柴油发电机房(风冷)通风设计

1、2007年第2期山东暖通空调通风防排烟柴油找电机房（風济）通风筱针海军北海工程设计院刘贵廷摘要：柴油发电机要正常运彳亍必须要有适宜的温湿度环境，否则将形响发电机组的 发电效率，电站的通风降厦系统就是为柴油发电机提供适宜的空气环境而设 置，是保障电站正常运转的必要设施。结合实际工程设计中遇到的问题，本 文就柴油发电机房（风冷）的通风设计思路及方法作以阐述。关键词:温度 效率 余热量 冷却排热量2007年第2期山东暖通空调通风防排烟2007年第2期山东暖通空调通风防排烟前官.人民防空工程是战时掩蔽人员、物资, 以及保护人民生命财产安全的重要场所, 也是实施人民防空最重要的物质基础。在 现代战争条件

2、下，核、生、化和常规武器对 工程的毁伤已成为防护重点。由于战时外 部电力供应很容易遭到敌人破坏因此要 求人防重点工程设置自备电源一柴油发 电站，现行规范人民防空地下室设计规 范GB5OO38-2005（以下简称规范）第7. 7.2条中有详细规定。电站设置的目的就 是当外电源遭到破坏后依靠内部的电源保 障工程内部动力、照明、通讯等设备的正常 运转。柴油发电机要正常运行必须要有适宜 的温湿度环境，否则将影响发电机组的发 电效率，规范中对柴油发电机房的温湿度 要求为:当人员直接操作设备时，机房内温 度不大于35摄氏度，当人员隔室操作时温 度不大于40摄氏度，电站控制室温度不大 于30摄氏度，相对湿度

3、不大于75%。电 站的通风降温系统是为柴油发电机提供适 宜的空气环境而设置，是保障电站正常运 转的必要设施。-战时清洁通风时，柴油发电机房的进 排风员的计算规范中第5.7.2条有明确的 -160 规定：当柴油发电机房采用空气冷却时 （即风冷），按消除柴油发电机房内余热量 计算进风量；当柴油发电机房采用水冷却 时（即水冷），按排除柴油发电机房内有害 气体所需的通风量经计算确定。结合实际 工程设计中遇到的问题，本文就柴油发电 机房（风冷）的通风设计思路及方快作以 阐述。1工程简介：本工程为青岛市某小区的人防地下 室，平战结合,战时为核六级、常六级二等 人员掩蔽所，平时为地下车库，停车112 辆，属

4、于三类地下车库。.本工程人防建筑 面积：4355平方米，建筑层高4. 5米。根 据建筑专业的分隔,战时人防划为三个防 护单元，每个防护单元的有效人员掩蔽面 积和掩蔽人员数量分别为:第一单元1567 平方米、1567人;第二单元1574平方米、 1320人;第三单元1214平方米、1214人。在第一防护单元中设有移动式电站, 该电站中有容量为lOOKw的移动式发电 机一台，作为战时的备用电源，发电机组参 数如下：额定功率lOOKw；燃烧空气量396立 方米/小时；柴油机机头风扇转速2200r/ min,排风帚为11628立方米/小时;排烟管 道保温材料采用矿渣棉管壳，保温厚度60 毫米。2柴油发

5、电机房（风冷）余热量计算2. 1柴油发电机房余热直的计算范围 要确定柴油发电机房（风冷）余热量 的计算范围,不妨先了解一下柴油机内部 循环的原理：柴油机的内部水循环大致可分为三 类：闭式水循环、开式水循环和混合水循 环。其中闭式水循环又可分为闭式风冷和闭式水冷，所谓的闭式风冷是指柴油机冷 却水在柴油机前部的表面式空气水换 热器和柴油机内部的冷却系统组成的封闭 管路内循环,散热器与柴油机组成一个整规范第5.7.4条规定：柴油发电机房内的余热就应包括柴油机、发电机和排烟 管道的散热战，即Q N = （Q|+Q2）0 + Q3,笔者认为这种说法是不严密的，因 为当柴油机为闭式水循环（风冷）时，如果

6、空气水换热器排出的热量直接进入机房 内的空气中,则此部分冷却排热量也应 计入到机房的余热量中，即0=（0 】+ （?2）P+ Qj+ 因为冷却排热量值 较大,一般为Qi + Q2的3.5倍左右，设计 中需对这部分热量采取有效的方法进行控 制和排除。2.2柴油机散热量2.2.1计算公式规范中没有列出Q |的计算公式，全 国民用建筑工程设计技术措施-防空地下 室（以下简称措施）第4.3.5条和防空 地下室设计手册-暖通、给水排水、电气分 册（以下简称手册）第244页公式6 - 6 是统一的，公式如下：Q 1 = 1. 5 x 10 4 x m x q x Ne x B （Kw）（1.1）其中匕一柴

