摘要：在大型建筑中往往均配备柴油发电机组作为备用电源。为保证发电机组的稳定运行，减少其环境污染，在柴油发电机房暖通设计过程中应采取针对性的技术措施。为了使暖通专业更好地满足柴油发电机间的使用要求，从其具体使用特点出发，提出在进行柴油发电机间的暖通专业设计时，应同时兼顾其出现备用工况，使用工况，事故工况时的机房环境要求；同时由于柴油发电机间出现工况的不同，室内通风量会相差悬殊。本文通过分析柴油发电机组散热量组成，结合风量计算公式，探讨柴油发电机房的通风采暖措施，并从灯具选型、安装位置和照明布局三方面阐述机房照明要求，为用户提供完整的柴油发电机房暖通设计技术参考。
一、发电机房布置
柴油发电机房一般宜布置在建筑首层，但常因首层售价较高，实施中常很难与业主共同划出合适的空间。图1为典型柴油发电机房布置图。此外，机组运行时产生的噪音、空气污染等也增加了在首层布置时困难。因此，根据规定发电机房应满足下列要求：
（1）柴油发电机房根据规模和工艺要求，设置发电机间、控制室、配电室、储油间、备件储藏间等，可根据实际需要增减。设置单机容量大于500 kW的多台机组，宜设控制室。
（2）发电机间、储油间火灾危险性类别为丙类，建筑耐火等级为一级。控制室与配电室火灾危险性类别为戊类，建筑耐火等级为二级。当柴油发电机房设在其他建筑内时，还应同时满足该建筑耐火等级要求。
（3）柴油发电机房布置宜靠近一级负荷或变电所位置。柴油发电机房宜独立设置。独立设置时与其它建筑的防火间距应满足规范要求。
（4）发电机间与控制室、配电室之间的门和观察窗应为甲级防火隔声门窗，门应开向发电机间。
（5）柴油发电机房内设置储油间时，总储存量不应大于1 m³。储油间应采用防火墙与发电机间分隔；必须在防火墙上开门时，应设置甲级防火门。储油间宜设150～200 mm高挡油门槛。
（6）柴油发电机房的防烟、排烟设施、消防给水及灭火设施、消防供电及火灾报警、控制系统等消防设施的设计，均应符合相关专业规范及《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。
布置在民用建筑内的柴油发电机房，还应符合下列规定：
① 宜布置在建筑物的首层、地下一、二层；不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻。
② 不应靠近有安静和防振动要求的房间。
③ 发电机间、控制室及配电室不应设在浴室、卫生间或易积水的场所正下方或贴邻。
④ 应采用耐火极限不低于2.00 h的防火隔墙和不低于1.50 h的不燃性楼板与其他部位分隔，门应为甲级防火隔声门。
（7）柴油发电机房人员出入口设置应符合防火规范的要求。出入口的尺寸应考虑设备搬运的需要，否则应预留设备安装洞口。
图1 柴油发电机房布置图
二、发电机房通风计算
根据康明斯公司有关资料介绍，柴油发电机组的发电效率约为30%～46%，其余转化为热量。各部分热量均应结合柴油发电机组样本提供的参数进行计算，或参考有关公式。据相关资料介绍，以1200～1800 kW的大型发电机组为例，以总热量计（如图2所示），排烟热量约占机组30%～35%，冷却系统散热量约占20%～25%，机身以辐射和对流形式放散到室内的热量约占6%～8%。进风系统的风量按消除余热及排除有害物计算，并取两者中的较大者，进风可采用自然进风或机械进风。
1. 排除有害物所需风量
柴油发电机体和排烟管等不严密部位向室内散漏的主要有害物是丙烯醛，将它降到允许浓度所需要的空气量最大，因此将丙烯醛的含量降到允许浓度以下，也就能将其它有害物降到允许浓度以下。因为柴油发电机房的排烟管为架空敷设，稀释有害物所需的通风量可按14～20 m³/kWh计算，排除有害物所需风量 （m³/h）的计算公式为：
