人防固定柴油電站風(fēng)冷通風(fēng)設(shè)計(jì)余紅英【摘要】對(duì)某戰(zhàn)時(shí)設(shè)置人防固定柴油電站，通過(guò)余熱量及送排風(fēng)量的理論計(jì)算，給出了設(shè)置風(fēng)冷冷卻的可行性。風(fēng)冷冷卻極大地減少人防固定電站占地面積，降低初投資，由此為類似的工程設(shè)計(jì)提供參考。%Basedoncalculationsofwasteheatquantity,supplyairandexhaustairquantity,aprobabilityofaircoolingsystemcouldbeestablishedforthestationarycivilairdefensedieselpowerstation.Accordingtothenewdesign,thesta-tion’soccupiedfloorareacouldberemarkablydecreased,andthepreliminaryinvestmentcouldalsobereduced,moreover,thisdesigncouldprovidesomereferenceforothersimilarprojectdesigns.【期刊名稱】《發(fā)電技術(shù)》【年(卷)，期】2016(037)005【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P87-90)【關(guān)鍵詞】固定電站;余熱量;送風(fēng)量;排風(fēng)量;工程設(shè)計(jì)【作者】余紅英【作者單位】浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310006【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU834具有防護(hù)功能的人防柴油發(fā)電機(jī)房（以下簡(jiǎn)稱人防電站）在戰(zhàn)時(shí)外部電源遭破壞時(shí)能提供可靠的不間斷電源，供戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急照明、通信和警報(bào)設(shè)備使用。人防電站可分為移動(dòng)電站和固定電站。移動(dòng)電站內(nèi)發(fā)電機(jī)總?cè)萘恳话悴怀^(guò)120kW。總?cè)萘砍^(guò)120kW的電站應(yīng)采用固定電站。人防電站的冷卻降溫是戰(zhàn)時(shí)發(fā)電機(jī)能否正常運(yùn)行的至關(guān)重要因素。常規(guī)電站的冷卻系統(tǒng)有水冷和風(fēng)冷兩種方式［1-2］。水冷冷卻是利用可靠的內(nèi)部深井或機(jī)房?jī)?nèi)水庫(kù)水做冷源，通過(guò)冷卻器降低機(jī)房及柴油機(jī)頭溫度，這種方式設(shè)置的進(jìn)排風(fēng)量小，但受水源影響，水庫(kù)占地面積大，冷卻設(shè)備多，用水量、排水量大。而風(fēng)冷冷卻是以工程外部空氣作為電站冷卻冷源，這種方式設(shè)置簡(jiǎn)單，占地面積小，不受水源和水溫影響，但通風(fēng)量大，受外部環(huán)境溫度影響大。在國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集中，發(fā)電機(jī)功率不超過(guò)120kW的人防移動(dòng)電站推薦的是風(fēng)冷冷卻方式，2臺(tái)發(fā)電機(jī)功率200kW的人防固定電站推薦的是風(fēng)冷與水冷相結(jié)合冷卻方式，對(duì)于固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻方式的設(shè)計(jì)未列出。從圖集中可見(jiàn)，與風(fēng)冷電站相比，水冷或風(fēng)冷水冷相結(jié)合的電站設(shè)置相對(duì)復(fù)雜得多［3-4］。有文獻(xiàn)提出應(yīng)該出臺(tái)相應(yīng)的風(fēng)冷固定電站設(shè)計(jì)，然而目前固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻的設(shè)計(jì)參考幾乎沒(méi)有［5］。如果能控制通風(fēng)量在合理的范圍內(nèi)，固定電站的風(fēng)冷冷卻不失為一種簡(jiǎn)單易行的實(shí)用性設(shè)計(jì)。本文通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例設(shè)計(jì)，提出了設(shè)置2臺(tái)發(fā)電功率120kW的人防固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻的可行性，此處列出來(lái)希望對(duì)類似的工程設(shè)計(jì)有所幫助。