楊凱 龐明

0 引言

《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB51348）規(guī)定：一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。當(dāng)市政電網(wǎng)提供的電源不能滿足雙重電源的要求時，應(yīng)設(shè)置自備電源或應(yīng)急電源。一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除雙重電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源；柴油發(fā)電機(jī)是民用建筑中最常用的自備電源。

柴油發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)行應(yīng)有合適的溫度環(huán)境，否則將影響機(jī)組的發(fā)電效率，甚至無法運(yùn)行?！睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：發(fā)電機(jī)房（就地操作）內(nèi)溫度≤35℃，機(jī)房隔室操作或自動控制時溫度≤40℃，配電室及控制室溫度≤30℃。機(jī)房宜利用自然通風(fēng)排除余熱，當(dāng)不能滿足時，應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)裝置或者設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)。

1 工程概況

本工程為淄博某骨傷醫(yī)院門診、病房樓建設(shè)項目，本工程總建筑面積：11 345m；地下1 層；地上10 層，建筑高度45.60m。一類高層公共建筑；地下一層設(shè)置變配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、弱電進(jìn)線間，由柴油發(fā)電機(jī)房引入線路作為第三供電電源。柴油機(jī)功率250kW，發(fā)電機(jī)功率220kw，柴油機(jī)機(jī)頭（空氣-水散熱器）排風(fēng)量11 500m/h（樣本數(shù)據(jù)），排煙管道10m，采用玻璃纖維保溫[導(dǎo)熱系數(shù)0.068W/（m.℃）]，保溫層厚度85mm，排煙管道直徑200mm。排煙溫度400℃，淄博夏季通風(fēng)室外計算溫度30.9℃。

2 柴油發(fā)電設(shè)備房內(nèi)熱量分析

柴油發(fā)電設(shè)備房內(nèi)的余熱量主要包括柴油機(jī)發(fā)熱量Q、發(fā)電機(jī)組的散熱量Q和煙氣排出管道的熱量Q。

2.1 柴油機(jī)組的散熱量

柴油機(jī)燃料的總發(fā)熱量分為4 部分：（1）轉(zhuǎn)化為有效功的熱當(dāng)量，約占總熱量的30%～55% ；（2）廢氣熱損失，約占總熱量的23%～40%；（3）冷卻熱損失約占總熱量的20%～33%；（4）余項損失約占總熱量的5%～10%。

2.1.1 柴油機(jī)的外表面散熱量

式中：Q—柴油機(jī)的外表面散熱量（KW）;

η—柴油機(jī)工作中向環(huán)境散發(fā)熱量的散熱系數(shù)（%），見表1；

表1 柴油機(jī)工作室的散熱量系數(shù)η1 值

q—燃料熱值，一般按q=41870kJ/kg；

Ne—機(jī)組的額定功率（KW）；

B—機(jī)組的耗油率[kg/（kW.h）]，一般在0.2～0.24，可取0.23。

將q=41870，B=0.23，考慮不同的散熱系數(shù)，代入式（1）得：

2.1.2 柴油機(jī)的冷卻散熱量Q

柴油機(jī)的散熱量由機(jī)頭的風(fēng)冷散熱器散發(fā)到周圍環(huán)境中。柴油機(jī)機(jī)頭散熱量的散熱量可用下式計算：

Ne—柴油機(jī)組的額定功率（KW）；

q—燃料熱值，按q=41870kJ/kg；

B—機(jī)組的耗油率[kg/（kW.h）]，一般在0.2～0.24，可按0.23；

ε-風(fēng)冷散熱器的散熱量占燃料發(fā)熱總量的比例，一般柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時為25%～30%，取30%。

將ε=0.3，q=41870，B=0.23 代入式（3）得：

2.2 發(fā)電機(jī)的散熱量Q2

式中：Q—發(fā)電機(jī)組工作時的散熱量（kw）；

P—發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率（kW）；

η—發(fā)電效率（%），一般為80%～94%。

結(jié)合《防空地下室設(shè)計手冊》表6-6 中數(shù)據(jù)P=（0.65-0.9）N，為便于計算取P=0.8 N，η=0.90 得：

2.3 柴油發(fā)電機(jī)煙氣排出管的散熱量Q3

煙氣排出管向環(huán)境的散熱量，與煙氣溫度、機(jī)房內(nèi)管道向周圍環(huán)境的散熱量，以及煙氣溫度、機(jī)房內(nèi)環(huán)境溫度、管道在機(jī)房內(nèi)的長度、管道的保溫材料熱工參數(shù)、保溫層厚度等因素有關(guān)。通常可按下式作似計算。