式中，——通风量（即排除有害物所需风量可按14～20 m³/(kWh)）；——柴油机的输出功率（kW）。
2. 消除余热所需风量
应急柴油发电机房的消除余热风量应包括三个部分：第一部分用于消除7面低压配电板散热量 所需风量；第二部分用于消除柴油发电机组散热及风-水换热器的换热量 所需风量；第三部分用于消除柴油发电机组排烟管的散热量 所需风量。
排出余热所需风量：
其中，
——排除余热所需风量（m³/h）；——空气比热容，取 ；——当地夏季室外通风计算温度下的空气密度（kg/m³）；、——进排风温度，进风温度 取当地夏季室外通风计算温度，排风温度 可取40 ℃；——发电机组总散热量（kW）；、——发电机组辐射散热量及风-水换热器的换热量（kW）；——发电机组排烟管的散热量（kW）。
其中，——为排气管单位长度散热量（kW/m）；——发电机组排气管长度（m）。
从理论上讲，采用通风方式排除应急发电机房有害物时，应分别计算第1及2条款两项排风量，取两者中的较大者；由于第2项排风量计算结果一般都比第1项排风量计算结果大几倍，所以一般只计算第2项排风量即可。
3. 应急发电机房的日常排风量
因为建筑单体的电气供给是不间断的，一旦正常供电停止了，应急柴油发电机便启动应急发电，而且应急发电机房设置在安全区内，进风口及排风口均通向安全区；另外应急柴油发电机房设置了1 m³柴油箱，为了保证应急发电机房内的良好的通风效果，在房间内设置了轴流通风机，并且连续运行，日常通风换气次数为10～15次/h，这套系统还承担灭火完毕后的排风系统。
4. 应急发电机房的进风量
为保证柴油发电机组燃烧所需的空气量，封闭式自循环水冷却机组的进风量应为燃烧空气量 和消除余热的风量 两者之和。
燃烧所需的空气量 ：当无据可查时燃烧空气量可按7 m³/(kW·h)计算。由公式（2）计算得出。
5. 应急发电机房的排风量
实际工程中，排风量应略大于进风量，使机房内保持微负压（通常为-5～-10 Pa），以防止热风和废气倒灌至其他区域。排风系统应设置于机组排风侧，并确保排风通道的阻力小于机组风扇的标称静压，否则需增设辅助排风机。
图2 柴油发电机组排热示意图
三、发电机房采暖措施
柴油发电机房可由柴油发电机室、储油间、进风竖井、排风竖井、烟囱竖井、油路系统、冷却系统等组成，一般宜布置在建筑首层，但由于种种原因，大多数柴油发电机组其实均安装在地下室内。机房的温度对柴油发电机的效率有很大影响，在炎热的夏季，机组运行时，室内温度和相对湿度应符合机组样本及有关电气规范的要求，而高寒地区或寒冷地区都要注意防止机房内出现雾区，更要防止冻破发电机组问题。因此，室内要设值班采暖并注意送风温度。
1. 平时通风
风冷和水冷发电机的机房平时通风取6次换气次数，储油间通风换气次数不小于3次。对于采用气体灭火系统的机房，在火灾后，通风系统负责排除室内废气，但不是事故通风；为保证人员的安全，建议按事故通风设置启动按钮。
2. 工作通风
水冷柴油发电机须考虑工作耗氧所需空气量；风冷发电机冷却风量大，一般采用自然进风，柴油发动机自带风扇压力排放，但柴油发电机自带风机压头只有150 Pa左右，在井道阻力大时需增加风机克服井道阻力，一般进风井阻力大，加进风机；排风井阻力大，则加排风机。进风系统应设置电动或气动密闭阀，机组不运行时自动关闭，防止冷风侵入造成机房温度过低。
3. 温湿度要求
（1）人员直接在机房操作且运行时15 ℃ ≤ t ≤ 35 ℃，相对湿度不大于75%；
（2）非运行时5 ℃ ≤ t ≤ 35 ℃，相对湿度不大于70%；
（3）人员隔室操作时，温度不得超过40 ℃；
（4）控制室温度宜取15～32 ℃，相对湿度不大于75%。