工程位于浙江臺(tái)州玉環(huán)市，地下一層建筑面積21144m2；地上有一座16層的五星級(jí)酒店及一座4層的購(gòu)物中心，酒店建筑面積約47174m2，商場(chǎng)建筑面積約29000m2。地下人防建筑面積7815m2，為乙類人防工程，抗力級(jí)別為核6級(jí)常6級(jí)，防化級(jí)別為丙級(jí)。劃分為六個(gè)二等人員掩蔽所、一個(gè)人防物資庫(kù)及一個(gè)人防固定電站，電站內(nèi)設(shè)有2臺(tái)發(fā)電功率為120kW的柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)房的冷卻包括兩部分：柴油機(jī)機(jī)頭的冷卻與機(jī)房?jī)?nèi)空氣的降溫。機(jī)房?jī)?nèi)空氣降溫所涉及的余熱量包括柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和排煙管向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量［1-2］。柴油機(jī)機(jī)頭散熱可采用水冷和風(fēng)冷兩種方式。柴油機(jī)水冷系統(tǒng)又稱為柴油機(jī)的冷卻水開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)，儲(chǔ)水庫(kù)的冷卻水通過(guò)混合水池進(jìn)入柴油機(jī)，吸收柴油機(jī)熱量后，一部分水排掉，一部分重新回到水庫(kù)和冷水混合或者經(jīng)冷卻塔降溫后再進(jìn)入柴油機(jī)。柴油機(jī)的風(fēng)冷系統(tǒng)又稱柴油機(jī)的冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)，柴油機(jī)的熱量由機(jī)頭自帶風(fēng)冷散熱器冷卻閉式循環(huán)水將熱量散發(fā)到空氣中。機(jī)房?jī)?nèi)空氣冷卻一般常用的也是水冷和風(fēng)冷兩種方式。風(fēng)冷式機(jī)房是通過(guò)引入室外較低溫度空氣來(lái)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)空氣進(jìn)行降溫。一般情況下機(jī)頭散熱器的排風(fēng)通過(guò)管道直接排出工程外，考慮到機(jī)頭風(fēng)扇壓頭不足，很多情況下將通過(guò)接入機(jī)房排風(fēng)系統(tǒng)排出工程外，機(jī)頭散熱器的排風(fēng)來(lái)自機(jī)房，機(jī)房空氣來(lái)源是室外引入的新風(fēng)。水冷式機(jī)房是用水作冷媒，通過(guò)表面式或淋水式冷卻器與機(jī)房?jī)?nèi)空氣進(jìn)行熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)空氣的降溫。水冷式柴油發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)除為柴油機(jī)提供燃燒空氣外，主要作用為排除發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的有害氣體，同時(shí)也可吸收部分機(jī)房余熱量。如圖1所示，為設(shè)置2臺(tái)單機(jī)發(fā)電功率120kW柴油發(fā)電機(jī)的人防固定電站，其中柴油機(jī)機(jī)頭排風(fēng)接入機(jī)房排風(fēng)管統(tǒng)一經(jīng)過(guò)擴(kuò)散室排出室外。本文對(duì)機(jī)房及柴油機(jī)頭余熱量、機(jī)房送排風(fēng)量進(jìn)行了詳細(xì)理論計(jì)算，并校核了機(jī)房及排風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際溫度，闡述了設(shè)置2臺(tái)單機(jī)發(fā)電功率為120kW發(fā)電機(jī)的人防固定柴油電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)的可行性。與常規(guī)的水冷冷卻電站相比，節(jié)約了占地面積，沒(méi)有水冷電站所需的深井、水庫(kù)、混水池及水泵房等設(shè)置，電氣、給排水及通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都大大簡(jiǎn)化。