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一、备用发电机组机房通风系统 柴油发电机房通风及温湿度要求，是工程通风设计的重要依据。它实际上是一个设计标准问题。设计标准是否合理，将直接影响柴油发电机房的建设投资和正常使用。过高的设计标准，虽然能有良好的温湿度条件，但无疑会使通风设备庞大、技术措施复杂、建设投资及运行费用高。反之设计标准过低，建设投资及运行费用虽能减少，但往往出现温度过高或通风不良，致使柴油发电机房不能正常使用，反而造成很大浪费。因此，设计合理确定柴油发电机房通风及温湿度要求，是十分重要的。 1、机房余热余湿量的计算柴油发电机房内的余热量应包括柴油机的散热量Q1、发电机散热量Q2和排烟管道的散热量Qy。即：
a)柴油机的散热量可按照下式计算：
式中：——柴油机的散热量，kW； ——柴油机工作时散向周围空气的散热系数(%)，见表1； ——柴油机燃烧热值，可取q=41.87MJ/kg； ——柴油机额定功率，kW； ——柴油机的耗油量，kg/(kW·h)，可按0.2～0.24选取，建议取0.23。 表1 柴油机工作时的散热量系数η1值
b)发电机的散热量可按下式计算：
式中：——发电机工作时的散热量，kW； ——发电机额定输出功率，kW； ——发电效率，%，通常为80%～90%，具体由发电机型号确定。部分国产柴油机发电机组的散热量计算值可按表2选用。 表2 部分国产柴油机、发电机散热量
c)标准大气压下柴油机功率修正系数β 当选用的柴油发电机房所在地为非标准大气压状态下，应采用式(3-2)和式(3-3)分别计算出柴油机散热量Q1和发电机散热量Q2或查表2，并考虑修正。
d)柴油机废热水热量计算
式中：——柴油机废热水热量，kW； ——柴油机汽缸冷却水含热量，占燃料发热量的百分比；柴油机满负荷时，一般=25～30%，值一般取30%； ——考虑散热损失的安全系数，一般取0.85。 其余符号意义同前。
e)柴油发电机排烟管的散热量 排烟管向周围空气的散热量，分别与烟气温度、机房内空气温度、排烟管在机房内的长度、排烟管用的保温材料热物理参数、保温层厚度等因素有关。通常可按下式作拟计算。
式中：——柴油发电机排烟管的散热量，(kW)； ——柴油发电机排烟管在机房内架空敷设的长度，m； ——柴油发电机排烟管单位长度散热量，kW/m； ——柴油发电机排烟管内的烟气计算温度，℃，可取ty=300～400℃； ——柴油发电机排烟管周围空气温度，即机房内温度，℃。可取=35℃； ——柴油发电机排烟管保温材料导热系数，W/(m·℃)； ——柴油发电机排烟管保温层外径，m； ——柴油发电机排烟管外径，即保温层厚度，m； ——柴油发电机排烟管保温层外表面向周围空气的放热系数，W/(m2·℃)；对架空敷设于机房内的排烟管，可取α=11.63W/(m2·℃)。
f) 保温层外表面温度校核 按式(3-6)计算出qe值后，可用(3-7)式对保温层表面温度进行校核计算：
式中：——保温层外表温度，℃； ——柴油发电机房空气温度，℃； ——柴油机发电机排烟管单位长度散热量，W/m； ——保温层外径，m； ——柴油发电机排烟管保温层外表面向周围空气的放热系数，W/(m2·℃)；一般取α=11.63W/(m2·℃)。 设计计算时，必须带入相应的物理参数。
a) 敞露水面散湿量G(kg/h)
式中：——蒸发表面积，m2； ——相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸汽分压力，Pa； ——室内空气中的水蒸汽分压力，Pa； ——标准大气压力101325Pa； ——当地实际大气压力，Pa； ——蒸发系数，kg/(m2·h·Pa。
——周围空气温度15～30℃时，不同水温下的扩散系数，kg/m2·h·Pa，其数值见表3； ——蒸发表面的空气流速，m/s；
表3 不同水温下的扩散系数[kg/(m2·h·Pa)]
b) 沿地面流动的热水表面蒸发量G(kg/h)
式中：——流动的水量，kg/h； ——水的比热，4.1868kJ/(kg·℃)； ——水的初温和终温，℃； r——汽化热，平均取2450kJ/kg。 2、机房通风 柴油发电机房的通风包括进风系统、排风系统、排烟（废气）系统等，柴油发电机房采用气体保护时，在喷放保护气体进行灭火时，需要发电机房保持密闭状态，需要在进风系统、排风系统、排烟（废气）系统上设计自动密闭装置。进风系统、排风系统上可设计电动风阀或电动风口，与消防联动，保护气体喷放前电动关闭，使柴油发电机房形成密闭空间，保证灭火效果。 进风系统风量，按消除预热及稀释有害气体计算，并取其大者。 a)消除余热所需要的换气量G1(kg/h)：
b)消除余湿所需要的换气量G2(kg/h)：
c)稀释有害物所需要的换气量G3(kg/h)：