在寒冷地区，冬季值班采暖温度应不低于5 ℃，以保证冷却液不冻结、润滑油保持流动性。可采用电加热器、热水散热器或热风幕等采暖方式，但需注意电加热器与燃油储存区的安全距离，严禁在储油间内设置明火采暖设备。
4. 有害物容许浓度
（1）一氧化碳：；
（2）二氧化硫：；
（3）丙烯醛：。
当室内有害物浓度超标时，应加大通风量或在排烟管末端设置尾气净化装置。对于设置在地下室的机房，排烟管及通风管道穿墙处应做好防火封堵。
5. 防火要求
目前柴油发电机房内有时设有自动喷水灭火系统，且常为湿式系统（布置方式如图3所示），此时更应采取必要的采暖措施保证消防设施安全。在机房的进风、排风系统上，宜设置不运行时自动关闭的电动阀门，以避免冷风损失。有人停留的控制室等宜单独设置，以便于独立控制室内空气参数。气体灭火系统动作后，应设置专用的排风系统将灭火气体排出，排风口应设于房间下部（因七氟丙烷等气体密度大于空气）。
图3 发电机房自动灭火器装置
四、发电机房照明
柴油发电机房的照明要求具有极高的要求，从灯具的选型、安装位置和照明布局三方面详细介绍柴油发电机房照明要求。
1. 灯具的选型
在柴油发电机房的选择灯具时，应选择具有防爆、防潮、防尘等特殊性能的灯具，在极端恶劣的环境下也能正常使用，以保证灯具的高可靠性。同时，还应配置应急备用灯，以便在突然停电的情况下能够及时进行照明，确保工作人员的生命财产安全。在灯具的安装选择上，应优先考虑LED灯具，其节能环保、寿命长等优点显著。储油间及燃油管路经过的区域必须选用防爆型灯具及电气设备，防爆等级不应低于Ex d IIB T4。
2. 安装位置要求
柴油发电机房内应保持相对的明亮度，以方便工作人员进行工作。为避免灯具的反光影响操作人员的视线，灯具的安装位置要考虑到对高速旋转的发电机组的影响，应选择合适的灯具安装位置。同时，灯具的位置要分散布置，便于全方位照明。在灯具的安装高度中，要结合发电机房的实际情况，避免灯具安装过低或过高，影响照明效果和使用寿命。一般情况下，灯具安装高度宜为2.5～3.5 m，灯具与机组本体的水平距离不应小于1.0 m，以便于机组维护时光源不受遮挡。
3. 照明布局要求
为了避免因灯具数量不足而造成的部分地方照明不足，照明布局要求密集布置，保证全方位照明，如图4所示。同时，为提高照明效果，应选用具有较高光效的灯具。为了避免眩光对工作人员的影响，灯具照明方向应与工作区域的视线方向垂直或倾斜。在安全方面，应避免灯具的电线散乱，选用防潮、防爆的电线，并对灯具进行专业的安全维护。控制室、配电室的照度宜不低于300 lx，发电机间操作区域的照度宜不低于200 lx，走道及辅助区域不低于100 lx。应急照明应能在市电中断后自动投入，应急照明持续供电时间不应少于90分钟。
图4 发电机房辅件控制系统框图
总结
在设计柴油发电机房时，通风散热是十分关键的，但是柴油发电机组进入冬季使用时由于外界环境温度偏低会造成启动困难，甚至无法启动或者由于冷却水的凝固点低而发生机体冻裂的事故发生。所以在严寒冬季里为了柴油发电机组可恢复正常工作状态，用户必须要做好机房的采暖措施。柴油发电机房照明要求的重点在于保证其高可靠性、高安全性和良好的照明效果。选用具有特殊性能的灯具，安装位置和照明布局要求合理布置，同时要注意灯具的安全和维护等方面，这样才能确保柴油发电机房的无障碍、高效率的运行，同时提高工作人员的工作效率和安全水平。柴油发电机房的暖通设计应兼顾平时通风、工作通风、采暖保温、防火防爆及照明安全等多重要求，做到技术先进、经济合理、安全可靠。
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