康明斯动力（深圳）有限公司

 

机房设计与设备安装

柴油发电机房进排风口距离间隔

 

摘要：由于柴油发电机自身的额定功率是受到机房内的环境温度影响的重要因素之一，环境温度过高或过低都将引起设备额定功率的降低或故障发生。因此，柴油发电机组的通风系统非常重要，保证发电机房应有足够的空气流量，以满足柴油发电机组燃烧及冷却通风的需要。此外，通风系统的优化是机房设计工程师要特别注意解决的问题，尤其是机房位于地下室时，更要处理好进风口和排风口距离，否则将会直接影响发电机组的正常运行。

 

一、机房通风系统的作用和设置

 

   通风是发电机房建设很重要的内容，通风不良会直接影响发动机的燃烧和机房温升。其原因是由于机房狭小，进排风口面积不足，将导致机房散热不良，柴油发电机组将无法给出额定功率。因此，保持机房内适宜的环境以及为柴油发电机燃烧提供所需空气是机房通风的主要目的。其中，单台机组的机房设计如图1所示，多台设备的机房设计如图2所示。

1、设备的基本运行条件

（1）柴油发电机在一定的环境条件下才能发挥其额定功率。若环境参数有所改变，会直接影响柴油发电机的功率。柴油发电机的额定功率系指外界大气压力为100kpa，环境温度为20℃，空气相对湿度为50%的情况下，能以额定方式连续运行12h的功率（包括超负荷10%运行1h）。为保证机组的正常运行，机房各房间的温度，湿度要求应符合康明斯柴油发电机运行条件的数值。

（2）机房防尘不好，会对设备产生危害，它和通风是相互矛盾的，处理办法是将发电机房进排风窗改成防雨防尘百叶窗。在原来玻璃窗的位置，加装内、外两层百叶窗，在两层百叶窗的空腔部分进行防尘处理，安装铝合金过滤网，防尘尼龙网，既能防止小动物进入，又能遮拦灰尘。若条件允许，机房内的进排风部分还可做些处理，如在柴油发电机排风处增加排风导流罩，在进风百叶窗处加装进风通道。这样既能保证机房通风，又能杜绝灰尘杂物进入，还能起到一些降噪的作用。

2、通风系统的设置要求和注意事项

      柴油发电机房一般设平时通风和运行时通风两个系统。平时通风风量一般包括排除机房内的潮气所需风量和储油间的事故通风量，机房内通风量一般按6次/h计算，储油间的平时通风量按不小于5次/h计算，事故通风量按12次/h计算。运行时通风系统通风量应能同时满足排除机组余热和排除有害气体的要求。一般排除余热所需的风量要大于排除有害气体的风量。

（1）机房通风系统应做到阻隔烟气、燃气等有害气体及火花的进入，同时应具有良好的通风性能，以满足房间内换气的需要。

（2）机房通风系统的面积应根据发电机房内负荷以及设计空气流量而定，同时应满足相关的规范标准，比如《建筑自然通风设计规范》等。

（3）机房通风系统的位置应在合适的位置，不能与发电机房内的空气循环系统、消防栓等重要设施相冲突。

（4）机房通风系统的设计应考虑单向性，以确保房间内空气顺畅流出，而不是反过来。同时，排风管道与进风管道应分开设计，以避免出现交叉污染的情况。

（5）机房通风系统的材料应选用耐火、耐高温的材料，如玻璃钢、钢板等。同时需要注意材料的防腐蚀性能，以有效延长设施的使用寿命。

（6）机房通风系统应安装可靠的防火设施，如隔离门、防火墙、烟气探测器等，以确保房间内火灾时能够快速地得到响应和控制。

 

图1  单台柴油发电机房进排风设计方案

图2  多台柴油发电机房进排风设计方案

 

二、进、排风口的设计要求

 

      发电机房进排风口的尺寸选择是根据柴油发电机燃烧所需的燃气量和散热所需的换气量进行计算。燃气量和换气量之和便是机房的通风量，这是一个变化值，是随机房的温升而变化。通常机房的通风量是根据机房的温升控制在5℃-10℃以内的情况下计算出来的。

1、常规进排风要求

（1）若是人防地下室柴油发电机房进、排风口的之间间距为15m或竖向（高差）6m；如果是一般的地下室就按照间距为10m或竖向（高差）3m执行。

（2）发电机组安装时应尽可能使散热器接近排风口，以防止热空气的再循环，一般处于地面上的发电机房几乎不存在此问题，如图3所示。当无风道时建议散热器距排风口之距离不超过150毫米，如果处于地下室的机房难以满足上述要求，则建议安装相应的导风槽，如图4所示。

