|
機房設計與設備安裝 |
人民防空工程的柴油發電機房通風設計 |
柴油發電機要正常運行必須要有適宜的溫濕度環境，否將影響發電機組的發電效率，電站的通風降溫系統就是為柴油發電機提供適宜的空氣環境而設置，是保障電站正常運的必要設施。結合實際工程設計中遇到的問題，本文就柴油發電機房（風冷）的通風設計思路及方法作以闡述。
一、前言
人民防空工程是戰時掩蔽人員、物資，以及保護人民生命財產安全的重要場所，也是實施人民防空最重要的物質基礎，在現代戰爭條件下，核、生、化和常規武器對工程的毀傷已成為防護重點。由于戰時外部電力供應很容易遭到敵人破壞，因此要求人防重點工程設置備電源一一一柴油發電站，現行規范《人民防空地下室設計規范》CB，38一2m5（以下簡稱規范）第7．7．2條中有詳細規定。電站設置的目的就是當外電源遭到破壞后依靠內部的電源保障工程內部動力、照明、通訊等設備的正常運轉。
柴油發電機要正常運行必須要有適宜的溫濕度環境。否則將影響發電機組的發電效率，規范中對柴油發電機房的濕度要求為：當人員直接操作設備時，機房內溫度不大于35攝氏度，當人員隔室操作時溫度不大于攝氏度，電站控制室溫度不大于30攝氏度，相對濕度不大于75％。電站的通風降溫系統是為柴油發電機提供適宜的空氣環境而設置，是保障電站正常運轉的必要設施。
戰時清潔通風時，柴油發電機房的進排風量的計算規范中第5 7．2條有明確的規定：當柴油發電機房采用空氣冷卻時（即風冷），按除柴油發電機房內余熱量計算進風量；當柴油發電機房采用水冷卻時（即水冷），按排除柴油發電機房內有害氣體所需的通風量經計算確定。結合實際工程設計中遭到的問題，本文就柴油發電機房（風冷）的通風設計思路及方法作以述。
柴發機房進通風設計圖
二、案例簡介
以深圳某小區的人防地下室為例，平戰結合，戰時為核六級、常六級二等人員掩蔽所，平時為地下車庫，停車，12輛屬于三類地下車庫。本工程人防建筑面積：4355平方米，建筑層高4.5米，根據建筑專業的分隔，戰時人防劃為三個防護單元，每個防護單元的有效人員掩蔽面積和掩人員數量分別為：第一單元1567平方米、1567人；第二單元1574平方米、1320人，第三單元1214平方米、1214人。
在第一防護單元中設有移動式電站，該電站中有容量為100Kw的移動式發電機一臺，作為戰時的備用電源，發電機組參數如下：
（1）額定功率100Kw；
（2）燃燒空氣量396立方米/小時；
（3）柴油機機頭風扇轉速2200r/Min；
（4）排風量為11628立方米/小時；
（5）排煙管
三、 柴發機房余熱量計算
1、機房余熱量的計算
要確定柴油發電機房（風冷）余熱量的計算算范圍，不妨先了解一下柴油機內部循環的原理：
柴油機的內部水循環大致可分為三類：閉式水循環、開式水循環和混合水循環。其中閉式水循環又可分為閉式風冷和閉式水冷，所渭的閉式風冷是指柴油機冷卻水在柴油機前部的表面式空氣—水換熱器和柴油機內部的冷卻系統組成的封閉管路內循環，散熱器與柴油機組成一個整體，如下圖所示：
閉水式循環冷卻原理圖（風冷）
規范第5.7.4條規定：柴油發電機房內的余熱量應包括柴油機、發電機和排煙管道的散熱，即Qyu=（Q1+Q2）β+Q3,筆者認為這種說法是不嚴密的，因為當柴油機為閉式水循環（風冷）時，如果空氣一水換熱器排出的熱量直接進入機房內的空氣中，則此部分冷卻排熱量Q4也應計入到機房的余熱量中，即Qyu=（Q1+Q2）β+Q3+Q4，因為冷卻排熱量值較大，一般為Q1+Q2的3. 5倍左右，設計中需對這部分熱量采取有效的方法進行控制和排除。
2、柴油機散熱量Q1
● 計算公式
規范中沒有列出Q1的計算公式，《全國民用建筑工程設計技術措施一防空地下室》（以下簡稱措施）第4.3.5條和《防空地下室設計手冊一暖通、給水排水、電氣分冊》（以下簡稱手冊）第2頁公式6一6是統一的，公式如下：
Q1=1.5×10-4×n1×q×Ne×B（Kw）........................公式（1）
其中Q1一柴油機發熱量，Kw；
n1一柴油機工作時散向周圍空氣的熱量系數（％）；
q一柴油機燃料熱值，可取41.87Mj/Kg,
Ne一柴油機的額定功率（Kw）；
B一一柴油機的耗油率（Kg/Kwh)；
經過量綱分析和公式的驗證可知，用公式（1)計算得出的Q1非常小，與手冊上表6一6查得的值13Kw差別很大，明顯是不合理的。
Q1=0．278×Ne×B×q×n1
● 公式（2）的應用
本工程的移動式柴油發電機組為100Kw.