式中：Q—煙氣排出管道的散熱量（kW）；

q—煙氣排出管道單位長度散熱量（Kw/m）；

D—煙氣排出管道保溫層外徑（m ）；

d—煙氣排出管道外徑（m）；

λ—煙氣排出管道保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[W/（m.℃）]

t—煙氣排出管道內(nèi)的煙氣計算溫度（℃），可取t=400～300℃；

t—周圍環(huán)境溫度，t=35℃；

L—煙氣排出管道在設(shè)備用房內(nèi)架空敷設(shè)的長度（m）；

α-煙氣排出管道保溫層外表面的放熱系數(shù)[W/（m.℃）]。對于一般工程，架空敷設(shè)時α=11.63W/（m.℃）。

2.4 柴油機(jī)廢熱水熱量

柴油機(jī)廢熱水熱量，此項數(shù)值較小一般可以忽略。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下柴油機(jī)功率修正系數(shù)β

當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)房所在地為非標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀況下柴油機(jī)散熱量Q和發(fā)電機(jī)散熱量Q應(yīng)考慮修正，修正系數(shù)β 見《防空地下室設(shè)計手冊》附錄5 表5-1，淄博地區(qū)β 可取0.93

3 機(jī)房通風(fēng)量的計算

3.1 柴油發(fā)電設(shè)備房通風(fēng)主要目的

（1）提供設(shè)備燃燒所需要的空氣量L；此風(fēng)量L一般需由設(shè)備廠家提供，當(dāng)缺少相關(guān)的資料時，可按柴油機(jī)組的額定功率，取7m/（kw.h）。

（2）稀釋發(fā)電設(shè)備用房內(nèi)有害氣體濃度；此風(fēng)量L可按柴油機(jī)額定功率取20m／（kW·h）取值。

（3）排除發(fā)電設(shè)備用房內(nèi)余熱，使機(jī)房內(nèi)的溫度滿足使用要求。此項所需風(fēng)量L按下式計算：

式中：L—消除余熱所需要的通風(fēng)量（m/h）；

Q—機(jī)房余熱（kW）；

t—發(fā)電設(shè)備用房內(nèi)的排風(fēng)溫度（℃）；

t—工程所在地夏季通風(fēng)室外計算溫度（℃）；

C—空氣比熱容，1.01kJ/（kg.℃）；

ρ—空氣密度，1.15（kg/m）。

3.2 柴油發(fā)電機(jī)房通風(fēng)量

柴油發(fā)電設(shè)備用房的通風(fēng)量由設(shè)備用房和柴油機(jī)的冷卻方式，同時考慮稀釋有害氣體濃度所需空氣量、消除設(shè)備用房內(nèi)余熱所需空氣量和燃燒所需空氣量等諸多的方面來確定。

3.2.1 柴油發(fā)電機(jī)房和柴油機(jī)均為水冷系統(tǒng)

3.2.2 柴油發(fā)電機(jī)房采用風(fēng)冷系統(tǒng)，柴油機(jī)為水冷系統(tǒng)

3.2.3 柴油機(jī)組和發(fā)電設(shè)備機(jī)房均為風(fēng)冷系統(tǒng)

柴油機(jī)冷卻采用風(fēng)冷方式，同時發(fā)電設(shè)備用房也采用風(fēng)冷方式。根據(jù)柴油機(jī)機(jī)頭散熱器的排風(fēng)排出位置不同，機(jī)房內(nèi)的余熱量計算分為兩種情況：

如果柴油機(jī)機(jī)頭散熱器熱量由直接和散熱器連接的管道直接排到室外，機(jī)房余熱量還是按發(fā)電機(jī)散熱量Q、柴油機(jī)散熱量Q、煙氣排出管道散熱量Q計算即：

如果柴油機(jī)機(jī)頭散熱器熱量直接排到設(shè)備用房內(nèi)，設(shè)備用房的余熱散熱量計算時應(yīng)包扣此部分熱量，即：

各符號意義同2.1 節(jié)。

3.2.4 結(jié)合本工程（儲油間排風(fēng)單設(shè)）

當(dāng)采用不同的冷卻方式時機(jī)房通風(fēng)量計算結(jié)果如表2。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)房采用風(fēng)冷，柴油機(jī)風(fēng)冷但機(jī)頭散熱由專用通道排出，或者機(jī)房風(fēng)冷，柴油發(fā)電機(jī)組水冷時，根據(jù)公式（2）（6）（10），機(jī)房余熱量Q=β（Q+Q）+Q=（0.173～0.237）N+Q。將C=1.01，ρ=1.15，代入公式（9）中得：

式中：ΔT—機(jī)房的進(jìn)排風(fēng)溫差（單位：℃）。

《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB51348）中第6.1.11 條文解釋中，機(jī)房新風(fēng)量：

對比以上兩式可知，通過式（13）計算得出的冷卻風(fēng)量遠(yuǎn)小于實(shí)際所需風(fēng)量。在設(shè)計中當(dāng)機(jī)房采用風(fēng)冷冷卻時，不應(yīng)采用此式進(jìn)行風(fēng)量計算。當(dāng)缺乏資料時，初步設(shè)計中，機(jī)房余熱量可按《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》（暖通空調(diào)·動力）4.1.1.3 條，全封閉式機(jī)組取發(fā)電機(jī)額定功率的0.3～0.35。但值得注意的是，此種工況是柴油機(jī)機(jī)頭的散熱量必須是專用風(fēng)道直接排至室外。