重康动力（深圳）有限公司

 

机房设计与设备安装

柴油发电机组机房建设的基本要求及目的

摘要：柴油发电机房设计一般需要了解柴油发电组的性能等级、温（湿）度要求、有害气体排风量、耐火等级与火灾危险性类别等基本要求，最根本的目的是在确保安全的前提下，保证发电机组能在任何需要的时候可靠启动、稳定运行，并符合所有法律法规的要求。这就像了解一栋房子的地基、承重墙、水电、消防等所有建设标准一样，缺一不可。简单来说，这四个要素分别对应了：“电发得好不好”、“机器坏不坏”、“人待得安不安全”、“房子着不着火”。

 

一、了解机房设计的目的

 

1、了解“性能等级”的目的

（1）匹配负载：确保发电机输出的电能质量（电压、频率稳定性）能满足所带负载的要求。例如，给数据中心（G3级）和给普通照明（G1级）选一样的发电机组，会导致服务器频繁故障。

（2）避免投资浪费或不足：性能等级越高，发电机组成本越贵。了解等级可以帮助你选择“刚好够用且不浪费”的发电机组，避免为不必要的高精度支付额外费用。

（3）系统兼容性：确保发电机与市电、UPS（不间断电源）等系统能够顺利并机或切换，不会因电气参数差异引发问题。

2、了解“温、湿度要求”的目的

（1）确保应急启动：机房温度过低（如低于5℃），柴油机润滑油会变得粘稠，导致启动困难甚至无法启动。了解这一要求，就会加装水套加热器，确保紧急时刻能正常启动。

（2）防止过热降效：温度过高会影响发电机散热，导致出力下降，并加速绝缘老化，缩短发电机寿命。

（3）防止电气故障：湿度过高会导致控制柜、发电机内部结露或受潮，引发短路、绝缘电阻下降等严重电气事故。

3、了解“有害气体排风量”的目的

（1）防止中毒：柴油机运行时会产生致命的一氧化碳（CO）。了解排风量要求，可以设计有效的通风系统，防止CO在机房内积聚，避免运维人员进入时发生中毒事故。

（2）控制空气污染：满足环保和职业健康（OHSAS，即职业健康安全管理体系）的法规要求，避免因排风量不足导致机房内空气质量不达标。

（3）为散热与进风提供依据：排风量计算往往是机房进排风系统设计的核心参数，它同时解决了有害气体浓度和发电机组散热两个问题。

4、了解“耐火等级与火灾危险性类别”的目的

（1）合理选址与分隔：根据“丙类”危险性，知道发电机房不能设在人员密集场所（如商场、影院）的正下方或贴邻，且必须用防火墙（如3小时隔墙）与其他区域隔开，布局如图1所示。了解这些，可以避免设计出严重违反消防规范的布局。

（2）确定建筑结构与材料：明确“一级耐火等级”要求，就知道机房的墙体、梁、柱、楼板必须采用不燃材料，并满足相应的耐火极限（如2小时、1.5小时），从而选用正确的建材。

（3）配置消防设施：知道火灾类别（B类火灾，即可燃液体火灾）和可能的蔓延路径，才能正确选择灭火器类型（如泡沫、二氧化碳、干粉）、自动灭火系统以及泄压口（用于气体灭火）等。

（4）保障人员安全疏散：根据规范要求，确定机房疏散门的数量和宽度、最远疏散距离等，确保火灾时人员能安全逃生。

 

图1  柴油发电机房建设样板工程.

 

二、机房建设的基本要求

 

1、设备性能等级

     柴油发电机组的性能等级由ISO 8528-1及GB/T 2820.1标准定义，主要分为 G1、G2、G3、G4 四个等级。等级越高，对电压、频率的稳定性要求越严格，适用的负载也越精密。

表1 柴油发电机组性能等级

特别提示：G1-G4等级描述的是发电机输出电能的质量（稳态与瞬态指标），这和功率定额（如COP、PRP等，区分机组能跑多久、跑多猛）是两个不同的概念，选型时需同时关注。

 

2、机房温、湿度要求

 

      柴油发电机房的温湿度要求根据机房类型和运行模式有所不同。根据国家标准 GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》 ，具体要求如下：