Q1=0．278×Ne×B×q×n1
可見與查手冊表6一6所得的值13Kw比較接近。
3、發電機的散熱量Q2
● 計算公式
根據《人民防空工程通風空調設計》給出的公式（3）
其中Q2一一一發電機發熱量，Kw；
p一一發電機的額定功率（Kw）；
n2一一發電機的效率（％），通常為80％～94％，可查樣本取值；
● 公式（3）的應用
查樣本得知：當Ne=I00Kw時,P=84Kw,n2取90％，代入公式得9.3KW，所以Q1+Q2=10.7+9.3=20.03Kw
4、對Q1+Q2的修正
當柴油機工作地點的大氣壓不是標準大氣壓或相對濕度大、溫度高時，柴油機的輸出功率會發生變化，需對其輸出功率進行修正，修正系數β可查表得出。
本工程位于青島，海拔76米，查表可知，當溫度為25攝氏度，大氣壓力760mmHg，相對濕度80％時，取值0.968，所以柴油機組修正后的發熱量為：
查手冊表6一6，Q1+Q2=22.4Kw可見與公式計算得到的值比較接近。
5、排煙管散熱量Q3
● 計算公式
Lj = max { ( Lc+Ly+Lk ) Lj }........................公式（4）
其中qc一保溫排煙管單位長度散熱量(Kw/m);
D一排煙管道保溫外徑（m），
d一排煙管道外徑（m)；
y一保溫材料的導熱系數(W/m℃）；
a一保溫管道外表面向周圍空氣的放熱系數[W/m2℃]，一般a=11.63{W//m2℃}
ty一排煙管外壁面溫度（℃），一般取300～400℃；
tn一排煙管道周圍空氣溫度（℃），一般取35～40℃
排煙管道的散熱量為：
保溫排煙管在機房內架空敷設的長度（m）
● 公式（4）的應用
本工程排煙管道直徑為150mm,長度9m，采用礦棉制品保溫，保溫層厚度為60mm，機房設計溫度35℃，排煙管外壁面溫度取400℃，qc=0 196Kw/(mh)，都代入公式得：
6、廢熱水熱量計算
柴油發電機房余熱量計算一節中，余熱量還包括柴油機的廢熱水熱量，而此項在規范和技術措施中均未提及，那么這一項究竟有多大，又是否該計入呢？
手冊中關于廢熱水熱量的計算公式如下：
其中Qf一柴油機廢熱水熱量(Kw),
£一柴油機氣缸冷卻水含熱量占燃料發熱量的百分比，柴油機滿負荷時，一般£=25～30％，一般取30％；
KB一一考慮散熱損失的安全系數，一般取0. 85；經過量綱分析和公式驗證可知，公式
將本工程的數據代入（1.6）得出的值很小，可忽略不計。
7、柴油機冷卻排熱量
● 計算公式
根據《人民防空工程通風空調設計》，柴油機冷卻排熱量公式為：
其中Q 4一柴油機冷卻排熱量(KW);
n一柴油機氣缸冷卻水帶走的熱量占燃料發熱量的比例，一般取30％；
KB一考慮散熱損失的安全系數，一般取0 .85；
● 公式（7）的應用
將本工程的數據代入上式可得：
可見此值還是很大的，設計中必須采取有效的方法進行控制和排除，在本工程設計中，將專設風管接到了柴油機空氣一水散熱器上，用以排除此部分熱量。原理圖如下：
機房內的平面布置圖如下：
8、機房（風冷）余熱量總和
當柴油機的冷卻排熱量直接排到機房內時，
此值很大，排除該熱量所需的進風量也很大，所以筆者建議將柴油機冷卻排熱量通過專用風管直接排到室外，如此，柴油發電機房的余熱量將大大減少，變為：
四、柴發機房進風量計算
1、按照消除余熱計算電站進風量公式為：
Cp一一空氣的定壓比熱，取1.01KJ/（kg℃）；
p一一空氣的密度kg/m3;
就本工程而言，按照公式(1.10）計算進風量為：
2、因為本工程柴油機采用的為閉式風冷循環，散熱器排出的熱風直接從專用
其中Lj一按2.1節公式計算得出的進風量，m3/h；
Le一通過柴油機空氣一水散熱器的排風量（m3/h)，查樣本；
Ly一柴油機燃燒空氣量（m3/h），查樣本；
Lk一一油庫排風量（m3/h），按K≧5次/h換氣計算；
Le查樣本得知風扇轉速為2200r/min，風量為11628m3/h；燃燒空氣量查樣本得知
為396m3/h；油庫通風量為Lk=12.91×4.5×6=348.6m3/h，將各數據代入上式得：
五、柴發機房（風冷）排風量計算
計算公式
因為柴油發電機站是產生有害氣體的
本工程的計算排風量為:
|
柴油發電機散熱正確方向圖示 |
六、小結
若為固定式電站，設計時可考慮由建筑專業為柴油機冷卻排熱量專門設置風道，將此部分熱量排出室外，若為移動式電站，可考慮將密閉排風罩接到柴油機的空氣一水換熱器上，再由專用風管將此部分熱排出室外。總之，此部分熱量還是要排到室外去的，因為若直排到室內，余熱量及計算進風量將大大增加，不合理也不經濟。
----------------
以上信息來源于互聯網行業新聞，特此聲明！
若有違反相關法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關柴油發電機組技術數據與產品資料，請電話聯系銷售宣傳部門或訪問我們官網：http://www.dhgif.com
- 上一篇：消防用柴油發電機組的容量計算方法
- 下一篇：柴油發電機自勵恒壓無功功率分配
