摘要：建筑地下室中放置柴油發電機房在建筑設計中越來越普遍，地下柴油發電機房的通風設計對于柴油發電機的正常運行具有至關重要的作用，在設計中很多設計人員僅依靠機組廠家提供的冷卻風量計算，而沒有考慮到地下室的特殊性，容易引起機房溫度過高，影響發電機組的正常運行。
　　關鍵詞：地下室，柴油發電機，通風，冷卻
　　
　　以柴油發電機組作為建筑物應急電源或備用電源，在當前建筑設計中非常普遍。根據柴油發電機組的進風、排風、排煙等情況，如果有條件時機房最好設在建筑物首層。但是由于建筑物首層通常設計為大堂或經營性場所，無法提供柴油發電機組所需的機房位置，因此柴油發電機房一般都設在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風條件不良，為機房設計帶來一系列不利因素。本文主要對建筑地下層中柴油發電機房的通風設計提出一些粗淺的認識。
　　一、柴油發電機組的冷卻系統：
　　柴油機在運行中由于柴油的燃燒以及運動部件的摩擦產生高溫，為保證柴油機受熱機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滑，就要在受熱部分進行冷卻。柴油機冷卻不良、機件溫度過高時，將會引起一些故障。柴油機機件也不能過度冷卻，機件溫度太低也會造成不良后果。由此可見，冷卻系統的功用是從各受熱機件傳走部分熱量，使機件保持正常的工作溫度。
　　柴油機通常采用水冷式冷卻系統。
　　1、水冷式冷卻系統冷卻水量的計算：
　　柴油機冷卻水量按下式計算：
　　
　　式中：S——一臺柴油機的冷卻水量（m3/h）；
　　Ne——柴油機的額定功率（kw）；
　　B——柴油機的耗功率[kg／﹙kw•h﹚]；
　　Cs——水的熱容量，一般Cs=4.187KJ/﹙kg•℃﹚；
　　t1s——柴油機冷卻水進水溫度﹙℃﹚，一般取40~60℃；
　　t2s——柴油機冷卻水出水溫度﹙℃﹚，一般取55~85℃，最高不超過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，，設計時取20℃。
　　2、柴油機冷卻水系統的循環方式：
　　1）冷卻水閉式循環系統
　　采用表面式風冷散熱器，冷卻水冷卻柴油機后，進入柴油機前段的表面式風冷散熱器，冷卻風扇由柴油機主軸帶動，設在散熱器和柴油機端頭之間。冷卻水的熱量由風扇吹動的空氣帶走，冷卻后再回到柴油機，不斷循環。這種系統也可稱之為風冷系統。
　　2）冷卻水開式循環系統
　　冷卻水冷卻柴油機后，排除部分熱水，補充部分冷水，再進入柴油機，熱量由排出的熱水帶走。這種系統也可稱之為水冷系統。
　　3）冷卻水混合循環系統
　　部分采用開式循環，部分采用閉式循環，冷卻水冷卻柴油機后，排除少部分熱水，再進入表面式風冷散熱器或立式冷卻設備冷卻，并補充部分冷水，再進入柴油機。
　　在建筑物中，通常情況下應選擇冷卻水閉式循環系統的整體式柴油發電機組，因為這種機組占用面積、體積較小，對于水源的要求也較低。
　　
　　二、柴油發電機房的冷卻方式
　　柴油發電機房位于地下室時冷卻通風一定要處理好，否則會直接影響柴油機發電機組的運行。
　　柴油發電機房的冷卻方式一般有如下幾種：
　　1、 水冷式柴油發電機房：
　　利用水作為冷媒，通過表面式或淋水式冷卻器降低柴油發電機房內的溫度。
　　這種方法的優點是：柴油發電機房內的進風量小，通風系統小，設備占用少；缺點是：用水量較大。
　　2、 風冷式柴油發電機房：
　　以工程外部空氣作為冷源，對柴油發電機房進行冷卻。
　　這種方法不受冷卻水源和水溫的限制，只需少量補給水；機房內部通風系統簡單，運行操作及維修方便；缺點是由于進、排風量大，設備和土建的工程量也相應提高；受外部環境溫度影響也較大。
　　3、 風冷與蒸發冷卻結合的柴油發電機房：
　　介于水冷和風冷之間的通風冷卻方式。蒸發式冷卻在風冷的基礎上，以少量的冷卻水自身的蒸發，使空氣降溫（等焓加濕），優點是：耗水量比水冷機房��；進、排風量比風冷機房小；較為經濟，使用靈活。缺點是：機房內濕度較大，如果溫度控制有偏差時，濕度太大對發電機組的正常運行也有影響。
　　這三種常用的柴油發電機房冷卻方式各有優缺點，在設計時應進行經濟比較，謹慎地確定采用何種冷卻方式。
　　
　　三、柴油發電機房的冷卻通風計算
　　機房內柴油發電機組的排風一般應設熱風管道有組織地進行，不宜讓柴油機散熱器把熱量散在機房內，再由排風機抽出。機房內要有足夠的新風補充。柴油機在運行時，水冷式柴油發電機房的換氣量應等于或大于柴油機燃燒所需新風量與排除有害氣體低于允許濃度的新風量之和；風冷式柴油發電機房的換氣量應等于或大于柴油機燃燒所需新風量與維持機房室溫所需新風量之和。
　　1、柴油機燃燒所需新風量由下式計算
　　
　　式中：Lr——柴油機燃燒所需新風量（m3/h）；
　　n——柴油機轉數（rpm）；
　　i——柴油機汽缸數；
