沙尘、柳絮等杂物,可考虑在进风口装配初级滤网。
(3)滤网的限制。但需确保滤网后的进风量仍能满足机组要求。
(4)防尘要求的意义。防尘措施不得以牺牲进风量为代价,须在防尘与通风之间取得平衡。
3. 平衡点的选择
(1)本质定位。机房装配与通风的本质,是在“散热”与“防尘防噪”之间寻找平衡点。
(2)进排风口的双重要求。进排风口既要保证足够的风量带走热量,又要通过百叶和消声结构控制噪声外传和灰尘侵入。
(3)平衡点的意义。这个平衡点的选择,直接决定了机组在实际运行中能否稳定输出额定功率。
总结:柴油发电机组机房装配与通风以在可控温度与空气条件下持续输出额定功率为目标。机房位置不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻位置,宜布置在首层或地下一、二层并有一面靠外墙,净高须满足吊装检修要求并在机组纵向中心线设置起重吊钩,500kW及以下单台机组一般不单独设控制室。储油间储量不应大于1m³,采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与甲级防火门分隔,设防流散设施与带阻火器呼吸阀的通气管,排烟管、通风管与无关电气线路严禁穿越。通风要求进风口正对发电机端或两侧、位置尽量低、净面积大于散热器有效面积并考虑百叶遮挡系数(50%至60%)、风速控制在4m/s以下;排风口靠近散热器风扇排风端、位置尽量高、净面积与进风口相同、设热风管道有组织排出;进排风口应避免气流短路。通风量由燃烧空气量(7m³/(kW·h))与散热换气量组成,后者按机房温升5℃至10℃计算(C等于0.078PT),水冷却时机房通风量可按大于或等于20m³/(kW·h)计算,有害气体容许含量CO为30mg/m³、丙烯醛为0.3mg/m³,排风量取进风量减去燃烧空气量。机房工作温度建议5℃至30℃,40℃以上发电机功率显著下降;防尘须在保证通风前提下加装百叶与初级滤网。机房装配与通风的本质是在散热与防尘防噪之间寻找平衡点,这一平衡点直接决定机组能否稳定输出额定功率。