发电机房通风降温方案

发电机房通风降温方案研究摘要：本文以实际工程为例研究了发电机组普通和消磁工作模式下机房内的通风降温方案，计算得到了各种工作模式下机房内引入的室外新风量、冷风量和喷雾量，为发电机房的通风降温方案设计提供了一定的理论和实践基础。关键字：发电机房通风降温消磁工作模式1引言发电机房必须维持一定的温湿度状态，才能保证其中的发电机组能够安全正常地运行。发电机组运行时的散热量很大，因此需要确定合理的通风降温方案，以保证机房内的余热能够及时排除以避免温度超过允许值。对发电机房来说，如何控制室内的温湿度在要求范围内，从而保证机组安全高效地运行，同时尽可能降低能源消耗以节省运行费用，是一个值得仔细研究的问题。这个问题涉及到方案设计，设备选择，运行管理等各个方面，本文以实际工程为例对发电机房的通风降温方案进行研究。2工程概况某发电机房处于地下，长34.5m，宽19.0m，采用大跨度弧形屋顶，净高12.0m。根据1＃洞的战术技术要求和供电使用要求，设置3000kW的柴油发电机组4台。机房布局如图1所示。平时供电使用时，只运行一台机组即可满足要求。消磁工况时，机组稳定负荷Q1=3500KW，脉冲负荷Q2=6400KW，计算负荷Q=Q1+(70%~80%)Q2=7980~8260KW，相当于三台机组同时运行的情况。但在实际工作时，通常启用四台机组以适应脉冲负荷加速性的需求而作相应的功率储备。每台机组额定功率时散热机房的总热量，累计为354.1kW。这些散热量并不包括排烟管的散热量。工程设计中采用了直接通风和空调送风相结合的方式，以控制机房内温湿度要求为最终目的，并从降低运行费用的角度出发确定合理的运行策略。优先考虑采用直接通风的方案，即如果直接通入室外新风便能够带走机房产热，不启用空调机房；直接引入室外新风量存在一定的上限，当采用最大室外新风量仍然无法及时排除室内余热的时候，启用空调系统，向机房内通入冷风，帮助带走机组产热。在实际运行时，允许向机房内进行一定的喷雾加湿，利用水在相变过程中的吸热，辅助降温。根据设计说明，机房内的空气状态要求控制在状态点A：=34℃,=70%，；室外设计气象参数状态点W为：=31.3℃,，；空调送风状态点S：=18℃,=95%，。机房设计最大通风量，冷风量上限为80000。3机组输出功率和散热量的关系分析发电机组处在不同的运行工况下，其散热量必然有所不同，而机组的散热量直接决定了机房内的热负荷，进而会对通风降温的运行方式产生重大影响。通常，机组散热量Q取决于其负荷状态，也就是机组输出功率P。机组的散热量分为三个部分：柴油机辐射热、柴油机对流热以及发电机散热。发电机散热可以认为基本恒定，柴油机辐射热和对流热则都和机组表面温度有关，根据传热学的相关理论，存在如下关系：辐射热对流热式中，—机组表面温度,；—机房平均温度，；—机房各壁面表面温度，包括墙体和设备，；—机组对于各壁面的角系数；—机组的发射率；—机组外表面积，；株躁—脑机组与周围空竟气的对流换热腾系数，立。吩其中，验以及均为定值侦，假定各壁面浅与空气换热良劈好，即各壁面歇温度千。机组表面温喊度可以认为正鞠比于排气温度死，即泉。测定机组不理同输出功率乎P夜时对应的排气桶温度醒，就可以得到漏相应的机组表夏面温度侨。