摘要：為了使暖通專業(yè)更好地滿足柴油發(fā)電機(jī)房的使用要求，從其具體使用特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。提出在進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)房的暖通專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)兼顧其出現(xiàn)備用工況、使用工況、事故工況時(shí)的發(fā)電機(jī)房環(huán)境要求。另外，由于柴油發(fā)電機(jī)房出現(xiàn)工況的不同，室內(nèi)通風(fēng)量會(huì)相差懸殊，因此，柴油發(fā)電機(jī)房不必進(jìn)行火災(zāi)工況下的排煙設(shè)計(jì)。

一、柴油發(fā)電機(jī)房的復(fù)雜性與特殊性

      在我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房的設(shè)計(jì)要求尚缺乏系統(tǒng)、明確規(guī)定的前提下，暖通專業(yè)該關(guān)心哪些設(shè)計(jì)要點(diǎn)？施工圖設(shè)計(jì)審查與司法鑒定實(shí)踐表明，即使對(duì)于同一地域的同等規(guī)模的柴油發(fā)電機(jī)房，設(shè)計(jì)內(nèi)容常常因設(shè)計(jì)師對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范條文解讀的不同而變化。為了使暖通專業(yè)更好地服務(wù)于柴油發(fā)電機(jī)房的使用要求，本文從其使用特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的探討，以期于同行有所裨益。

      就建筑工程設(shè)計(jì)中所遇到的情況而言，柴油發(fā)電機(jī)組常常是作為應(yīng)急或備用電源配備的，因?yàn)楦鶕?jù)文獻(xiàn)JGJ 16－2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“JGJ 16”）[1]第3.2.9條規(guī)定“對(duì)于一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，……”。而對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，供電設(shè)計(jì)必須滿足JGJ 16第3.2.8條（強(qiáng)制性條文）規(guī)定，即“一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。”但即便如此，由于建筑物所在地區(qū)大電力網(wǎng)是并網(wǎng)的，所以，無(wú)論從市政電網(wǎng)取幾路電源進(jìn)線，也無(wú)法得到嚴(yán)格意義上的兩個(gè)獨(dú)立電源。因此，電力網(wǎng)的各種故障，均可能引起建筑物全部電源進(jìn)線同時(shí)失去電源，從而造成停電事故。而柴油發(fā)電機(jī)與市政電網(wǎng)在電氣上是完全獨(dú)立的電源，不與市政電源同時(shí)并列運(yùn)行，所以實(shí)際工程中柴油發(fā)電機(jī)既可以用作一級(jí)負(fù)荷的第二回路電源（即備用電源），也可以用作一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的應(yīng)急電源。既然是應(yīng)急使用或備用，所以大多數(shù)時(shí)間內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)是不運(yùn)行的，即處于備用狀態(tài)。

      所以，在進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)房的暖通設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮柴油發(fā)電機(jī)使用工況又要考慮其備用工況下的發(fā)電機(jī)房環(huán)境要求，同時(shí)還要考慮發(fā)電機(jī)房出現(xiàn)事故條件下的技術(shù)措施。這就是暖通專業(yè)設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意的復(fù)雜性與特殊性。

二、柴油發(fā)電機(jī)房的室內(nèi)環(huán)境條件

1、室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度

      關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)房的室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度，JGJ 16做了兩條規(guī)定。

（1）即第6.1.13條第2款第3項(xiàng)以表格的形式對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房的室內(nèi)溫濕度作了建議性的規(guī)定，部分數(shù)據(jù)如表1所示。表1中的溫濕度要求兼顧了柴油發(fā)電機(jī)組的使用工況和備用工況，但是，實(shí)際操作中要真正滿足表1中的要求，在我國(guó)目前的投入規(guī)模下，實(shí)現(xiàn)起來(lái)仍具有一定的難度。例如，對(duì)于我國(guó)嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)（如哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、呼和浩特、烏魯木齊、蘭州、銀川、拉薩、太原、北京），在冬季室外設(shè)計(jì)條件下要同時(shí)保證發(fā)電機(jī)房室內(nèi)溫度15℃，相對(duì)濕度30%是困難的，正因?yàn)槿绱耍?/span>JGJ 16在作此項(xiàng)規(guī)定時(shí)采用了“宜”的程度措辭。