（3）排风口的面积应为散热器排风面积的1.5倍。通常情况下，需配合散热器安装导风管及排风百叶窗。

（4）风管的弯曲应通过适当的弯头，管路过长还应加大尺寸以减少排风背压。长距离的风道消声器应根据建筑的特点进行特别设计。

（5）建筑物的进、排风口通常安装有百叶窗及网栅，当计算风口尺寸时应考虑百叶窗及网栅的有效通风面积。

（6）发电机组燃烧及冷却需要大量的空气，这一点往往被忽略。建议进风口总面积至少是发电机组散热面积的2倍，所有的风口应能防止雨水的进入。

（7）在气候寒冷的地区，备用和极少运行的发电机房应能保温进、排风口可安装可调试百叶窗，在发电机组不运行时百叶窗能够关闭。

（8）排风口、排烟口和进风口不得设置在同侧，以防止空气短路和废气被吸入发电机房中。

2、防空电站进排风要求

      防空地下室柴油发电机房（又称柴油电站）由发电机房、电气控制室、储油间（油库）、水库（水冷却间）、二氧化碳室等组成，是防护单元内有独立的进风、排风排烟系统，战时可以染毒的房间。它由防毒通道与清洁区相连。当工程处于清洁式、滤毒式、隔绝式状态时，柴油发电机组均应能运行发电，电站内不存在三种通风方式。控制室设在密闭门以内的非染毒区，与发电机房之间设简易的防毒通道，空间极小，通常不做通风。

      由于水冷式柴油发电机房适用于水源丰富、夏季进风温度偏高的地区，而风冷与蒸发式冷却结合方式的柴油发电机房系统的复杂性，实际工程中大都采用风冷式柴油电站，这样合理的通风排烟系统设计就十分重要了。

       首先柴油电站通风及温湿度标准是工程通风设计的重要依据。过高的设计标准会使技术措施复杂，更增加了设备投资，运行费用上升，造成不必要的浪费；相反过低的标准又会出现温度过高，通风不良而使柴油放电机房无法正常工作。根据《防空地下室设计手册》（暖通、给水排水、电气分册）在实际设计中人员直接操作的柴油发电机房室内温度不宜大于38℃，相对湿度不应大于75%；当发电机组不运转时，室内温度不低于5°C。

 

图3  地面发电机房的简易进排风示意图

图4  地下室发电机房的排风口设计图

 

三、机房通风量的计算

 

      在发电机房的通风设计开始前，首先就要与建筑、电气专业配合好，合理的确定进排风井位置，进风口应尽可能开在发电机侧，使进风流经发电机保证其散热。出地面的排风百叶和进风百叶要确保不短路。室外的进风口宜设计在排风口和柴油机排烟口的上风侧。进风口与排风口之间的水平距离不宜小于10m；进风口与柴油机排烟口之间的水平距离不宜小于15m，或高差不宜小于6m；若发电机房平时也使用还应符合环保要求。根据《康明斯发电机组安装使用手册》进行通风系统计算：

1、进排风量计算

（1）柴油机采用空气冷却时，按消除机房内余热计算进风量。

（2）排风量为进风量减去柴油机燃烧的空气量，这个燃烧空气量可以查看电气专业选用的柴油机型号资料来计算：

Lr=60nitkVn（m³/h）

n——为柴油机转数；

i——为气缸数；

t——为冲程系数；

k——为空气流量系数；

Vn——为柴油机工作容积。

      现在也有些电气资料上已标明了各型号柴油机对应的燃烧空气量；当缺少相关计算参数时，可根据《人民防空地下室设计规范》5.7.3条，按柴油机额定功率取经验数据7m³/（Kwh）来计算其燃烧的空气量。

2、进排风井道面积

      进排风井系统结构最终应以柴油发电机厂家数据及土建条件为准。发电机厂家推荐数据可参考表1内容；而土建基础条件为进风速度=3m/s、进风百叶开孔率=0.7、排风速度=4m/s、排风百叶开孔率=0.7。其中，进风井的开孔洞口可参考图5所示，排风井施工可参考图6所示。

（1） 柴油发电机房进、排风井的设计、施工及验收应符合相关的国家标准、建筑规范和行业标准，以确保设施的可靠性和安全性。

（2）进、排风井的建设应符合环保、消防等相关法律法规，避免造成环境和人员安全的污染和伤害。

 表1    进、排风井道面积参考表

 

3、余热量的计算

      柴油发电机余热量计算公式：

Q= (A×G×N×H)÷3600 (KJ/S)

式中，A——热量占燃料热能的百分比；柴油机一般在0.18—0.25；

G——柴油机燃油消耗率（kg/kw.h）；

H——燃料低热值 （KJ/Kg），0号柴油的低热值是9600千卡，1千卡=4.18千焦耳；

 

图5  柴油发电机房进风口开洞标注示例

图6  柴油发电机房排风井典型示意图

 

总结：

      综上所述，当机房处于地面以上时，其通风问题比较容易解决，但由于柴油发电机所产生的噪声对周围环境影响较大，故现代发电机房多设于地下室，使通风问题变得相对复杂。柴油发电机房的通风系统能够有效地排除室内散热，将室内温度维持在5～40℃，并补充足够的新鲜空气以供冷却和燃烧用，可确保柴油发电机正常工作并输出所需功率。机房内进、排风口的位置设置及面积确定十分重要。另外，还要注意机房内的减振降噪设计。

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