腿由此，便呜可以预测非额暗定工况下单台乓机组向机房内颂的散热量，包恳括柴油机辐射丰热和柴油机对岗流热弹，再加上固定奔不变的发电机赏散热量监，就能得到相洁应负荷条件下篮的机组向机房衣内的总散热量访，晚表低1弄给出了单台机气组处于典型输源出功率时的散废热量。小表骗1残皂单台机组处于土典型输出功率浮时的散热量蛇输出功率比（劝）仇60%音70%案80%通90%绸100%敌实际输出功率是(饮kW)屿1800无2100具2400咏2700粒3000厌散热量炮(菊kW)棋322.65悟334.51息345.14待351.8视354.10度4救幸机房通风降温划策略吸现有的四幼台柴油发电机抄组有两种工作盾模式：通常用余于普通供电，绢机组负荷较小乳；有时用于消析磁供电，瞬时掠脉冲负荷很大眠，需要多台机舍组联合运行保巴证电力需求。层塌4.1屠仁普通工作模式唐的通风降温策奋略谨合机组用作兴普通供电时，矮机房内只有一桑台敌3000k鲁W责的机组处于工战作状态，可能多工作在额定状表态，也可能以泳部分负荷运行锤。机房内其它挠设备和人员产尿热很小，基挠本可以忽略，他因此机房的热命负荷全部来自乱于发电机组。改功率愿P厅从沃60呜%剩增加装到需100冬%剑额定出力时所握对应的机房热贝负荷侍Q腿见樱表沃1掏。此时，可以捞启用空调系统休，向机房内送艘入冷风以有效康降温，也可以叶直接引入室外渴新风，利用室递内外空气的焓什差带走机组产池热。从节能和蒜降低运行费用遇的角度出发，骡希望尽可能多水地利用室外新园风，在能保证盆机房温湿度要霸求的前提下，黑减少空调机房攻的启用时间和葡空调送风量。贫因此，首芒先需要校核自击然降温方式所档能带走的最大思热负荷。假定葱直接引入室外暮新风，不启用息空调设备，由谎于设计机房的漆最大通风换气乏量为薯，因此新风量专最大可以取漫，在这种通风盖量条件下，所痕能带走的室内艘余热织为拉512K童W广。丛一台机组厌的额定散热量父，显然郑。也就是说，粥只需通入室外建新风，同时配彼合室内喷雾加罗湿，利用水的摧汽化潜热，就诚足以带走机房罗余热。这时存堂在着两套可供忠选择的通风降衬温方案：腔Ⅰ衡仔通风换气量义随负荷而变，丝Ⅱ书魄在变化的负荷帆条件下，机房纯的通风换气量饭不变，取最大讲设计风量。新妙风进入机房后禁的状态变化过订程见咱图古2隔。例方步案帅Ⅰ等方净案哥Ⅱ凭图虫2傻帅直接通风模式耀下新风状态变保化图豪武方挖案百Ⅰ林：嫂新风通入机房枝后，吸收室内于余热，由于室永内没有湿源，订因此空气温度冲升高，但含湿克量不变，达到暂中间状态要点挠B预。此时，空气式温度伐，含湿量驾，夫。随后，机房孤内送入晚3向4浸℃帽的饱和水进行禽喷雾处理，空氧气随之经历等准温加湿过程，照从状态寺点舒B笛变化到室内状宰态垦点姓A半。计算得到不迫同负荷下所需谦通入的新风量隆和喷雾量舟见棍表劝2焦。莲表丽2棕叙普通供电时的吴通风降温模式仗（方堂案辅Ⅰ先）榆P/P鱼额定南0.6粘0.7妙0.8女0.9扰1.0佳G君w冲（万牺m鼻3恭/h调）加15.12膝15.69棒16.18雁16.49叠17.05序M膝w快（绑kg/h污）快254.1失263.43败271.80砌277.04蹄286.38们昨方哪案逢Ⅱ材：垃与方仿案妥Ⅰ庙相比，由于增僻加了通风量，消因此室内喷雾淡加湿量必然相泡应减少。因此章，一般来说，记此捐时败A灌’芒点的相对湿度盛会小于设计繁值坛70扭%浸。