西安市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院   李 嶸

    下列工程內(nèi)部應(yīng)設(shè)置柴油電站：救護(hù)站、防空專業(yè)隊(duì)工程、人員掩蔽工程、配套工程等防空地下室，建筑面積之和大于5000m²。當(dāng)發(fā)電機(jī)總?cè)萘坎淮笥?20kW時宜設(shè)置移動電站；當(dāng)發(fā)電機(jī)總?cè)萘看笥?20kW時宜設(shè)置固定電站，當(dāng)條件受到限制時，可設(shè)置2個或多個移動電站；移動電站內(nèi)宜設(shè)置1~2臺柴油發(fā)電機(jī)組，但總?cè)萘坎坏么笥?20kW。移動電站應(yīng)設(shè)有發(fā)電機(jī)房、儲油間、進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等設(shè)施。移動電站為染毒區(qū)。移動電站與主體清潔區(qū)連通時，應(yīng)設(shè)置防毒通道。

 

    1.1柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)

    1.1.1柴油發(fā)電機(jī)房通風(fēng)的主要任務(wù)有下列三個方面

    ⑴提供柴油機(jī)燃燒所需要的空氣量；

    柴油機(jī)燃燒空氣量應(yīng)根據(jù)機(jī)組實(shí)際參數(shù)經(jīng)計(jì)算確定，當(dāng)缺少機(jī)組相關(guān)的計(jì)算參數(shù)時，可按柴油機(jī)額定功率，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)7m³/(kW·h)計(jì)算。

    ⑵滿足排除發(fā)電機(jī)房內(nèi)有害氣體的需要；

    排除發(fā)電機(jī)房內(nèi)有害氣體的通風(fēng)量可按柴油機(jī)額定功率，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)20 m³/(kW.h)計(jì)算。

    ⑶排除發(fā)電機(jī)房內(nèi)余熱，滿足機(jī)房冷卻降溫的需要。

    排除機(jī)房內(nèi)余熱的通風(fēng)量可按下式計(jì)算：

    式中：Lyu — 排除機(jī)房內(nèi)余熱所需通風(fēng)量（m³/h）

            Qyu — 機(jī)房內(nèi)余熱量(kW)

             t_n — 機(jī)房排風(fēng)溫度（℃）

             t_W — 夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度（℃）

             c — 空氣比熱容，1.01kJ/(kg·℃)

             ρ— 空氣密度(kg/ m³）

    柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)的余熱量Qyu包括柴油機(jī)的散熱量Q1、發(fā)電機(jī)的散熱量Q2和發(fā)電機(jī)排煙管道的散熱量Q3。

    柴油機(jī)散熱量Q₁的計(jì)算：Q₁=η₁qN_eB/3600    (kW)

    式中：η₁— 柴油機(jī)工作時向周圍空氣散熱的熱量系數(shù)（%），見表1；

             q — 柴油機(jī)燃料熱值，可取q=41870kJ/kg；

             N_e — 柴油機(jī)額定功率(kW) ；

             B — 柴油機(jī)的耗油率[kg∕(kW·h) ]，可按0.2~0.24選取，建議取0.23；

表1  柴油機(jī)工作時的散熱量系數(shù)η₁值

柴油機(jī)額定功率Ne		散熱系數(shù)η1（％）
額定功率(kW)	額定馬力（Hp）
<37	<50	6
37~74	50~100	5~5.5
74~220	100~300	4~4.5

    發(fā)電機(jī)工作時的散熱量Q₂的計(jì)算：Q₂=P(1-η₂)/η₂   (kW)

    式中：P — 發(fā)電機(jī)額定輸出功率(kW) ；

             η₂ — 發(fā)電功率（%）。通常為80%~94%,具體由發(fā)電機(jī)型號確定。

    柴油發(fā)電機(jī)排煙管散熱量Q₃的計(jì)算：Q₃=L*q_e    (kW)

                                