7、油机发热量,Kw；m柴油机工作时散向周围空气的 热量系数（），可査表4.3.5-1；q柴油机燃料热值，可取41. 87Mj/Kg；Ne柴油机的额定功率（Kw）；B柴油机的耗油率（K/Kwh）；经过量纲分析和公式的验证可知，用 公式（1.1）计算得岀的Q I非常小，与手册 上表6 -6査得的值13Kw差别很大，明显 是不合理的。由解放军理工大学工程兵工程学院编 写的人民防空工程通风空调设计一书 中给岀公式如下：Q , =0.278 xNe x B x q x （1.2） 2.2.2公式（1.2）的应用本工程的移动式柴油发电机组为 100 Kw：.Q j =0.278 xNe x B x q x=

8、0. 278 x 100 xO. 23 x41. 87 x 4%= 10.7Kw可见与査手册表6-6所得的值13Kw 比较接近。2.3发电机的散热量Q22.3.1计算公式技术措施、手册及人民防空工程通 风空调设计给出的公式如下：（?2=P 丄-1） （Kw） （1.3） “2其中Q 2发电机发热量，Kw ； P发电机的额定功率（Kw）；1612007年第2期山东暖通空调通风防排烟(Kw/m)(1.4)“发电机的效率（ ） 通常 为80% 94%,可査样本取值； 2.3.2公式（1.3）的应用 査样本得知：当Ne = lOOKw时，P = 84Kw；m取90%,代人公式得： MPA】）（鼎-1）

9、 3Kw所以 Q 】+ Q 2 = 1 7 + 9. 3 = 20. 03 Kw-24对S +匕的修正当柴油机工作地点的大气压不是标准 大气压或相对湿度大、温度高时，柴油机的 输出功率会发生变化，需对其输出功率进 行修正，修正系数B可査表得出。本工程位于青岛，海拔76米,査表可 知，当温度为25摄氏度，大气压力 760mmHg,相对湿度80%时，取值0.968, 所以柴油机组修正后的发热眾为：0 = （ 6 + QJ xp =20.03 xO.968 = 19.4Kw査手册表 6-6,+ Q2=22.4Kw,可见与公式计算得到的值比较接近。2.5排烟管散热量匕251计算公式其中qc温排烟管单位

10、长度散 热St（Kw/m）;D排烟管道保温外径（m）；d排烟管道外径5）；X一温材料的导热系数W/ m弋;a温管道外表面向周围空气的 放热系W/m2C，一般 a = 11.63W/ m2t,排烟管外壁面温度（弋），一般取 300 400弋；tB排烟管道周围空气温度（弋）， 一般取 35 -40T排烟管道的散热量为：9a =qc xl（Kw）1温排烟管在机房内架空敷设 的长度（m）2.5.2公式（1.4）的应用本工程排烟管道直径为150mm,长度 9m,采用矿渣棉制品保温，保温层厚度为 60mm,机房设计温度35% ,排烟管外壁面 温度取 400r,qc =0. 196Kw/（ mh）,都代 入

11、公式得：3 = qc x 1 = 0.196 x9 = 1.76Kw 2.6关于柴油机废热水热量计算 在手册第246页柴油发电机房余热量 计算一节中,余热扯还包括柴油机的废热 水热量，而此项在规范和技术措施中均未 提及，那么这一项究竟有多大,又是否该计 入呢？手册中关于废热水热虽的计算公式如 下：Q（ = 1. 5 x 10-4 x e x Ne x KB x q （Kw）（1.5）其中Q f柴油机废热水热駅 （Kw）;8柴油机气缸冷却水含热量占燃 料发热量的百分比，柴油机满负荷时，一般 =25 30%,般取 30%；陷一考虑散热损失的安全系数,一 般取0.85；经过量纲分析和公式验证可知，公

12、式 的量纲有误,公式中漏了柴油机的耗油率 指标B,于是公式变为：f = 1.5 x 104 xexNexKBxqxB （Kw）（1.6）将本工程的数据代入（1.6）得出的值 很小,可忽略不计。27柴油机冷却排热量2.7.1计算公式根据人民防空工程通风空调设计，柴油机冷却排热量公式为：4 =0. 278 x 7 x Ne x B x q x Kb(Kw)(1.7)其中Q 4柴油机冷却排热量 (Kw)；.叫一柴油机气缸冷却水带走的热量 占燃料发热量的比例，一般取30% ；厶一考虑散热损失的安全系数，一 般取0.85;2.7.2公式(1.7)的应用将本工程的数据代人上式可得：94 =0. 278 x

