摘要：突發性地停電將會嚴重阻礙經濟運作和通信設施等相關領域的正常運作，這就需要一臺柴油發電機組的來證供電系統的穩定性。首先我們應知道選擇一臺高效可靠的發電機組=優質發動機+優質發電機+優質配套工藝；而要使柴油發電機組達到最大的功率，其一是保證柴油機和發電機之間具備科學的連接結構，其二是要求認真遵守柴油發電機組的安裝規范，保證高精度的零件質量和高水平的安裝質量。

 

一、排煙系統的設計與安裝要求

 

      文中對地下室柴油發電機房的通風系統作了歸納與總結，同時對各種通風系統通風量的計算與氣流組織進行了詳細的闡述。全面通風系統的通風量一般按照換氣次數法進行計算。發電機組的進排風系統是發電機房的通風設計中最主要的部分，文中對柴油發電機組的散熱量、排風量、進風量的計算給出了詳細的計算公式，同時對公式里部分參數的取值也給出了規定。文中對機房通風系統的氣流組織作了重點說明，輔以圖示的方式，對水冷及風冷發電機組的通風形式、機房進風豎井、排風豎井及排煙豎井的設置位置進行了詳細描述。對部分典型的柴油發電機房進排風口的面積也以列表的方式給出了估算參考。文中指出，在儲油間的排風系統設計中應特別注意，在排風管穿越儲油間的防火墻上，應設置70℃關閉的防火調節閥，同時排風口應為防火風口。柴油發電機組燃燒時除了會產生大量熱氣外，還會產生大量燃燒廢氣，發電機組的排煙系統也就是將柴油機氣缸燃燒后產生的廢氣排至室外。在該部分的設計中，文中主要對發電機組排煙管的敷設要求、排煙管的防噪及保溫作出了說明，同時對排煙管保溫層的厚度以列表的形式進行了說明，應特別注意，排煙管的保溫厚度與排煙管外徑及排煙管外表面溫度有關。

1、排煙管安裝要求

（1）應盡量縮短煙管長度，減少彎頭個數，減少消音器阻力及增大煙管直徑。

（2）須通過波紋管與發電機組排煙出口相連接以吸收熱膨脹、位移和振動。

（3）消音器置于機房內時，根據其尺寸、重量可采用從地面支撐的辦法。

（4）在煙管改變方向的部分，建議安裝膨脹節，以抵消發電機組運行時管道的熱膨脹。

（5）90°彎頭的內彎半徑應為管徑的3倍，盡可能靠近發電機組。

（6）當管路較長時，建議在末端安裝一后級消音器。

（7）住宅用柴油發電機組排煙終端出口不能直對易燃物質或建筑物。

（8）發電機組排煙出口不得承受重壓，鋼性管路應借助建筑物或鋼結構得以支撐固定。

（9）為防冷凝物倒流入發電機組，平置的排煙管應有坡度，低端遠離發動機；在消音器及其它冷凝水滴流的管路部分，如煙管垂直轉向處，應設置排水口。

（10）當煙管穿過易燃屋頂、墻壁或分隔物時，應加以隔熱套筒及壁外套板。

（11）在條件允許下的情況下，盡可能將絕大部分煙管布置在機房外以減少輻射熱；室內的煙管應加裝隔熱護套。如果受安裝條件限制，須將消音器及其余的管路皆置于室內時，應用50毫米厚的高密度隔熱材料外加鋁質護套將整個管路包扎隔熱。

（12）管路支撐固定時應允許熱膨脹的發生；

（13）煙管的終端應能減少雨水的滴落?？蓪煿芩矫嫔斐觯隹谛蘖匣虬惭b防雨帽。

2、排煙系統的背壓計算

      排煙系統背壓可根據P=575LsQ／D來計算。式中：L為直管及彎頭長度(米)；Q為排煙流量(立方米／每分鐘)；D為煙管內徑(厘米)；S為隨排煙絕對溫度的變化關系；P為背壓(千帕)，必須低于規定的許可背壓值。

表1    排煙管推薦管徑(單位：mm)

表2    排煙管保溫層厚度選擇表(單位：mm)

  

二、進風井、排風井、排煙井的設計

1、進風井、排風（煙）井面積

      民用建筑地下室柴油發電機房的通風主要包含柴發發電機組的散熱通風、機房環境通風以及燃燒所需空氣通風，排煙主要指發電機組運行時的煙氣排放。機房通風一般通過設置進、排風井解決，排煙需要通過專用煙井盡量高空排放。在實際工程設計過程中，需要土建專業預留進、排風（煙）井道，首先就需要確定各風井的面積。