    式中：L — 排煙管在機(jī)房內(nèi)架空敷設(shè)的長度(m)；

            q_e — 排煙管單位長度散熱量（(kW/m)；

             t_y — 排煙管內(nèi)的煙氣計(jì)算溫度（℃）。可取ty=300~400℃；

             t_n — 排煙管周圍空氣溫度，即機(jī)房內(nèi)溫度�？扇�t_n=35℃；

             λ — 排煙管保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[W∕(m·℃) ]；

             D — 排煙管保溫層外徑(m)；

             d — 排煙管外徑(m)；

             α— 排煙管保溫層外表面向周圍空氣的放熱系數(shù)[W∕(m²·℃) ]。對架空敷設(shè)于機(jī)房內(nèi)的排煙管，可取α=8.141 W∕(m²·℃)。

    排煙管保溫層外表面溫度不應(yīng)大于60℃。按上式計(jì)算出q_e值后，應(yīng)按下式對保溫層表面溫度進(jìn)行校核計(jì)算：

    式中：t₂ — 排煙管保溫層外表面溫度（℃），一般不應(yīng)大于60℃；

    其余符號意義同上。

    常用保溫材料的保溫層最小厚度和排煙管保溫后的散熱量也可按《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—防空地下室》（2009年版）中表4.5.6-2選用，在此就不在贅述。

 

    1.1.2柴油發(fā)電機(jī)房通風(fēng)量的計(jì)算

    要根據(jù)機(jī)房和柴油機(jī)的冷卻方式，考慮柴油機(jī)燃燒空氣量、排除機(jī)房有害氣體空氣量和排除機(jī)房內(nèi)余熱空氣量等多方面因素來確定。

    1.1.2 1 柴油發(fā)電機(jī)房內(nèi)空氣的冷卻方式：主要有風(fēng)冷和水冷兩種方式。

    1.風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)房:就是通過引入室外空氣來對機(jī)房空氣進(jìn)行降溫。此種冷卻方式不受冷卻水源和水溫的限制，只需少量補(bǔ)給水（柴油機(jī)氣缸水套的冷卻）。對水源困難、工程外部溫度較低的情況下，以及小型柴油發(fā)電機(jī)房可采用風(fēng)冷。

    2.水冷式柴油發(fā)電機(jī)房：就是用水作冷媒，通過表面式或淋水式冷卻器與空氣進(jìn)行熱交換來實(shí)現(xiàn)對機(jī)房內(nèi)空氣的降溫。這種方式適用于在水源比較豐富，夏季進(jìn)風(fēng)溫度偏高的地區(qū)。

    1.1.2.2 柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)：包括水冷系統(tǒng)和風(fēng)冷系統(tǒng)。

    1.水冷系統(tǒng)：又稱為冷卻水開式循環(huán)系統(tǒng)。即冷卻水冷卻柴油機(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。

    2.風(fēng)冷系統(tǒng)：又稱為冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)。即采用機(jī)頭自帶風(fēng)冷散熱器將柴油機(jī)的熱量散發(fā)到空氣中。其工作原理是: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)前端的表面式風(fēng)冷散熱器，冷卻風(fēng)扇由柴油機(jī)主軸帶動，設(shè)在散熱器和柴油機(jī)端頭之間。冷卻水的熱量由風(fēng)扇吹動的空氣帶走，冷卻后再回到柴油機(jī)，不斷循環(huán)。一般，應(yīng)通過管道把風(fēng)冷散熱器帶走的熱量直接排到室外。此種方式適用于水源較緊張的地區(qū)。

 

柴油機(jī)機(jī)頭散熱器的散熱量Q₄的計(jì)算：Q₄=εqNeB/3600   (kW)

式中：ε— 風(fēng)冷散熱器的散熱量占燃料發(fā)熱量的百分比，柴油機(jī)滿負(fù)荷時為25~30%，一般可取30%；

         q — 柴油機(jī)燃料熱值，可取q=41870kJ/kg;

         Ne— 柴油機(jī)額定功率(kW)；

         B — 柴油機(jī)的耗油率[kg∕(kW·h) ]，可按0.2~0.24選取，建議取0.23。

 