创表跟3古列出了机组运脸行在不同输出顶功率时，实际免的室内状态欺点魂A违’谈的焓值钩以及相对含湿维量改，可见随着机歇组运行状态的久改变室内状态搭点恨A织的偏移很小，婚基本上能够满懂足设计要求。案计算机房内的辆喷雾加湿量，欲得到方晒案率Ⅱ维对应的通风降脊温运行模式（民见膀表贵4助）。诵表渔3口洁不同输出功率缎下的实际室内炮状态及点挎A图’板（方帅案坐Ⅱ哲）术P/P笑额定灰0.6戒0.7螺0.8叔0.9粪1.0饲（灭）胃91.4离91.9沸92.5滋92.9富93.2胶（刚）异22.4沉22.5不22.7聋22.9派23.0坝66.3%完66.8%糕67.4%稻67.9%牌68.2%伯表宿4消猜普通供电时的勉通风降温模式丸（方疲案富Ⅱ垫）源P/P包额定负0.6革0.7折0.8涂0.9惭1.0王G纹w懂（万冒m塘3德/h梅）判24.0腰24.0肥24.0纹24.0坐24.0浙M策w带（船kg/h散）丛57.6蛙86.4构144.0堪201.6挎230.4扛对比两种惭通风降温方案危，不难发现方恼案瓶Ⅰ液的通风量减小艳，但是喷雾量方相对较大，而跪方等案防Ⅱ砍则正好相反。百蠢4.2宰月消磁工作模式织的通风降温策性略吵进行消磁雪供电时，负荷祖较大，为了适姨应脉冲负荷加毙速性的需求，独机房内四非台唇3000k油W互的机组均投入姐运行以进行功耀率储备。考虑渡到机组散热远覆远大于其它设红备、棉照明以及人员按产热，因此可肿以忽略其它热看源，认为机房姜的热负荷全部错来自于发电机铸组。玩表枕5脾列出了功率逮P执从坟60接%势增加腔到登100孝%拳额定出力时所坝对应的机房热绘负荷弄Q处。承表队5坚苏消磁工作模式区下的机房热负顾荷姥Q棒P/P育额定伟0.6员0.7伞0.8吹0.9敲1.0但Q慧(滨kW)蹈1290.6容1338.0此1380.6跟1407.2社1416.4兵这时必须铸启用空调设备姻以带走额外的德热负荷，从而抱保证机房内的垮温湿度要求，铃使得发电机组侍得以安全稳定淹地运行。假定云冷风量达到上码限老值誉8缓万于m扰3建/落h瘦，同时机房处益于最大的通风术换气量条件下衬，即引入室外换新落风悉1弄6伟万研m豪3幸/架h称，则此时所能暑带走的最大室邻内负荷延为秧1560K鉴W乐，榨大于四台机组紫最大出力时候详的机房散热量护。因此，实际稀运行时，可以块适当增大室外畅新风在总通风刷量中的比重，酒以减小空调机梁房的负担，尽狭可能地减少能成耗和降低运行企费用。脂图鸟3棋表示的是送入箩机房内的空气诚的状态变化过宜程。骄混合通风桐降温模式下，浇空调机房的通肚风换气量一部剧分来自室外新制风，一部分来纹自于空调机组租送风。理论计悦算时，可以认难为两股空气送死入机房后，先墓充分混合达到揉状态则点饲C烛，然后吸收机挨组产热温度升聋高，达到中间挑状态础点仓B弄，最后经过等谣温加湿达到室右内状态骨点辫A烫。湾根据发电投机组的实际输叔出功率货P越，确定机房热屈负荷柿Q兵，确定最优的霉通风降温模降与温方案，包括挨直接通风量，晚空调送风量按以及机房内的悦喷雾量怪。机组在不同件出力情况下所援需的机房通风报量以及加湿量骑计算结果见矮表敏6摆。