民用建筑中备用柴油发电机机房设置的一些问题

贾京花 (中国建筑设计研究院机电院, 北京 100044)

1 引言

规范规定:“一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏,对于一级负荷中的特别重要负荷,应增设应急电源。”;“当符合下列条件之一时,宜设自备应急柴油发电机组:为保证一级负荷中特别重要负荷用电时;用电负荷为一级负荷、但从市电取得第二电源有困难或经济技术不合理时。”

随着我国城市建设的快速发展,大型工程、重要工程越来越多,这些工程项目对于电源可靠性的要求非常高,特别是在一些二、三线城市,市电供应不能满足规范中供电条件的要求,故需要设置柴油发电机组作为备用电源。

在实际工程设计过程中,笔者发现,在进行柴油发电机组的设计时,难点不在于机组功率的计算选型,而是怎样合理地选择机组的位置,配合土建进行土建条件的预留。这是很多年轻工程师较头疼或处理不好的问题,土建条件预留不到位,会给以后机组的安装、运行、维护带来许多麻烦,甚至使机组无法正常运行。

2 选择柴油发电机房位置的条件

选择柴油发电机房位置时,需要考虑的问题主要有以下几个方面:

1)机房冷却通风系统:通风系统提供发动机燃烧空气,带走机房热量,提供发电机冷却空气,通过散热水箱冷却发动机。空气流过系统时,产生较大的温升,不佳的设计难于使发电机组在高温环境下,进行满负载运行。因此,预留足够的进排风面积,避免进排风短路,理顺空气流向是进行柴油发电机房设计时非常重要的环节和内容。

2)机房荷载及基础要求:因柴油发电机组较重,且常常不设置在建筑最底层,会对结构专业荷载计算产生较大影响,故需根据所选柴油发电机的规格容量为结构专业提供荷重及对基础的要求。

3)排烟系统:柴油发电机组燃油燃烧产生高温废气需要通过排烟管道排出室外,须根据各地环保部门要求设置排放高度及位置。一般情况下可排至主楼屋面或裙楼屋面远离主楼的位置,出屋面2.2m以上。因此需要预留排烟管道竖井,竖井尺寸根据所选机组规格确定,排烟管道需做保温。

4)机房隔震和消噪:发电机组运行时产生摆动,为了防止机组过早损坏,需要进行隔震处理,电缆做软连接,隔震处理可由柴油机组承包商随机组配套提供。发电机房主要噪声源有:进气系统、废气涡轮增压器、燃烧噪声、排气噪声、冷却风扇和次震动。有效的消噪取决于:墙壁硬度、有效的开阔区域、可见的噪声通道、使用吸音材料等。噪声控制应满足《城市区域环境噪音标准》GB3096的要求。

5)运输通道:运输通道往往是年轻工程师容易忽略的问题。一般情况下如果柴油发电机组设置在地下车库,则可以通过汽车坡道经车库运输,但需核实汽车坡道特别是入口处的高度是否满足要求;另外需要提请结构工程师核算运输路线上的结构承载能否满足要求。如果柴油发电机房不在地下车库范围内或不能通过汽车坡道运输就要考虑设置吊装孔。

3 常用的柴油发电机组的设置方案

笔者结合多年的工程设计经验,总结了民用建筑中常用的几种柴油发电机组的设置方案,供大家参考。

1)选用散热水箱式冷却柴油发电机组,机组自带水箱冷却风扇

这是一种最为常见的设计方案,柴油发电机房一般设置在民用建筑的地下1层或地下2层靠近建筑物外墙及变配电室的位置。这时需要土建配合预留进排风通道及排烟通道。虽然可以根据发动机制造商提供的排风量、燃气量、燃油消耗等数据计算进排风道面积,在工程设计时常常可以通过快速估算得出进排风道面积,是一种很实用的方法。表1为常见规格柴油发电机进排风道面积数据。

表中数据是以进风道速度4m/s,排风道速度6m/s 计算得出的。进排风百页面积可按0.6考虑,最大可达0.8。

图1～3是几个工程中柴油发电机房布置实例。图1中的柴油机房设在地下1层,分别设置进、排风通道通至1层室外。图2中的柴油机房设在地下1层靠近车库出入口的汽车坡道,相当于与室外空间连通,故在柴油机房外墙上设置进风百页,排风设置排风通道通至1层室外。图3中的柴油机房设在地上1层,直接在机房外墙上设置进排风百页。需要注意进排风应离开一定的距离,避免进排风短路。

2)选用远置散热水箱式冷却柴油发电机组

因种种原因,当柴油发电机房设置于地下室、而进排风通道不好解决时,可选择采用远置散热器的方式。即把散热水箱、风扇与机组分离将其置于室外,只需将冷却用进回水管、冷却风机电源引至散热器所在位置即可。散热器可放置于室外绿地、裙楼屋面甚至于主楼屋面。图4即为一实际工程案例,散热器放置于1层室外的房子(四面百叶)内,见实景照片。

3)选用方舱电站

表1 常见规格柴油发电机进排风道面积数据

图1 柴油发电机房设备布置平面图一

图2 柴油发电机房设备布置平面图二

图3 柴油发电机房设备布置平面图三

方舱电站为整体框架式结构,具有良好的通风系统及防止热辐射措施,确保电站始终工作于适宜的环境温度。采用专用降噪消声材料,包括降噪箱、住宅消音器等,满足降噪要求。如图5所示。

方舱电站可设置于室外绿地或裙楼屋面,采用方舱电站的优点是回避了将柴油发电机房设置于室内需要考虑的各种因素,不需要占用室内空间面积,只需预留出电缆通道将配电电缆接入变配电室即可。但因方舱电站体积很大,荷重很重,所以如果将其设置在裙房屋面上一定要配合结构工程师做好荷载计算及基础预留。考虑到设备吊装问题,亦不宜将电站设在较高的位置。

实景图

图4 柴油发电机房设备布置平面图四

图5 方舱电站示意图

4 结束语

由于每个建筑个体情况不同,柴油发电机的设置要切合建筑的实际。以上介绍的只是几种常见的做法,在具体工程设计中,设计师应开拓思路,特别是在对土建条件要求的处理上,需要与建筑师进行充分的沟通与探讨,找出最佳的解决方案。

方舱电站实景照片

[1]丁一，王浩然.UPS和柴油发电机组[J].智能建筑电气技术，2007(1)：32-33.