摘要：建筑地下室中放置柴油發(fā)電機(jī)房在建筑設(shè)計(jì)中越來(lái)越普遍，地下柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用，在設(shè)計(jì)中很多設(shè)計(jì)人員僅依靠機(jī)組廠(chǎng)家提供的冷卻風(fēng)量計(jì)算，而沒(méi)有考慮到地下室的特殊性，容易引起機(jī)房溫度過(guò)高，影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。
　　關(guān)鍵詞：地下室，柴油發(fā)電機(jī)，通風(fēng)，冷卻
　　
　　以柴油發(fā)電機(jī)組作為建筑物應(yīng)急電源或備用電源，在當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中非常普遍。根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況，如果有條件時(shí)機(jī)房最好設(shè)在建筑物首層。但是由于建筑物首層通常設(shè)計(jì)為大堂或經(jīng)營(yíng)性場(chǎng)所，無(wú)法提供柴油發(fā)電機(jī)組所需的機(jī)房位置，因此柴油發(fā)電機(jī)房一般都設(shè)在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良，為機(jī)房設(shè)計(jì)帶來(lái)一系列不利因素。本文主要對(duì)建筑地下層中柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)提出一些粗淺的認(rèn)識(shí)。
　　一、柴油發(fā)電機(jī)組的冷卻系統(tǒng)：
　　柴油機(jī)在運(yùn)行中由于柴油的燃燒以及運(yùn)動(dòng)部件的摩擦產(chǎn)生高溫，為保證柴油機(jī)受熱機(jī)件及增壓器外殼等部分不受高溫的影響，并保證各工作面的潤(rùn)滑，就要在受熱部分進(jìn)行冷卻。柴油機(jī)冷卻不良、機(jī)件溫度過(guò)高時(shí)，將會(huì)引起一些故障。柴油機(jī)機(jī)件也不能過(guò)度冷卻，機(jī)件溫度太低也會(huì)造成不良后果。由此可見(jiàn)，冷卻系統(tǒng)的功用是從各受熱機(jī)件傳走部分熱量，使機(jī)件保持正常的工作溫度。
　　柴油機(jī)通常采用水冷式冷卻系統(tǒng)。
　　1、水冷式冷卻系統(tǒng)冷卻水量的計(jì)算：
　　柴油機(jī)冷卻水量按下式計(jì)算：
　　
　　式中：S——一臺(tái)柴油機(jī)的冷卻水量（m3/h）；
　　Ne——柴油機(jī)的額定功率（kw）；
　　B——柴油機(jī)的耗功率[kg／﹙kw•h﹚]；
　　Cs——水的熱容量，一般Cs=4.187KJ/﹙kg•℃﹚；
　　t1s——柴油機(jī)冷卻水進(jìn)水溫度﹙℃﹚，一般取40~60℃；
　　t2s——柴油機(jī)冷卻水出水溫度﹙℃﹚，一般取55~85℃，最高不超過(guò)90℃；
　　ε——冷卻水帶走的熱量占燃料燃燒量的比例，一般取30％；
　　q——柴油機(jī)燃料熱值，一般取q=41.87MJ／kg。
　　其中，冷卻水溫度差以15~25℃為宜，，設(shè)計(jì)時(shí)取20℃。
　　2、柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)方式：
　　1）冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)
　　采用表面式風(fēng)冷散熱器，冷卻水冷卻柴油機(jī)后，進(jìn)入柴油機(jī)前段的表面式風(fēng)冷散熱器，冷卻風(fēng)扇由柴油機(jī)主軸帶動(dòng)，設(shè)在散熱器和柴油機(jī)端頭之間。冷卻水的熱量由風(fēng)扇吹動(dòng)的空氣帶走，冷卻后再回到柴油機(jī)，不斷循環(huán)。這種系統(tǒng)也可稱(chēng)之為風(fēng)冷系統(tǒng)。
　　2）冷卻水開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)
　　冷卻水冷卻柴油機(jī)后，排除部分熱水，補(bǔ)充部分冷水，再進(jìn)入柴油機(jī)，熱量由排出的熱水帶走。這種系統(tǒng)也可稱(chēng)之為水冷系統(tǒng)。
　　3）冷卻水混合循環(huán)系統(tǒng)
　　部分采用開(kāi)式循環(huán)，部分采用閉式循環(huán)，冷卻水冷卻柴油機(jī)后，排除少部分熱水，再進(jìn)入表面式風(fēng)冷散熱器或立式冷卻設(shè)備冷卻，并補(bǔ)充部分冷水，再進(jìn)入柴油機(jī)。
　　在建筑物中，通常情況下應(yīng)選擇冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)的整體式柴油發(fā)電機(jī)組，因?yàn)檫@種機(jī)組占用面積、體積較小，對(duì)于水源的要求也較低。
　　
　　二、柴油發(fā)電機(jī)房的冷卻方式
　　柴油發(fā)電機(jī)房位于地下室時(shí)冷卻通風(fēng)一定要處理好，否則會(huì)直接影響柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。
　　柴油發(fā)電機(jī)房的冷卻方式一般有如下幾種：
　　1、 水冷式柴油發(fā)電機(jī)房：
　　利用水作為冷媒，通過(guò)表面式或淋水式冷卻器降低柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的溫度。
　　這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的進(jìn)風(fēng)量小，通風(fēng)系統(tǒng)小，設(shè)備占用少；缺點(diǎn)是：用水量較大。
　　2、 風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)房：
　　以工程外部空氣作為冷源，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)行冷卻。