式中：——余热量，kW； ——排除空气的温度，℃； ——进入空气的温度，℃； ——空气的比热，1.0Kj/(kg·K)； ——余湿量，g/h； ——排出空气的含湿量，g/kg； ——进入空气的含湿量，g/kg； ——室内有害物的散发量，mg/h； ——室内空气中有害物质的最高允许浓度，mg/m3； ——进入空气中有害物质的浓度，mg/m3； ——空气密度，kg/m3。 当有条件时，进风可经冷却处理，以减少风量，可选择自然进入、机械进入等。
图1 进风系统
d)当选用自然进风时，室外风口选用电动风口，柴油发电机停机或气体消防喷气时电动风口需关闭。 e)当选用机械进行送风时，风机需选用防爆风机，送风管道上设置电动阀门，在气体消防喷气时，由消防发送电信号关闭电动风阀，同时联锁关闭送风机。 （2）排风系统 a)平时通风系统 发电机房平时通风换气，可按照≥5次/h换气次数的通风量，可仅设排风机。如果设有气体灭火，管道上需设置电动风阀，在灭火气体释放前，由消防发送电信号关闭电动风阀，同时联锁关闭排风机，这套系统还要承担灭火完毕后的排风系统。
图2 b)发电机工艺进排风系统 发电机的散热是依靠自身所带风扇进行散热，此部分散热风量引自柴油发电机房并排放到柴油发电机房内部。 c)排风系统风量为进风量减去燃烧所需空气量，燃烧空气量可按照7m3/(kW·h)计算。 以外部空气为冷源，对柴油发电机房进行冷却，被冷却的柴油发电机房称为风冷式柴油发电机房。 风冷式柴油发电机房不受冷却水源和水温的限制，只需少量补给水（柴油机汽缸水套的冷却）。对水源困难、外部温度较低的情况下，以及小型柴油发电机房可采用风冷。 风冷式柴油发电机房的进、排风量大，正常通风时，机房空气新鲜，风速大，人员感觉舒适。 风冷式机房内部通风系统简单，管道较少，运行操作机维修方便。
图3 风冷式柴油发电机房的主要缺点是进、排风量大，因而进、排风管道、风机、口部防护设备和土建工程量也大，口部管道布置困难。同时受到外部环境温度影响大，进风实际温度高于设计计算进风温度时，则机房实际温度亦高于机房设计温度。
远置散热器，是将散热器放置在建筑物外，如裙房顶部，可以大大减小进、排风管道、风机、口部防护设备和土建的工程量。 散热器外置时，柴油发电机房内的散热量仅为柴油机组本身发热、发电机及排烟管向室内的散热量，通风量大大减少，通风量约为发动机燃烧空气量的8～10倍。 散热器的风扇供电需要机组提供，机组增加了联机风扇的功率，同时散热器的水箱容量需要大于冷却水量的15%。 散热器放置在建筑物外，冬季时需添加防冻液，防冻液添加比例根据当地最低气温确定。 外置散热器的水管路由在施工过程中要注意尽量减少阻力，管路总阻力小于发动机内置水泵的扬程。
图4 二、备用发电机组机房的降噪与保温 1、机房的噪声源 柴油发电机组的噪声源主要来自机械运转、排气和燃烧、冷却风扇和进风排风、发电机、地基振动的传递等： （1）排气：柴油机的排气是一种高温、高速的脉动气流，是发动机中能量最大的一种，其分贝可达100dB以上，是发电机组噪音的最主要的组成部分。 （2）机械和燃烧：机械噪声主要是发动机各运动部件在运转过程中受气体压力和运动惯性的周期变化所引起的震动或相互冲击而产生的。它具有传播远、衰减少的特点。燃烧噪声是柴油在燃烧爆炸过程中产生的结构振动。 （3）冷却风扇和排风：机组冷却风扇高速旋转所产生的气流和涡流，会产生噪音并通过排风通道传播出去，从而造成噪声污染。 （4）进风：进风通道的作用是使大量新鲜空气顺畅的进入机房，保证机组的正常工作及提供良好的散热条件。但同时机组的噪音也会通过这个进风通道传播到机房外面，因而造成噪声污染。 （5）发电机：发电机噪声包括定子和转子之间的磁场脉动引起的电磁噪声，以及滚动轴承旋转所产生的机械噪声。 （6）地基振动的传递：机组的机械振动可通过地基远距离传播到室外各处，然后通过建筑结构和地面再辐射。 2、机房降噪 （1）进排风降噪：机房的进风通道和排风通道分别做隔音墙体，进风通道和排风通道内设置消音片，这样就能降低声源从机房内通过进排风管道向外传递的强度。 （2）控制机械噪声：机房内顶部和四周墙上铺设吸声系数高的吸、隔声材料，主要用来消除室内混响，降低机房内声能密度及反射强度。为防止噪声通过大门向外辐射，设置放火隔音铁门。 （3）控制排烟噪声：排烟系统在原有一级消音器的基础上安装特制二级消音器，可以保证机组排烟噪声的有效控制。排烟管长度较长时需要加大管径，以减少发电机组排气背压。 3、机房的保温柴油发电机房在非运行时温度应保持5℃～35℃，相对湿度不高于75%。 在寒冷及严寒地区，冬季柴油发电机组非运行时，应采取保温措施，确保机房温度不低于值班温度，确保柴油发电机组能正常启动。 柴油发电机房的冬季热负荷需进行计算，如不能保证值班温度时，需设计供暖设施，建议使用热水及蒸汽供暖方式，不应电加热形式。 （本文节选自《数据中心备用电源技术白皮书——柴油发电机组篇》如需购买或转载请留下您的联系电话及邮箱发送留言至本公众号，将有工作人员与您联系）  |
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