3.1柴油機(jī)散熱柴油機(jī)向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量可按下式計(jì)算［2］:得到：式中Q1—柴油機(jī)向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量，kW；nl一柴油機(jī)工作時(shí)間向周圍空氣散熱的熱量系數(shù)，%，可取0.04[2];q一柴油機(jī)燃料熱值，kJ/kg，可取41870[2];n2—發(fā)電效率，%，通常為80%-94%，此處取90%；P一發(fā)電機(jī)額定輸出功率，kW,此處總量為240；Ne—柴油機(jī)額定功率，kW，由發(fā)電機(jī)額定輸出功率換算得來(lái)，Ne=P/n2;B一柴油機(jī)耗油率，kg/(kW?h)，可取0.23[2]。3.2發(fā)電機(jī)散熱發(fā)電機(jī)向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量可按下式計(jì)算[2]:得到：式中Q2一發(fā)電機(jī)向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量，kW。3.3排煙管散熱排煙管向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量可按下式計(jì)算[2]:得到：式中Q3一排煙管向機(jī)房?jī)?nèi)空氣的散熱量，kW;L-排煙管在機(jī)房?jī)?nèi)敷設(shè)長(zhǎng)度，m；qe-排煙管單位長(zhǎng)度散熱量，kW/m;d?排煙管外徑，m，為0.3;。一排煙保溫管外徑，m，為0.5,保溫層為100mm厚的玻璃纖維；以一保溫管外表面向周圍空氣的放熱系數(shù)，W/(m%)，取11.63[2];t^管內(nèi)煙氣溫度，°C,取350°C[2];tn—室內(nèi)空氣溫度，C,人員隔室操作的機(jī)房可取40C[2-3];入一保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m-C)，玻璃纖維保溫材料，取0.065[2]。3.4柴油機(jī)機(jī)頭散熱柴油機(jī)機(jī)頭散熱量可按下式計(jì)算：得到：式中Q4—柴油機(jī)機(jī)頭的散熱量，kW；￡一風(fēng)冷散熱器的散熱量占燃料發(fā)熱量的百分比，一般可取30%[2]。3.5發(fā)電機(jī)房的余熱當(dāng)柴油機(jī)機(jī)頭散熱量直接排出工程外時(shí)，發(fā)電機(jī)房的余熱量可按下式計(jì)算：得到：式中Qyu—發(fā)電機(jī)房的余熱量，kW。3.6發(fā)電機(jī)房及柴油機(jī)機(jī)頭總散熱發(fā)電機(jī)房及柴油機(jī)機(jī)頭總散熱量可按下式計(jì)算：得到：式中Q'一發(fā)電機(jī)房及柴油機(jī)機(jī)頭總散熱量，kW。4.1計(jì)算參數(shù)人員間接操作發(fā)電機(jī)房室內(nèi)溫度可按＜40^設(shè)計(jì)[2-3],臺(tái)州氣象臺(tái)站（玉環(huán)）的夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度為28.9?？?],則發(fā)電機(jī)房室內(nèi)外卜溫差為11.1°C，儲(chǔ)油間建筑面積為15m2，體積為54m3，考慮儲(chǔ)油間換氣次數(shù)不小于5次/h。4.2排除發(fā)電機(jī)房余熱的排風(fēng)量排除發(fā)電機(jī)房余熱的排風(fēng)量可按下式計(jì)算：得到：式中Lyu—排除發(fā)電機(jī)房余熱的排風(fēng)量，m3/h；tw—夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度，。C,取28.9；c一空氣比熱容，取1.01;pn—40C排風(fēng)空氣密度，kg/m3，取1.12。儲(chǔ)油間、油泵間排風(fēng)量可按下式計(jì)算：得到：式中L1-儲(chǔ)油間、油泵間排風(fēng)量，m3/h；n一儲(chǔ)油間、油泵間換氣次數(shù)，h-1，取5;V—儲(chǔ)油間、油泵間體積，m3,取54。4.4帶走柴油機(jī)機(jī)頭散熱量所需的排風(fēng)量帶走柴油機(jī)機(jī)頭散熱量所需的排風(fēng)量可按下式計(jì)算：得到：式中L2—帶走柴油機(jī)機(jī)頭散熱量所需的排風(fēng)量，m3/h；pp—60°C排風(fēng)空氣密度，kg/m3，取1.05;因所有電站排風(fēng)的來(lái)源都是室外新風(fēng)，溫度取28.9C;tp—機(jī)頭散熱器排風(fēng)溫度，C,此處取60C［7］。