　　t——柴油機沖程系數（四沖程柴油機的t值取為0.5）；
　　k——柴油機結構特點的空氣流量系數：
　　四沖程非增壓柴油機k=ηv；
　　四沖程增壓柴油機k=﹙1.1~1.2)ηv；
　　ηv——氣缸吸氣效率；
　　四沖程非增壓柴油機，ηv=0.75~0.90(一般取0.85)；
　　四沖程增壓柴油機，ηv≈1.0；
　　Vn——柴油機每只氣缸的工作容積（m3）
　　維持柴油機燃燒所需新風量可向機組廠家索取，若無資料時，也可按下式計算
　　
　　式中：Lr——柴油機燃燒所需新風量（m3/h）；
　　Ne——柴油機的額定功率（kw）；
　　
　　2、水冷式柴油發電機房排除有害氣體低于允許濃度的新風量由下式計算
　　
　　式中：Lj——水冷式柴油發電機房排除有害氣體的新風量（m3/h）；
　　Ne——柴油機的額定功率（kw）；
　　q——排除有害氣體的進風標準[m3／﹙kw•h﹚]；一般取q≥20m3／﹙kw•h﹚；
　　
　　3、風冷式柴油發電機房維持室溫所需新風量由下式計算：��
　　
　　式中：Lj——風冷式柴油發電機房維持室溫所需新風量（m3/h）；
　　∑Qyu——機房內余熱量（kw）；
　　tn——機房排風或罩內排氣溫度﹙℃﹚；
　　tw——夏季通風室外計算溫度﹙℃﹚；
　　c——空氣比熱，1.01kJ／﹙kg•℃﹚
　　ρ——空氣密度﹙kg/m3﹚
　　4、柴油發電機房排風量由下式計算：
　　
　　式中：Lp——柴油發電機房排風量（m3/h）；
　　Lj——柴油發電機房進風量（m3/h）；
　　Lr——柴油機燃燒所需新風量（m3/h）
　　柴油發電機房是產生有害氣體的房間，清潔式通風時要求負壓排風，所以柴油發電機房的實際排風量應考慮附加系數，一般附加系數取10％~20％。
　　5、柴油發電機房余熱量的計算：
　　柴油發電機房內的余熱量應包括柴油機的散熱量Q1、發電機的散熱量Q2和排煙管的散熱量Qy
　　
　　其中柴油機的散熱量Q1和發電機的散熱量Q2可向機組廠家索取，一般機組選用樣本中會提供相應的數據；
　　排煙管的散熱量Qy由下式計算：
　　
　　
　　式中：Qy——柴油發電機排煙管的散熱量（kw）；
　　L——柴油發電機排煙管在機房內架空敷設的長度（m）；
　　qe——柴油發電機排煙管單位長度散熱量（kw/m）；
　　ty——柴油發電機排煙管內的煙氣計算溫度（℃），一般取ty=300~400℃；
　　tn—柴油發電機排煙管周圍空氣溫度，即機房溫度（℃），一般取tn=35℃；
　　λ——柴油發電機排煙管保溫材料導熱系數[W／﹙m•℃﹚]；
　　D——柴油發電機排煙管保溫層外徑（m）；
　　d——柴油發電機排煙管外徑，即保溫層厚度（m）；
　　α——柴油發電機排煙管保溫層外表面向周圍空氣的放熱系數[W／﹙m2•℃﹚]，對架空敷設于機房內的排煙管，可取α=11.63W／﹙m2•℃﹚。
　　6、柴油機排煙系統的設計：
　　柴油機排煙系統的作用是將氣缸里的廢氣排放到室外。排煙系統應盡量減少背壓，因為廢氣阻力的增加將會導致柴油機出力的下降及溫升的增加。
　　排煙管敷設方式常用的有二種：
　　1）水平架空敷設，優點是轉彎少、阻力小，缺點是增加室內散熱量，使機房溫度升高；
　　2）地溝內敷設，優點是室內散熱量小，缺點是排煙管轉彎多，阻力相對較大。
　　地下室柴油發電機房內常用的是水平架空敷設。排煙管應單獨引出，盡量減少彎頭。排煙溫度在350～550℃，為防止燙傷和減少輻射熱，排煙管宜進行保溫處理。排煙噪聲在機組總噪聲中屬最強烈的一種，應設消音器以減少噪音。
　　7、地下室柴油發電機房通風設計中的一些問題：
　　1）機房的進、排風系統應獨立設置；
　　2）機房和柴油機排煙應獨立設置排風和排煙系統；當合用一個排風、排煙豎井時，應采取可靠的防倒灌措施；
　　3）機房的進、排風系統氣流組織，宜下送上排或側送對側排；送、排風口在平面和高度上應錯開布置，避免短路。
　　4）機房的排風機宜選用消防排煙機；
　　5）機房的儲油間、水庫、工具間等附屬房間應通風換氣，其排風管可接入電站排風系統，儲油間排風管應設置70℃防火閥；
　　6）機房的出風口、進風口的面積應滿足下式要求：
　　
　　
　　式中:S——柴油機散熱面積（m2）；
　　S1——柴油發電機房出風口面積（m2）；
　　S2——柴油發電機房進風口面積（m2）；
　　7）在寒冷地區應注意進風口、排風口平時對機房溫度的影響，以免機房溫度過低影響機組的起動。風口與室外的連接處可設風門，平時處于關閉狀態，機組運行時能自動開啟；
　　8）柴油發電機房的排煙管必須保溫，保溫層的外表面溫度不應超過60℃；
　　
　　四、結束語
　　柴油發電機設在建筑地下層，雖然提高了建筑物的使用效率，但是由于地下室自然通風條件不良也給設計人員提出了更高的要求，因此對地下柴油發電站的設計應遵循規范的要求，通過計算，經濟合理的選用機房的冷卻通風方式。