民用建筑中備用柴油發電機機房設置的一些問題

賈京花 (中國建筑設計研究院機電院, 北京 100044)

1 引言

規范規定:“一級負荷應由兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源不應同時受到損壞,對于一級負荷中的特別重要負荷,應增設應急電源。”;“當符合下列條件之一時,宜設自備應急柴油發電機組:為保證一級負荷中特別重要負荷用電時;用電負荷為一級負荷、但從市電取得第二電源有困難或經濟技術不合理時。”

隨著我國城市建設的快速發展,大型工程、重要工程越來越多,這些工程項目對于電源可靠性的要求非常高,特別是在一些二、三線城市,市電供應不能滿足規范中供電條件的要求,故需要設置柴油發電機組作為備用電源。

在實際工程設計過程中,筆者發現,在進行柴油發電機組的設計時,難點不在于機組功率的計算選型,而是怎樣合理地選擇機組的位置,配合土建進行土建條件的預留。這是很多年輕工程師較頭疼或處理不好的問題,土建條件預留不到位,會給以后機組的安裝、運行、維護帶來許多麻煩,甚至使機組無法正常運行。

2 選擇柴油發電機房位置的條件

選擇柴油發電機房位置時,需要考慮的問題主要有以下幾個方面:

1)機房冷卻通風系統:通風系統提供發動機燃燒空氣,帶走機房熱量,提供發電機冷卻空氣,通過散熱水箱冷卻發動機。空氣流過系統時,產生較大的溫升,不佳的設計難于使發電機組在高溫環境下,進行滿負載運行。因此,預留足夠的進排風面積,避免進排風短路,理順空氣流向是進行柴油發電機房設計時非常重要的環節和內容。

2)機房荷載及基礎要求:因柴油發電機組較重,且常常不設置在建筑最底層,會對結構專業荷載計算產生較大影響,故需根據所選柴油發電機的規格容量為結構專業提供荷重及對基礎的要求。

3)排煙系統:柴油發電機組燃油燃燒產生高溫廢氣需要通過排煙管道排出室外,須根據各地環保部門要求設置排放高度及位置。一般情況下可排至主樓屋面或裙樓屋面遠離主樓的位置,出屋面2.2m以上。因此需要預留排煙管道豎井,豎井尺寸根據所選機組規格確定,排煙管道需做保溫。

4)機房隔震和消噪:發電機組運行時產生擺動,為了防止機組過早損壞,需要進行隔震處理,電纜做軟連接,隔震處理可由柴油機組承包商隨機組配套提供。發電機房主要噪聲源有:進氣系統、廢氣渦輪增壓器、燃燒噪聲、排氣噪聲、冷卻風扇和次震動。有效的消噪取決于:墻壁硬度、有效的開闊區域、可見的噪聲通道、使用吸音材料等。噪聲控制應滿足《城市區域環境噪音標準》GB3096的要求。

5)運輸通道:運輸通道往往是年輕工程師容易忽略的問題。一般情況下如果柴油發電機組設置在地下車庫,則可以通過汽車坡道經車庫運輸,但需核實汽車坡道特別是入口處的高度是否滿足要求;另外需要提請結構工程師核算運輸路線上的結構承載能否滿足要求。如果柴油發電機房不在地下車庫范圍內或不能通過汽車坡道運輸就要考慮設置吊裝孔。

3 常用的柴油發電機組的設置方案

筆者結合多年的工程設計經驗,總結了民用建筑中常用的幾種柴油發電機組的設置方案,供大家參考。

1)選用散熱水箱式冷卻柴油發電機組,機組自帶水箱冷卻風扇

這是一種最為常見的設計方案,柴油發電機房一般設置在民用建筑的地下1層或地下2層靠近建筑物外墻及變配電室的位置。這時需要土建配合預留進排風通道及排煙通道。雖然可以根據發動機制造商提供的排風量、燃氣量、燃油消耗等數據計算進排風道面積,在工程設計時常常可以通過快速估算得出進排風道面積,是一種很實用的方法。表1為常見規格柴油發電機進排風道面積數據。

表中數據是以進風道速度4m/s,排風道速度6m/s 計算得出的。進排風百頁面積可按0.6考慮,最大可達0.8。

圖1～3是幾個工程中柴油發電機房布置實例。圖1中的柴油機房設在地下1層,分別設置進、排風通道通至1層室外。圖2中的柴油機房設在地下1層靠近車庫出入口的汽車坡道,相當于與室外空間連通,故在柴油機房外墻上設置進風百頁,排風設置排風通道通至1層室外。圖3中的柴油機房設在地上1層,直接在機房外墻上設置進排風百頁。需要注意進排風應離開一定的距離,避免進排風短路。

2)選用遠置散熱水箱式冷卻柴油發電機組

因種種原因,當柴油發電機房設置于地下室、而進排風通道不好解決時,可選擇采用遠置散熱器的方式。即把散熱水箱、風扇與機組分離將其置于室外,只需將冷卻用進回水管、冷卻風機電源引至散熱器所在位置即可。散熱器可放置于室外綠地、裙樓屋面甚至于主樓屋面。圖4即為一實際工程案例,散熱器放置于1層室外的房子(四面百葉)內,見實景照片。

3)選用方艙電站

表1 常見規格柴油發電機進排風道面積數據

圖1 柴油發電機房設備布置平面圖一

圖2 柴油發電機房設備布置平面圖二

圖3 柴油發電機房設備布置平面圖三

方艙電站為整體框架式結構,具有良好的通風系統及防止熱輻射措施,確保電站始終工作于適宜的環境溫度。采用專用降噪消聲材料,包括降噪箱、住宅消音器等,滿足降噪要求。如圖5所示。

方艙電站可設置于室外綠地或裙樓屋面,采用方艙電站的優點是回避了將柴油發電機房設置于室內需要考慮的各種因素,不需要占用室內空間面積,只需預留出電纜通道將配電電纜接入變配電室即可。但因方艙電站體積很大,荷重很重,所以如果將其設置在裙房屋面上一定要配合結構工程師做好荷載計算及基礎預留。考慮到設備吊裝問題,亦不宜將電站設在較高的位置。

實景圖

圖4 柴油發電機房設備布置平面圖四

圖5 方艙電站示意圖

4 結束語

由于每個建筑個體情況不同,柴油發電機的設置要切合建筑的實際。以上介紹的只是幾種常見的做法,在具體工程設計中,設計師應開拓思路,特別是在對土建條件要求的處理上,需要與建筑師進行充分的溝通與探討,找出最佳的解決方案。

方艙電站實景照片

[1]丁一，王浩然.UPS和柴油發電機組[J].智能建筑電氣技術，2007(1)：32-33.