表1    發(fā)電機(jī)房溫濕度要求

（2）即第6.1.13條第2款第4項(xiàng)規(guī)定安裝自啟動(dòng)機(jī)組的發(fā)電機(jī)房，應(yīng)滿足自啟動(dòng)溫度的要求。一旦建筑內(nèi)發(fā)生火警，消防水泵應(yīng)在火警后30 s內(nèi)啟動(dòng)，所以，處于備用狀態(tài)下柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)能快速自動(dòng)啟動(dòng)。各廠家提供的產(chǎn)品樣本資料均顯示，10 s內(nèi)啟動(dòng)的較低溫度要求為10℃。所以，對(duì)于安裝自啟動(dòng)機(jī)組的發(fā)電機(jī)房，冬季室內(nèi)較低溫度應(yīng)保證10℃或以上。

2、通風(fēng)要求

      柴油發(fā)電機(jī)房通風(fēng)的目的有二，其一是為柴油的燃燒提供充足的氧氣；其二是需要排除柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)散發(fā)至室內(nèi)的熱量。對(duì)于常見(jiàn)的風(fēng)冷柴油發(fā)電機(jī)組而言，隨機(jī)組配備的風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量足以同時(shí)滿足柴油機(jī)燃燒和散熱之用，所以，在柴油發(fā)電機(jī)投入使用的情況下，僅使用機(jī)組自帶風(fēng)機(jī)便可以滿足要求。關(guān)鍵是進(jìn)排風(fēng)口的開(kāi)口面積應(yīng)滿足柴油發(fā)電機(jī)組樣本中的規(guī)定。

      通過(guò)對(duì)五種主要品牌（A-康明斯、B-帕金斯，C-沃爾沃、D-卡特彼勒和E-科勒）柴油發(fā)電機(jī)組（轉(zhuǎn)速1 50 0 rpm）樣本數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是機(jī)組的燃燒空氣量還是冷卻排風(fēng)量均變化較大，如圖1和圖2所示。

      由圖1可見(jiàn)，當(dāng)額定發(fā)電功率在22 kW～216 kW之間時(shí)，單位功率的燃燒風(fēng)量為（3～6.5）m3/（kW·h）。

圖1  燃燒風(fēng)量與柴油發(fā)電機(jī)組功率關(guān)系

      而圖2則顯示，在此范圍內(nèi)的額定發(fā)電功率之間，單位功率的冷卻風(fēng)量在（54～372）m3/（kW·h）之間變化。由于風(fēng)量隨機(jī)組額定發(fā)電功率、品牌的不同而變化，所以，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要事先獲得詳細(xì)的產(chǎn)品樣本資料，并對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先確認(rèn)。柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，其散熱量來(lái)自以下三部分，即柴油機(jī)活塞汽缸、發(fā)電機(jī)導(dǎo)線繞組與排煙管。

圖2  冷卻風(fēng)量與柴油發(fā)電機(jī)組功率關(guān)系

三、柴油發(fā)電機(jī)房的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、備用工況

      嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)應(yīng)設(shè)供暖設(shè)施，使室內(nèi)溫度保持在10℃或15℃以上，同時(shí)，還要考慮必要的通風(fēng)換氣，在自然通風(fēng)不能滿足要求的條件下，可以按照（1～2）次/h換氣次數(shù)計(jì)算機(jī)械通風(fēng)量。對(duì)于夏熱冬冷與夏熱冬暖地區(qū)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)在地下層時(shí)，還應(yīng)對(duì)夏季通風(fēng)時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)結(jié)露進(jìn)行驗(yàn)算。

2、使用工況

（1）嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)

① 柴油發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)口宜設(shè)電動(dòng)風(fēng)閥。為了保證柴油發(fā)電機(jī)組投入使用時(shí)，室內(nèi)具有足夠的通風(fēng)量，進(jìn)風(fēng)口的開(kāi)口面積一般較大，對(duì)于嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)，如果不設(shè)風(fēng)閥，則備用工況下室內(nèi)供暖負(fù)荷會(huì)太大，不利于維持穩(wěn)定的室溫，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的快速啟動(dòng)也十分不利，所以，宜在進(jìn)風(fēng)口上設(shè)置電動(dòng)風(fēng)閥，而且該電動(dòng)風(fēng)閥屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)設(shè)雙路供電。