2、進風井、排風井面積的確定

      對于風冷冷卻的發電機組，確定進、排風井的面積，首先要確定進、排風量，其中排風量G_排即為維持機房溫度所需的風量，而進風量G_進等于排風量G_排和燃燒所需空氣量G_燃燒之和。按照全面通風的公式，計算維持機房室內溫度所需的風量：

 

G_排=                     Q                    ...............式（1）

  0.377×（t_p-t_j）

 

式中∶G_排——排風量，m³/h；

Q——機房內發熱量（對于開式發電機組，Q為柴油機、發電機和排煙管的散熱量之和;對于閉式發電機組，Q為柴油機汽缸冷卻水管和排煙管的散熱量之和），kW；

t_p ——— 排風溫度，℃；

t_j——進風溫度，℃。

      根據式（1），t_j 可以根據項目所在地的夏季室外通風溫度確定，t_P 實際上包含了柴油發電機組散熱排風溫度和機房環境排風溫度兩個值，而Q也包含了柴油發電機組排風帶走的熱量和散發到機房室內需要排風機帶走的熱量兩個值，實際上要想準確確定上述各個參數是很難的。在工程設計中建議采用實操性較強的方式確定風量：將排風量G_排拆分為柴油發電機組本身的散熱通風量G_柴發排，此部分根據廠家樣本取值，而機房排風量G_機房排可以參考GB 50041 - 2020《鍋爐房設計標準》的要求，地下室柴油發電機房的通風換氣量按照不小于12次 /h設計，將這兩部分的和值確定為排風量G_排；而進風量則通過式（2）計算：

G_進 = G_排 + G_燃燒 ...............式（2）

式中：G_燃燒 —— 燃燒空氣量，m³/ h。

      G_燃燒可以根據7m³/kW.h的發電機組額定功率計算或根據廠家樣本選取。確定了機房進風量G_進和排風量G_排 ，則可以根據式（3）確定風井面積：

S = G / 3600.V...............式（3）

式中：S————風井面積，m²；

G————進風量或排風量，m³/h；

V————風井流速，m/s。

      V的取值沒有明確的規范規定，只有經驗數據，一般來說，柴油發電機房采用自然進風方式時，進風風井的風速宜取3 ~ 5 m / s，排風風井的風速宜取4 ~ 6 m / s，如果風速取值過大，對自然進風不利，室內容易形成過度負壓，影響發電機組運行；如果風速取值過小，則土建專業在預留風井時會有很大的難度。同時校核排風口的面積不宜小于柴油發電機組散熱器面積的1.5倍，進風口面積不宜小于發電機組散熱器面積的1.6倍，室外百葉按照遮擋系數0.6折算，加大百葉面積。如果受限于土建條件，風井風速超過上述推薦值，則需要提資暖通專業，考慮采用機械進風方式。

3、排煙井面積的確定

      確定排煙井的面積首先也要確定柴油發電機組的排煙量，柴油發電機組的排煙量一般由廠家選型樣本提供，再根據排煙量和煙囪路徑核算煙囪尺寸。選用的煙囪尺寸需要保證：

P_背壓 + P_抽力 ≥ P_阻力

式中∶P_背壓——發電機組的排氣背壓，Pa；

P_抽力——豎向煙道的自然抽力，Pa；

P_阻力——煙囪總阻力，Pa。

● 其中，P 背壓 由選型廠家提供，P 抽力由式（4）計算：

 

 

P_抽力=0.0345H{[1/(273+t_b)]-[1/(273+t_f)]}B...............式（4）

 

 

式中H———煙囪的垂直高度，m；

t_b———室外空氣溫度，℃；

t_f———煙囪管道平均溫度，℃；

B————大氣壓力，Pa。

● 其中，t f 由選型廠家提供，而P 阻力 則由式（5）計算：

P_抽力=[λ(H/d)+ζ]（V²_煙氣/2）ρ...............式（5）

式中∶λ——煙壁阻力系數，取0.03；

H——煙囪沿程管道總長度，m；

d——煙囪內徑，m；

ξ——局部阻力系數（90°彎頭取0.7，緩彎取0.3，三通取1.0，30°變徑取0.5，煙囪出口阻力系統取1.1，煙囪的消聲器局部阻力由廠家提供，當無資料時可取2）;