13、-qxNexBxqxKB(Kw)=0. 278 x0. 3 xlOO x0. 23 x41.87x0.85= 68. 3Kw可见此值还是很大的，设计中必须采 取有效的方法进行控制和排除，在本工程 设计中，将专设风管接到了柴油机空气- 水散热器上，用以排除此部分热量。原理 图如下：163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟 一 =163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟机房内的平面布置图如下:163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟163 20

14、07年第2期山东暖通空调通风防排烟163 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟28柴油发电机房(风冷)余热量总和 当柴油机的冷却排热量直接排到机房 内时，Q 严=(9i + ,m3/h；Lj一 2.1节公式计算得岀的进风 最,m，/h; Lc通过柴油机空气-水散热器的 排风量(m3/h),查样本；Ly柴油机燃烧空气量(m3/h), 査样本；S油库排风量(m3/h),按K5 次/h换气计算Q査样本得知风扇转速为2200r/min, 风量为11628m3/h；燃烧空气鈕査样本得知 为396m3/h；油库通风量为- =12.91 x4.5x6=348.6m7h，将各代入上式得：-Lc + 1 +L

15、k =396 +348.6 + 11628 = 12372.6m3/h可见Q+Ly +L* “，所以本工程的 计算进风量为Lj=13187m3/h4柴油发电机房(风冷)排风趨计算 计算公式Lp=Lj -Ly(m?/h)(1.12)因为柴油发电机站是产生有害气体的 房间,机房内应呈微负压，实际排风吊应比 计算排风量稍大,故一般Lp应附加10% 的裕鼠，即Lp ：= L( 1 + 10% ) p,本工程的计 算排风量为：-Lp=Lp(l +10%)x(l + 10%) =(13187 -396) xl.l = 14070m3/h5小结：移动式柴油发电机房(风冷)的通风 设计思路如下：5.1余热量计

16、算：当柴油机冷却排热量Q 排到机房内 时，Q 小 Q2)0+当柴油机冷却排热量由专用风道排到 室外时，5=( + (?2)B+ Q其中 Q | =0.2?8 x Ne x B x q X7)!Q2=pR)(其中Q , + (?2也可以在手册中査表 得出。)Q 4 =0.278 x-qxNexBxqxKB5.2进风量计算：当柴油机冷却排热量由专用风道排到 室外时,Lj = max| (Lc + Ly +) ,Lj| ;当柴油机冷却排热量Q .排到机房内时，L- =3600 7Jxcxp5:3若为固定式电站，设计时可考虑 由建筑专业为柴油机冷却排热量专门设置 风道,将此部分热量排出室外，若为移动式

17、 电站,可考虑将密闭排风罩接到柴油机的 空气-水换热器上,再由专用风管将此部 分热量排出室外。总之，此部分热量还是 要排到室外去的，因为若直排到室内，余热 量及计算进风量将大大增加,不合理也不 经济。参考文献：1人民防空地下室设计规范 GB5OO38 -20052全国民用建筑工程设计技术措施 -防空地下室3朱培根崔长起葛，洪元主编，防 空地下室设计手册-暖通、给水排水、电气 分册，中国建筑标准设计研究院4马吉民朱培根耿世彬郭春信编 著,人民防空工程-通风空调设计，中国计 划出版社 165 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟 165 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟 165 2007年

18、第2期山东暖通空调通风防排烟 165 2007年第2期山东暖通空调通风防排烟(上接159页)换气数大小对装修材料污 染物的散发率影响，在20h前，换气次数越 大散发率越大;20h过后，影响十分微弱。明确自然通风疑对装修过后室内污染 物浓度以及散发率的影响,对普通的装修 用户具有很大的帮助。装修过后尽量加强 自然通风，有助于降低污染物浓度;选择在 污染物浓度稳定后的时间入住，并在入住 后尽量保持通风状态，可以使污染物对人 体健康危害减到最小。参考文献1崔萧，李彩亭，李珊红，肖晨畅。室内空气污染的控制前景J。环境卫生 工程,2005,13(2)。2洪燕峰，戴自祝，陈逊，沈少林。 室内空气自然通风换气次数的估算J。 环境与建康,2005.22( l)o3余跃滨，张国强,韩杰。建筑装饰 材料污染物散发影响因素研究CJ。湖南 大学学报,2004-12,31(6)。4余跃滨.多孔建筑材料污染物散 发模型研究与分析M。5 John H. Mathews t Kurtis D. Finko Numerical Methods Using MATLAB M o6南京大学数学系。偏微分方程数 值解法M。北京:科学出版社