    1.1.2.3 柴油發(fā)電機(jī)組容量不大于120 kW的移動式柴油電站，發(fā)電機(jī)房的冷卻和柴油機(jī)的冷卻都宜采用風(fēng)冷方式。此時，柴油發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)量應(yīng)分別考慮機(jī)頭散熱器排風(fēng)量和排除機(jī)房余熱進(jìn)風(fēng)量的大小。如果機(jī)頭散熱器排風(fēng)量大于排除機(jī)房余熱進(jìn)風(fēng)量，這時機(jī)房進(jìn)風(fēng)量應(yīng)按機(jī)頭散熱量排風(fēng)量計(jì)算，否則按排除機(jī)房余熱量計(jì)算。機(jī)房的排風(fēng)量為進(jìn)風(fēng)量與燃燒空氣量的差值，同時考慮排風(fēng)附加系10%~20%。

 

    1.1.2.4柴油發(fā)電機(jī)組容量不大于120 kW的移動式柴油電站，發(fā)電機(jī)房的冷卻和柴油機(jī)的冷卻都采用風(fēng)冷方式，且柴油機(jī)機(jī)頭散熱器熱量由直接接到散熱器的排風(fēng)管排到室外室，也可按以下估算表查用。

120 kW移動式電站通風(fēng)量估算表

    注：表中室內(nèi)溫度指機(jī)房內(nèi)溫度，可取35℃；室外溫度按當(dāng)?shù)叵募就�風(fēng)室外計(jì)算溫度選取。

    1.2 柴油機(jī)的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1.柴油機(jī)排煙口與排煙管應(yīng)柔性連接，柔性接頭應(yīng)采用耐高溫材料制成，一般可采用不銹鋼的波紋軟管，并應(yīng)帶有法蘭。當(dāng)連接兩臺或兩臺以上柴油發(fā)電機(jī)組時，排煙支管上應(yīng)設(shè)置耐高溫單向閥門。

 

    2.排煙管的室內(nèi)部分，應(yīng)作隔熱處理，其表面溫度不應(yīng)超過60℃。

 

    1.3移動柴油電站與專業(yè)隊(duì)隊(duì)員掩蔽部或人員掩蔽所等防空地下室設(shè)連通口時，應(yīng)設(shè)防毒通道和濾毒通風(fēng)時的超壓排風(fēng)設(shè)施。在防毒通道與主體側(cè)設(shè)自動排氣活門，在防毒通道與移動電站側(cè)設(shè)手動密閉閥門。按保證最小防毒通道換氣次數(shù)計(jì)算超壓排風(fēng)量和選擇排風(fēng)設(shè)施型號。

 

    1.4其他注意事項(xiàng)：

    柴油電站的儲油間應(yīng)通風(fēng)換氣，其排風(fēng)管可接入電站排風(fēng)系統(tǒng)，此時排風(fēng)機(jī)宜選用防爆型風(fēng)機(jī)。儲油間排風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于每小時5次。儲油間的排風(fēng)管應(yīng)設(shè)置70℃關(guān)閉的防火閥。

 

    柴油機(jī)進(jìn)風(fēng)口與排煙口之間的水平距離不宜小于15米，或高差不宜小于6米。

    1.5按一臺120kW柴油機(jī)設(shè)計(jì)的移動電站通風(fēng)系統(tǒng)原理示意圖

    工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行防空地下室移動電站的通風(fēng)設(shè)計(jì)時，可按以上步驟首先確定柴油發(fā)電機(jī)房的進(jìn)排風(fēng)量，選擇合適的送排風(fēng)機(jī)，計(jì)算送排風(fēng)口大��；按柴油機(jī)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)排煙管道；按儲油間通風(fēng)換氣要求設(shè)計(jì)儲油間送排風(fēng)管道及風(fēng)口；按防毒通道考慮濾毒通風(fēng)超壓換氣的要求設(shè)計(jì)自動排氣活門及手動密閉閥。以《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50038-2005)及《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50098-2009）為依據(jù)，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)圖集，進(jìn)行正確的通風(fēng)計(jì)算和選型，最終做出合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。

 

    1.國家標(biāo)準(zhǔn)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50038-2005) .

    2.防空地下室設(shè)計(jì)手冊—暖通、給水排水、電氣分冊，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.

    3.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施--防空地下室（2009年版），住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司、國家人民防空辦公室、中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.