农表煎6没池消磁工况时的恶通风降温模式苍P/P传额定雕0.6上0.7宝0.8羞0.9阔1.0味冷风量差G叫AUH递（万瓜m并3银/h辨）视5.94表6.31鞠6.63我6.83耗7.20拾室外引风赢G贤w煮（万此m偷3拣/h轧）文18.06弃17.69皮17.37框17.17哲16.80非机房喷雾量苗M释w碰（重kg/h度）晶1116.4捉1159.9幅1198.8拴1223.2打1266.7宪4.3贡抹其它工作模式完下的通风降温撑策略蛾除了开启肾一台机组用于滴供电的情况，骆还需要考虑某照些特殊情形下那两台或者三台烤机组同时开启作的工况。细泼孕旋极开启两台机组极两台机组乔运行在不同输很出功率困P缠时，机房内的火热负荷见害表涂7外。取表显7梯夺两台机组运行马在不同工况时画的机房热负荷晌P/P占额定粥0.6征0.7配0.8遍0.9恳1.0纽Q鼠(继kW)抗645.30慨669.02脉690.28愤703.60束708.20衣假设在不搅启用空调设备称的情况下，单习纯依靠通入室君外新风给机房无降温所能带走耍的室内余热上碎限值着为多512K劲W不。肢表圈7甘显示，即使机受组以最低功率酱运洗行吴(60安%敢额定输出众值偷)咬，其散热量仍纠然大于直接通促风方式对应的怕室内最大允许贴热负荷。因此煌，当开启的发乳电机组台数超婚过一台时，必典须启用空调设拢备以带走额外血的热负荷，从杠而保证机房内雨的温湿度要求扩，使得发电机址组得以安全稳莫定地运行。丰实际运行屯时，以节能为瓶出发点确定最桥优的通风降温乌方案。根据以完上分析，在不落得不启用空调姿机房的情况下条，应当适当增剪大室外新风在拆总通风量中的凶比重，以减小四空调送风量，间降低空调机房蜜的负担，尽可毅能地减少能耗迟和运行费用。勤确定最优的通台风降温方案，悄包括直接通风们量绸，空调送风量久以及机房内的展喷雾量溜。计算结果如补表棒8希所示。臂表撑8督外开启两台机组好时的通风降温狐模式涨P/P双额定贪0.6僚0.7细0.8节0.9狠1.0树冷风量浆G藏AUH虑（万卸m尤3捕/h轧）蹦1.02条1.20跨1.36浴1.51示1.64梳室外引风帮G秤w技（万搞m造3胜/h伞）低22.98诊22.80浸22.64昂22.49霞22.36丸机房喷雾量跪M宇w邪（没kg/h句）爆525.3素547.0送566.5状584.2软600.4抖皱增泻缸开启三台机组算用同样的搂思路，可以确照定开启三台机巷组时的机房负摧荷和最优通风猜降温模式，见倍表忍9例。俘表愚9救吼开启三台机组熄时的通风降温闭模式园P/P饥额定接0.6斤0.7妹0.8拍0.9增1.0笼冷风量炸G今AUH姻（万击m搁3摇/h艘）御3.48浆3.75堡3.99答4.22狂4.42废室外引风赔G拖w妻（万微m秤3协/h侦）榆20.52悔20.25侮20.01瓶19.78杆19.58邻机房喷雾量饰M箩w遵（谜kg/h低）蜜820.9到853.5菊882.7俊909.2找933.65结论辫对比机组飞选择不同的运查行台数时，空辅调送风量清，机房直接通辩风量五以及机房内的抹喷雾量里，可以发现其矩随着机组实际钥输出功率而变宵化的规律：券蕉药①割当机组运行台讨数超过一台，鄙如果给定机组患运行台数，则蚊空调送风量随所着机组输出功匀率的增加基本滔呈现线性增长糊的趋势，但增乖加的幅度不大饥。但是如果在怜运行过程中突划然增加开启的歇机组台数，则茶空调送风量会邀有明显的增加果。愉喊纯②哑只开启一台机遇组时，由于没疤有开启空调机砖房，完全依靠酱室外新风降温龟，因此，随着裳机组输出功率