民用建筑柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)與冷卻設(shè)計民用建筑柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)與冷卻設(shè)計華東建筑設(shè)計研究院有限公司楊子學(xué)【摘要】闡述了柴油發(fā)電機(jī)房的幾種冷卻方式和散熱量的構(gòu)成,并根據(jù)不同冷卻方式的特點(diǎn),論述了通風(fēng)設(shè)計的方法及其特點(diǎn)【關(guān)鍵詞】柴油發(fā)電機(jī)房散熱量通風(fēng)冷卻隨著我國高層民用建筑的不斷增加,柴油發(fā)電機(jī)組作為大型公共建筑的應(yīng)急備用電源,目前已得到廣泛應(yīng)用由于柴油發(fā)電機(jī)房的噪聲對周圍環(huán)境的影響以及地價的昂貴,民用建筑的柴油發(fā)電機(jī)房一般設(shè)置于地下室因機(jī)房空間狹小,而機(jī)組的散熱量又相對較大,所以民用建筑柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計非常重要,本文結(jié)合實際工程設(shè)計實例,對柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)與冷卻設(shè)計進(jìn)行探討1柴油發(fā)電機(jī)房概述柴油發(fā)電機(jī)房的選址應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng),排風(fēng),排煙等情況,如果有條件的話,最好設(shè)置在一層,但是,大多數(shù)業(yè)主不愿把一層作為設(shè)備用房,因此,機(jī)房一般設(shè)置在地下室由于地下室進(jìn)風(fēng)出風(fēng)豎井面積有限,自然通風(fēng)不易實現(xiàn),通常設(shè)計為豎井機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合自然或機(jī)械進(jìn)風(fēng)的方案設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)機(jī)房至少要有一面靠外墻,且最好是建筑物的背面,以便處理設(shè)備的進(jìn)出口通風(fēng)和排煙注意柴油發(fā)電機(jī)噪聲對周圍環(huán)境的影響宜靠近建筑物的配電所,這樣便于接線,減少電能損耗不要設(shè)在廁所,浴室等潮濕場所的下方或相鄰房間,以免滲水影響機(jī)組的運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)房通常有柴油發(fā)電機(jī)組,日用油箱間,進(jìn)風(fēng)排風(fēng)豎井,煙囪,油路系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組由柴油機(jī),發(fā)電機(jī),智能啟動控制系統(tǒng),柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)26組成,是一個全自動控制的產(chǎn)品2柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻方式和散熱量1柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻方式柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻方式系統(tǒng)包括兩部分內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)內(nèi)部冷卻系統(tǒng)是指對柴油機(jī)汽缸的冷卻,一般采用閉式水冷卻循環(huán)方式,由循環(huán)泵,水管,汽缸水套,換熱器組成,其作用是把汽缸的熱量,通過水轉(zhuǎn)移到換熱器它作為柴油發(fā)電機(jī)組成品的一部分,隨機(jī)組配套而外部冷卻系統(tǒng)作用是把內(nèi)部冷卻系統(tǒng)換熱器的熱量轉(zhuǎn)移至室外外部冷卻系統(tǒng)分為風(fēng)冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)水冷方式是利用水作為介質(zhì)把熱量轉(zhuǎn)移,風(fēng)冷是利用空氣作為介質(zhì)把熱量轉(zhuǎn)移圖1,2,3是水冷方式原理圖圖4,5是風(fēng)冷方式原理圖圖1是利用河水或井水直流換熱的系統(tǒng),這種系統(tǒng)要求水質(zhì)總硬度在35MG/L以下,懸浮物在20MG/L以下圖2是利用冷卻塔的循環(huán)水流經(jīng)換熱器進(jìn)行水水換熱的系統(tǒng),這兩種方案室外環(huán)路的水溫受季節(jié)變化的影響很大,冬季結(jié)冰時,需考慮防凍措施,否則無法運(yùn)行,北方較少采用這兩種冷卻方式圖3是利用中水進(jìn)行水水換熱的系統(tǒng),不僅降低了循環(huán)冷卻水的取水費(fèi)用,而且減少了生活污水對環(huán)境的污染,筆者在天津某建筑中嘗試采用中水冷卻方式,采用建筑本身提供的中水和當(dāng)?shù)刂兴畯S的中水進(jìn)行切換提供冷卻水量,效果良好圖4是利用遠(yuǎn)置式冷卻水箱的循環(huán)水流經(jīng)換熱器進(jìn)行水水圖1直流式水冷方式原理圖圖2冷卻塔水冷方式原理圖圖3中水水冷方式原理圖換熱的系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)是余熱直接排向大氣,機(jī)房余熱小,對通風(fēng)降溫設(shè)計有利缺點(diǎn)是室外裝置要占據(jù)一定位置和空間受季節(jié)氣溫變化的影響大目前工程中多采用圖5所示的整體式風(fēng)水換熱方式,其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單,管理方便,受外界因素