V煙氣—— 煙囪內煙氣流速，m/s；

p———煙氣密度，kg/m²。

● 其中，V 煙氣 、ρ分別由式（6）、式（7）計算：

V_煙氣=G_煙氣 /｛3600（πd²/4）｝...............式（6）

ρ = ｛273/（273+t_f）｝×1.34...............式（7）

式中∶G煙氣——煙氣排放量（由選型廠家提供），m³/h。

     假定煙囪內徑d，再根據上述各公式確定是否滿足發電機組背壓與抽力之和大于煙囪總阻力，從而確定煙囪內徑，同時可以得知當煙囪內徑越大，彎頭越少，則阻力越小，但煙囪的成本也越高，土建預留的井道也越大，因此需要合理計算。在初步設計階段，也可以根據煙氣流量及煙氣流速V 煙氣 = 30 m / s預估煙囪內徑。

     計算確定煙囪內徑d后，考慮煙囪外包巖棉保溫層100 mm厚，煙囪距管井各邊墻面預留150 mm安裝間隙（剪力墻一邊留350 mm），以此確定煙井尺寸。

 

三、進風井、排風井和排煙井實施方案

 

      根據康明斯公司多年來的項目設計經驗，柴油發電機房的進風井、排風井和排煙井實施方案主要有以下幾種類型，可適用于絕大部分項目，以供柴發機房設計人員參考。

1、地面進風、排風實施方案

      此方案進風、排風、排煙井升出地面，需要考慮管井避免影響地面道路及建筑美觀，可藏于景觀綠化區，進風口與排風口、排煙口分別朝相反方向，避免氣流短路，實施案例如圖1所示，此案例柴油發電機房設置于地下2層（最底層），因地下2層層高較低，采用地下1層、地下2層兩層通高做柴油發電機房，機房煙氣經處理后可滿足排放要求。

圖3 進風_排風_排煙井出地面設計方案圖

 

2、中庭采光天井進風、排風實施方案

      部分項目地下室設置有采光天井（無頂蓋），此時可利用采光天井作為柴油發電機房的新風取風點，另在附近首層靠建筑外墻處（盡量選建筑背面）設置排風井，1層側墻設置排風百葉口，貼鄰電梯井道或垂直樓梯間設排煙井上屋面，實施案例如圖2所示。此案例柴油發電機房設置于地下2層（最底層），層高不滿足機房要求，因機房面積較大，兩層通高方案不適用，故設計采用降板解決層高不足；另考慮雨天采光天井易形成積水，柴油發電機房降板又是建筑最低點，故設計采取加強防水排水措施，在機房靠采光天井處設置截水溝，并設置專用排水泵，滿足暴雨時的排水要求。

 

圖4 中庭采光天井進風_排風計方案圖

 

3、車道進風、排風實施方案

      有些項目受土建條件限制，很難找到理想的進風、排風井，此時也可考慮利用地下車庫入口車道作為柴油發電機房的進風、排風點，此方案機房一般位于車道下方，需要注意機房層高是否滿足要求。此案例機房進風在車道入口坡道側墻取風，機房排風利用坡道另一側設置排風井出1層地面側墻開百葉，為了滿足機房凈高要求，機房設置位置與進風井、排風井不能貼鄰，故采用設置進、排風風道作為連通機房的通道，可以滿足要求，但風道不宜過長，否則進、排風阻力增大。

4、建筑外墻進風、排風實施方案

      當利用建筑外墻區域作為進風、排風點時，很難找到不同側進風、排風的條件，采用同側進風井、排風井布置實施案例如圖3所示。此案例機房設置于地下2層（共地下3層），因地下室設置機械車位，層高較高，機房凈高大于4.0 m，可滿足要求，進風井、排風井靠建筑外墻同側設置，為了避免氣流短路，進風井、排風井間隔開分別設置于機房兩端，進風口設置于排風口上風側，同時進風井在1層側墻開百葉取新風，排風井上到2層側墻開百葉排風（排風口高出進風口 ＞ 6 m），機房排煙井貼鄰電梯井道邊設置并上裙房屋面。

 

圖5 建筑外墻引風_排風計方案圖

 

總結：

      通過本次對發電機組用柴油機的基本概述和安裝結構重點事項的計算分析，認識到安裝電發電機組設計質量好壞是影響柴油機正常工作的關鍵，我們應繼續加強設計驗證手段，提高其安全系數，保證機車運行的高效性和可靠性。

 

 

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