4.5柴油機(jī)機(jī)頭散熱實(shí)際排風(fēng)量實(shí)際上，查詢某品牌發(fā)電機(jī)樣本，單臺(tái)120kW功率的柴油發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱器的排風(fēng)量為12600m3/h，則實(shí)際排風(fēng)量可按下式計(jì)算：由上計(jì)算可見(jiàn)，L2'>Lyu>L2，設(shè)計(jì)排風(fēng)量應(yīng)取L2'。如此大量的實(shí)際排風(fēng)L2'能帶走的熱量可按下式計(jì)算：可得：式中L2'—柴油機(jī)機(jī)頭散熱實(shí)際排風(fēng)量，m3/h；Q”—實(shí)際排風(fēng)量能帶走的熱量，kW。可見(jiàn)Q”遠(yuǎn)大于Q4,甚至大于Q',表示柴油機(jī)機(jī)頭散熱器的排風(fēng)不僅能帶走機(jī)頭散熱，甚至同時(shí)將整個(gè)機(jī)房余熱量完全帶出工程外都沒(méi)有問(wèn)題，此處只要機(jī)頭排風(fēng)直接排出工程外而不排在機(jī)房?jī)?nèi)，這一點(diǎn)在技術(shù)措施［2］或其他文獻(xiàn)［7,8］的有關(guān)計(jì)算中都沒(méi)有討論或討論不詳細(xì)。由上述計(jì)算方法，通過(guò)機(jī)房實(shí)際排風(fēng)量及機(jī)房溫度和散熱量經(jīng)過(guò)幾次試算，最終可得到機(jī)房?jī)?nèi)溫度約為36.6°C，機(jī)頭散熱器排風(fēng)溫度為57.71，完全能滿足設(shè)計(jì)要求。4.6電站排風(fēng)量采用風(fēng)冷方式的電站總排風(fēng)量應(yīng)同時(shí)能滿足機(jī)房?jī)?nèi)空氣降溫以及柴油機(jī)機(jī)頭散熱，本例中實(shí)際機(jī)頭散熱排風(fēng)量L2'大于機(jī)房余熱排風(fēng)量Lyu,且機(jī)頭散熱的排風(fēng)同時(shí)滿足了帶走機(jī)頭散熱及機(jī)房余熱，所以電站冷卻排風(fēng)量取機(jī)頭散熱排風(fēng)量，即Lp'=L2'=25200m3/h。人防電站設(shè)置的排風(fēng)除排除機(jī)房?jī)?nèi)余熱及柴油機(jī)機(jī)頭散熱外，還應(yīng)該考慮排除儲(chǔ)油、油泵間的廢氣，電站總排風(fēng)量Lp計(jì)算如下：可得：式中Lp一電站總排風(fēng)量，m3/h。柴油機(jī)燃燒空氣量可根據(jù)機(jī)組實(shí)際參數(shù)計(jì)算確定，當(dāng)缺少相關(guān)計(jì)算參數(shù)時(shí)，可按柴油機(jī)額定功率，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)7m3/(kW?h)計(jì)算［2］，則燃燒空氣量：發(fā)電機(jī)房總進(jìn)風(fēng)量Lj按下式計(jì)算：可得：式中LR—燃燒空氣量，m3/h;Lj一發(fā)電機(jī)房總進(jìn)風(fēng)量，m3/h。對(duì)于設(shè)置2臺(tái)120kW發(fā)電功率的人防固定電站，本文討論了風(fēng)冷冷卻的可行性，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集相輔相成，提出了一種簡(jiǎn)易又經(jīng)濟(jì)的實(shí)用性設(shè)計(jì)。當(dāng)進(jìn)、排風(fēng)量不超過(guò)29000m3/h時(shí)，固定電站的通風(fēng)設(shè)計(jì)只需要在擴(kuò)散室與通風(fēng)豎井間設(shè)置2個(gè)HK800的防爆波活門即可滿足戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)量需求，與移動(dòng)電站設(shè)置幾乎相同，與水冷電站相比，沒(méi)有龐大的冷卻水庫(kù)與水泵房設(shè)置，不需要打深井取水，也不需要排廢水，節(jié)約了相當(dāng)大的占地面積；同時(shí)風(fēng)冷系統(tǒng)的設(shè)置也簡(jiǎn)化了通風(fēng)與給排水專業(yè)的設(shè)備、管路系統(tǒng)，因而也極大地降低了初投資?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】GB50038-2005，人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2009JSCS-6，全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施/防空地下室[S].08F