　　這種方法不受冷卻水源和水溫的限制，只需少量補(bǔ)給水；機(jī)房?jī)?nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作及維修方便；缺點(diǎn)是由于進(jìn)、排風(fēng)量大，設(shè)備和土建的工程量也相應(yīng)提高；受外部環(huán)境溫度影響也較大。
　　3、 風(fēng)冷與蒸發(fā)冷卻結(jié)合的柴油發(fā)電機(jī)房：
　　介于水冷和風(fēng)冷之間的通風(fēng)冷卻方式。蒸發(fā)式冷卻在風(fēng)冷的基礎(chǔ)上，以少量的冷卻水自身的蒸發(fā)，使空氣降溫（等焓加濕），優(yōu)點(diǎn)是：耗水量比水冷機(jī)房小；進(jìn)、排風(fēng)量比風(fēng)冷機(jī)房小；較為經(jīng)濟(jì)，使用靈活。缺點(diǎn)是：機(jī)房?jī)?nèi)濕度較大，如果溫度控制有偏差時(shí)，濕度太大對(duì)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行也有影響。
　　這三種常用的柴油發(fā)電機(jī)房冷卻方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，謹(jǐn)慎地確定采用何種冷卻方式。
　　
　　三、柴油發(fā)電機(jī)房的冷卻通風(fēng)計(jì)算
　　機(jī)房?jī)?nèi)柴油發(fā)電機(jī)組的排風(fēng)一般應(yīng)設(shè)熱風(fēng)管道有組織地進(jìn)行，不宜讓柴油機(jī)散熱器把熱量散在機(jī)房?jī)?nèi)，再由排風(fēng)機(jī)抽出。機(jī)房?jī)?nèi)要有足夠的新風(fēng)補(bǔ)充。柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，水冷式柴油發(fā)電機(jī)房的換氣量應(yīng)等于或大于柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量與排除有害氣體低于允許濃度的新風(fēng)量之和；風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)房的換氣量應(yīng)等于或大于柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量與維持機(jī)房室溫所需新風(fēng)量之和。
　　1、柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量由下式計(jì)算
　　
　　式中：Lr——柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量（m3/h）；
　　n——柴油機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）；
　　i——柴油機(jī)汽缸數(shù)；
　　t——柴油機(jī)沖程系數(shù)（四沖程柴油機(jī)的t值取為0.5）；
　　k——柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的空氣流量系數(shù)：
　　四沖程非增壓柴油機(jī)k=ηv；
　　四沖程增壓柴油機(jī)k=﹙1.1~1.2)ηv；
　　ηv——氣缸吸氣效率；
　　四沖程非增壓柴油機(jī)，ηv=0.75~0.90(一般取0.85)；
　　四沖程增壓柴油機(jī)，ηv≈1.0；
　　Vn——柴油機(jī)每只氣缸的工作容積（m3）
　　維持柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量可向機(jī)組廠(chǎng)家索取，若無(wú)資料時(shí)，也可按下式計(jì)算
　　
　　式中：Lr——柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量（m3/h）；
　　Ne——柴油機(jī)的額定功率（kw）；
　　
　　2、水冷式柴油發(fā)電機(jī)房排除有害氣體低于允許濃度的新風(fēng)量由下式計(jì)算
　　
　　式中：Lj——水冷式柴油發(fā)電機(jī)房排除有害氣體的新風(fēng)量（m3/h）；
　　Ne——柴油機(jī)的額定功率（kw）；
　　q——排除有害氣體的進(jìn)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)[m3／﹙kw•h﹚]；一般取q≥20m3／﹙kw•h﹚；
　　
　　3、風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)房維持室溫所需新風(fēng)量由下式計(jì)算：��
　　
　　式中：Lj——風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)房維持室溫所需新風(fēng)量（m3/h）；
　　∑Qyu——機(jī)房?jī)?nèi)余熱量（kw）；
　　tn——機(jī)房排風(fēng)或罩內(nèi)排氣溫度﹙℃﹚；
　　tw——夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度﹙℃﹚；
　　c——空氣比熱，1.01kJ／﹙kg•℃﹚
　　ρ——空氣密度﹙kg/m3﹚
　　4、柴油發(fā)電機(jī)房排風(fēng)量由下式計(jì)算：
　　
　　式中：Lp——柴油發(fā)電機(jī)房排風(fēng)量（m3/h）；
　　Lj——柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)風(fēng)量（m3/h）；
　　Lr——柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量（m3/h）
　　柴油發(fā)電機(jī)房是產(chǎn)生有害氣體的房間，清潔式通風(fēng)時(shí)要求負(fù)壓排風(fēng)，所以柴油發(fā)電機(jī)房的實(shí)際排風(fēng)量應(yīng)考慮附加系數(shù)，一般附加系數(shù)取10％~20％。
　　5、柴油發(fā)電機(jī)房余熱量的計(jì)算：
　　柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的余熱量應(yīng)包括柴油機(jī)的散熱量Q1、發(fā)電機(jī)的散熱量Q2和排煙管的散熱量Qy