的影響小缺點(diǎn)是換熱器熱量排除比較困難通常工程設(shè)計中是指外部冷卻系統(tǒng)的設(shè)計,即指對柴油機(jī)散熱器的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計水冷方式的特點(diǎn)是水的比熱容是空氣的416倍,因此水的冷卻性能大大高于空氣采用水冷可以減小管道的斷面積,減少外部循環(huán)動力的消耗,同時降低噪聲風(fēng)冷方式的特點(diǎn)是機(jī)組表面溫度高,風(fēng)速大,輻射散熱比水冷機(jī)組大,全部熱量都散發(fā)到機(jī)房內(nèi)因此,機(jī)組周圍的空氣環(huán)境差,一般高層建筑和地下空間的電站不用風(fēng)冷機(jī)組沒有特殊需要時,均采用水冷機(jī)組但水冷機(jī)組的水冷循環(huán)泵及冷卻塔的位置也不易解決而風(fēng)冷系統(tǒng)只要把排風(fēng)管接人排風(fēng)井并聯(lián)動柴油機(jī)的自帶冷卻風(fēng)機(jī)開啟即可因此,水冷冷卻系統(tǒng)多了冷卻泵,冷卻塔的聯(lián)動,其可靠性不如風(fēng)冷機(jī)組2柴油發(fā)電機(jī)組的散熱量柴油發(fā)電機(jī)組散發(fā)的熱量主要由以下幾部分組成氣缸傳遞給冷卻水的熱量Q,柴油發(fā)電機(jī)向尾氣的傳熱量Q2,柴油機(jī)對周圍空氣的傳熱量Q,發(fā)電機(jī)對周圍空氣的傳熱量Q4,保溫后的排煙管向室內(nèi)的散熱量QS根據(jù)冷卻方式的不同,傳遞給冷卻水的熱量由外循環(huán)的水或空氣帶走,而傳遞給尾氣的熱量由排煙管引至高空進(jìn)行排放柴油發(fā)電機(jī)組散入機(jī)房內(nèi)的總熱量為QQQ3Q4Q5有文獻(xiàn)表明,氣缸傳遞給冷卻水的熱量Q比Q大很多,所以不同冷卻方式時,換熱器排除的熱量Q對機(jī)房的溫度影響很大3柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計對柴油發(fā)電機(jī)房作吸聲,隔聲處理之后,機(jī)房處于全密閉狀態(tài),機(jī)房內(nèi)通風(fēng)不暢,因此圖4冷卻水箱風(fēng)冷方式原理圖圖5整體式風(fēng)冷方式原理圖27必須設(shè)置專門的進(jìn),排氣口機(jī)房設(shè)置通風(fēng)有3個作用消除機(jī)房內(nèi)余熱降低有害物濃度提供柴油機(jī)燃燒所需的空氣若采取全面通風(fēng)措施,則機(jī)房通風(fēng)量應(yīng)為三者的最大值,下面從三方面對機(jī)房通風(fēng)量進(jìn)行分析和計算1按消除余熱計算所需的空氣量機(jī)房內(nèi)總散熱量為柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)熱量與機(jī)房內(nèi)的排氣管散熱量之和,當(dāng)采用水冷卻時,送風(fēng)量為消除余熱所需換氣量與燃燒空氣量之和假設(shè)采用一臺功率為L000KW的柴油發(fā)電機(jī),冷卻方式為水冷,機(jī)組總輻射熱為596O0OKJ/LL,燃燒空氣量為95MS/RAIN由供暖通風(fēng)設(shè)計手冊查表可得所需的空氣量向式中L_全面通風(fēng)換氣量,M3/HQ一余熱量,L【J/LLC一空氣的比熱容,101KJ/KGK進(jìn)入空氣密度,12KG/MST排出空氣的溫度,取40OCT廣一進(jìn)入空氣溫度,取32代入各已知數(shù)得61470M3/H2按稀釋有害物濃度計算空氣量經(jīng)分析機(jī)房內(nèi)產(chǎn)生的主要有害氣體是COCO氣體的發(fā)生量G可按式2計算GN3KJ3OK22式中N一柴油機(jī)額定功率,1000KWKL一汽缸系數(shù),MG/KWHL油箱系數(shù),MG/KWH取K1L07,K2174代入式2,得G55410MG/H為保持室內(nèi)CO濃度于環(huán)境衛(wèi)生可容許的濃度范圍內(nèi),所需的稀釋空氣量可按式3計算,328式中G一室內(nèi)有害物散發(fā)量,55410MG/HC廣室內(nèi)有害物最高容許濃度,30MG/M3CI一進(jìn)入空氣中有害物濃度,30MG/M代人式3可計算出L2052MS/H3按燃燒所需空氣量計算據(jù)供暖通風(fēng)設(shè)計手冊可知1OO0KW柴油發(fā)電機(jī)燃油率為228G/KWH,每油需要空氣量為15KG,進(jìn)而得L3420M3/H通過以上計算,可知消除余熱所需空氣量最大,因此該機(jī)房通風(fēng)換氣量L為59600095X60601700M4結(jié)語1對水冷柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房,為強(qiáng)化這種向上熱流,考慮機(jī)房內(nèi)的氣流組織時,送風(fēng)口布置在柴油發(fā)電機(jī)底部四周,排風(fēng)口布置在柴油發(fā)電機(jī)頂部正上方最高處2對風(fēng)冷柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房,考慮機(jī)房內(nèi)的氣流組織時,機(jī)房內(nèi)的氣流組織應(yīng)這樣考慮送風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在發(fā)電機(jī)的端頭,以產(chǎn)生水平方向的吹吸式氣流,將上升熱流誘導(dǎo)后經(jīng)柴油機(jī)上的排風(fēng)扇加壓從風(fēng)管中直接排至室外3柴油發(fā)電機(jī)組排煙系統(tǒng)是將柴油機(jī)氣缸燃燒后的廢氣排到室外,排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量減少背壓,因為廢氣阻力增加會導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組出力下降和溫升增加4高層建筑地下室多數(shù)用作洗衣房和管理人員辦公室,有些工程機(jī)房出入口的門采用普