表2 柴油发电机机房温、湿度要求

特殊情况说明：

（1）通信设备用发电机房通信行业对部分机房要求更为严格，温度+5℃～+25℃，相对湿度5%～30%，这是为了保证精密通信设备对电源质量的特殊要求。

（2）机组运行条件

      根据发电机组通用技术条件，机组应在以下环境条件下可靠工作：

① 环境温度上限：40℃、45℃或50℃（按产品标定）

② 环境温度下限：5℃、-15℃、-25℃或-40℃（按产品标定）

③ 相对湿度：最湿月平均最高相对湿度可达90%（25℃时）或95%（25℃时），并伴有凝露。

3、机房有害气体排风量

      柴油发电机房有害气体排风量的计算需要看冷却方式，其中，水冷机组主要靠通风排除有害气体（一氧化碳、丙烯醛等），需按规范公式和经验数据计算；风冷机组通风量主要由散热需求决定，只要散热满足要求，通常就能一并排走有害气体。

（1）水冷机组有害气体排风量计算

      根据国家标准GB50038-2005，采用水冷却方式时，机房按排除有害气体确定进风量。

① 按有害气体浓度限值计算

表4  根据设备额定功率和有害气体产生量计算所需通风量

② 按经验值估算（推荐）

      直接按≥20 m³/(kW·h)计算进风量，计算公式如下：

L=Ne×q..................（公式1）

式中，L为进风量（m³/h）；

Ne为柴油发电机额定功率（kW）；

q为进风标准，≥20 m³/(kW·h)。

（2）风冷机组的处理方式

      采用风冷却时，进风量按消除机房内余热计算，计算公式如下：

L=Qyu/[c×ρ×(tn-tw)]..................（公式2）

式中，L为进风量（m³/h）；

Qyu为机房内余热（kW），需计算得出；

c为空气比热，取值1.01 kJ/(kg·℃)；

ρ为空气密度，取值1.2 kg/m³；

tn为机房排风温度，一般取值38℃；

tw为室外通风计算温度，通常按当地气象参数。

注意：风冷机组的进风量由散热主导。通常情况下，只要排热量计算满足散热要求，有害气体浓度也能满足卫生标准，无需额外按有害气体计算。

（3）储油间排风量要求

      柴油发电机房的储油间应设独立的排风系统，换气次数要求为≥5次/小时，储油间通风系统可不选用防爆型风机（柴油闪点≥60℃，不属于爆炸危险场所）。

（4）选型建议

① 设置独立排风系统：建议机房和储油间分别设置排风机，便于分开控制。

② 保持微负压：放散有害气体的房间应保持一定负压，送风量宜为排风量的80%~90%。

③ 推荐方案：通风换气量按≥20 m³/(kW·h)的要求计算后，适当乘以1.1~1.2系数，考虑风管阻力损失，确保实际效果。

4、机房耐火等级与火灾危险性类别

      根据国家标准 GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》 及 GB 50016《建筑设计防火规范》，柴油发电机房各主要房间的火灾危险性类别均为丙类，耐火等级不低于二级（其中柴油发电机室及储油间要求为一级）。

表5  柴油发电机机房各工作房间耐火等级与火灾危险性类别

      除了耐火等级，不同区域之间的防火分隔措施也是设计的重点。核心要求如下：

表6  不同区域之间的防火分隔要求

安全提示：这些分类是通用的强制性标准。在具体工程设计中，还必须严格遵循项目当地消防部门的审批意见和最新版《建筑设计防火规范》的具体条款。

 

总结：

将以上所述的这些知识融会贯通，最终是为了完成一项高质量的柴油发电机房工程设计，确保其在全生命周期内满足设备的可靠性、安全性、经济性、合规性，这四个方面缺一不可，共同构成了一个安全、可靠、合规且高效的备用或常用电源解决方案的基础。而了解建设要求不是为了成为专家，而是为了在投资建设时，能够提出正确的问题，看懂设计方案，并最终拿到一个合法、安全、可靠且好用的备用电源站。忽视这些要求，后果可能是验收通不过、运行时出事故，甚至在火灾时因机房设计缺陷而承担法律责任。

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