　　
　　其中柴油機(jī)的散熱量Q1和發(fā)電機(jī)的散熱量Q2可向機(jī)組廠(chǎng)家索取，一般機(jī)組選用樣本中會(huì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)；
　　排煙管的散熱量Qy由下式計(jì)算：
　　
　　
　　式中：Qy——柴油發(fā)電機(jī)排煙管的散熱量（kw）；
　　L——柴油發(fā)電機(jī)排煙管在機(jī)房?jī)?nèi)架空敷設(shè)的長(zhǎng)度（m）；
　　qe——柴油發(fā)電機(jī)排煙管單位長(zhǎng)度散熱量（kw/m）；
　　ty——柴油發(fā)電機(jī)排煙管內(nèi)的煙氣計(jì)算溫度（℃），一般取ty=300~400℃；
　　tn—柴油發(fā)電機(jī)排煙管周?chē)�空氣溫度，即機(jī)房溫度（℃），一般取tn=35℃；
　　λ——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[W／﹙m•℃﹚]；
　　D——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫層外徑（m）；
　　d——柴油發(fā)電機(jī)排煙管外徑，即保溫層厚度（m）；
　　α——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫層外表面向周?chē)�空氣的放熱系�?shù)[W／﹙m2•℃﹚]，對(duì)架空敷設(shè)于機(jī)房?jī)?nèi)的排煙管，可取α=11.63W／﹙m2•℃﹚。
　　6、柴油機(jī)排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
　　柴油機(jī)排煙系統(tǒng)的作用是將氣缸里的廢氣排放到室外。排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量減少背壓，因?yàn)閺U氣阻力的增加將會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)出力的下降及溫升的增加。
　　排煙管敷設(shè)方式常用的有二種：
　　1）水平架空敷設(shè)，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎少、阻力小，缺點(diǎn)是增加室內(nèi)散熱量，使機(jī)房溫度升高；
　　2）地溝內(nèi)敷設(shè)，優(yōu)點(diǎn)是室內(nèi)散熱量小，缺點(diǎn)是排煙管轉(zhuǎn)彎多，阻力相對(duì)較大。
　　地下室柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)常用的是水平架空敷設(shè)。排煙管應(yīng)單獨(dú)引出，盡量減少?gòu)濐^。排煙溫度在350～550℃，為防止?fàn)C傷和減少輻射熱，排煙管宜進(jìn)行保溫處理。排煙噪聲在機(jī)組總噪聲中屬最強(qiáng)烈的一種，應(yīng)設(shè)消音器以減少噪音。
　　7、地下室柴油發(fā)電機(jī)房通風(fēng)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題：
　　1）機(jī)房的進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置；
　　2）機(jī)房和柴油機(jī)排煙應(yīng)獨(dú)立設(shè)置排風(fēng)和排煙系統(tǒng)；當(dāng)合用一個(gè)排風(fēng)、排煙豎井時(shí)，應(yīng)采取可靠的防倒灌措施；
　　3）機(jī)房的進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)氣流組織，宜下送上排或側(cè)送對(duì)側(cè)排；送、排風(fēng)口在平面和高度上應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置，避免短路。
　　4）機(jī)房的排風(fēng)機(jī)宜選用消防排煙機(jī)；
　　5）機(jī)房的儲(chǔ)油間、水庫(kù)、工具間等附屬房間應(yīng)通風(fēng)換氣，其排風(fēng)管可接入電站排風(fēng)系統(tǒng)，儲(chǔ)油間排風(fēng)管應(yīng)設(shè)置70℃防火閥；
　　6）機(jī)房的出風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口的面積應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：
　　
　　
　　式中:S——柴油機(jī)散熱面積（m2）；
　　S1——柴油發(fā)電機(jī)房出風(fēng)口面積（m2）；
　　S2——柴油發(fā)電機(jī)房進(jìn)風(fēng)口面積（m2）；
　　7）在寒冷地區(qū)應(yīng)注意進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口平時(shí)對(duì)機(jī)房溫度的影響，以免機(jī)房溫度過(guò)低影響機(jī)組的起動(dòng)。風(fēng)口與室外的連接處可設(shè)風(fēng)門(mén)，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟；
　　8）柴油發(fā)電機(jī)房的排煙管必須保溫，保溫層的外表面溫度不應(yīng)超過(guò)60℃；
　　
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　柴油發(fā)電機(jī)設(shè)在建筑地下層，雖然提高了建筑物的使用效率，但是由于地下室自然通風(fēng)條件不良也給設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，因此對(duì)地下柴油發(fā)電站的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范的要求，通過(guò)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)合理的選用機(jī)房的冷卻通風(fēng)方式。