② 柴油發(fā)電機(jī)排風(fēng)管上宜設(shè)旁通電動(dòng)風(fēng)閥。對(duì)于供暖地區(qū)（尤其是嚴(yán)寒地區(qū)，例如哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、呼和浩特、烏魯木齊等）的冬季，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)投入使用時(shí)，會(huì)造成室內(nèi)溫度急劇下降，室內(nèi)溫度會(huì)低于0℃，為了改善發(fā)電機(jī)組的工作壞境，應(yīng)將發(fā)電機(jī)組周?chē)臏囟瓤刂圃?/span>10℃以上，當(dāng)室內(nèi)溫度低于10℃時(shí)，則應(yīng)開(kāi)啟機(jī)組排風(fēng)管上的電動(dòng)風(fēng)閥，讓一部分熱氣旁通至室內(nèi)，與室外低溫的新風(fēng)混合。這樣既有利于柴油發(fā)電機(jī)組使用壽命的提高，又可以提高機(jī)組的熱效率，從而節(jié)能。

（2）夏熱冬冷與夏熱冬暖地區(qū)

      對(duì)于風(fēng)冷柴油發(fā)電機(jī)組，機(jī)組本身所配備的風(fēng)機(jī)風(fēng)量一般情況下均足以滿足其燃燒和排熱的需求，但是，對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)（例如武漢、杭州、南昌、長(zhǎng)沙）和夏熱冬暖地區(qū)（例如福建、海口、廣州）應(yīng)對(duì)夏季工況進(jìn)行驗(yàn)算，以保證柴油發(fā)電機(jī)房在柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行的情況下，室內(nèi)溫度不超過(guò)37℃。為了減少室溫超標(biāo)的可能性，在設(shè)計(jì)排煙管保溫層厚度時(shí)，應(yīng)按保溫后排煙管的壁面溫度不超過(guò)60℃計(jì)算。

3、火災(zāi)工況

      柴油發(fā)電機(jī)房的火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)尚沒(méi)有定論。文獻(xiàn)GB 50 0 41－20 0 8《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“GB 50 0 41”）第13.1.1條將以煤、重油、柴油或燃?xì)鉃槿剂系腻仩t間規(guī)定為丁類生產(chǎn)廠房，若照此規(guī)定，則可以將柴油發(fā)電機(jī)房也歸入丁類生產(chǎn)廠房的類別，故此，根據(jù)文獻(xiàn)GB 50 016－2 014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“GB 50 016”）第8.5.2條和第8.5.4條，對(duì)于自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)房則不必設(shè)置排煙設(shè)施。

      但是，若從另一個(gè)角度來(lái)分析，結(jié)果又會(huì)不一樣。由于柴油發(fā)電機(jī)使用的液體燃料均為閉口閃點(diǎn)在45℃以上（國(guó)產(chǎn)柴油的閉口閃點(diǎn)大多為60℃~90℃)的輕柴油（即5號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)、-35號(hào)和-50號(hào)），機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油的閉口閃點(diǎn)為195℃~210℃，均屬于可燃品。根據(jù)GB 50016第3.1.1條表3.1.1，柴油發(fā)電機(jī)房又應(yīng)該屬于丙類生產(chǎn)廠房。根據(jù)GB 50016第8.5.2條和第8.5.4條，對(duì)于自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)房又宜設(shè)置排煙設(shè)施。

      實(shí)際上，平時(shí)柴油發(fā)電機(jī)內(nèi)燃油存量極為有限，工作時(shí)的燃料是依靠隨機(jī)配備的燃油泵連續(xù)供應(yīng)的，即使對(duì)于發(fā)電功率200 kW的機(jī)組其機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的潤(rùn)滑機(jī)油也不足30 L，況且，這些儲(chǔ)油部位平時(shí)均是封閉的，所以，綜合分析可知，柴油發(fā)電機(jī)房的火災(zāi)危險(xiǎn)性不大。而且，按照GB 50016的規(guī)定，柴油發(fā)電機(jī)房還設(shè)有消防系統(tǒng)。此外，因?yàn)榕艧熛到y(tǒng)是為保護(hù)人員撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)立的，既然柴油發(fā)電機(jī)房室內(nèi)一般無(wú)人，即使有人，也是工作人員，而工作人員對(duì)環(huán)境熟悉，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)逃離著火現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有疑義，所以，本文認(rèn)為在暖通設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)須考慮柴油發(fā)電機(jī)房火災(zāi)工況下的排煙，以便節(jié)省投資。

4、事故工況

      按照GB 50736－2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“GB 50736”）[4]關(guān)于“事故通風(fēng)不包括火災(zāi)通風(fēng)”的約定，柴油發(fā)電機(jī)房的事故來(lái)源主要有兩個(gè)方面，其一，輕柴油逸散可能導(dǎo)致的爆炸危險(xiǎn)；其二，鉛酸蓄電池電解液外溢可能導(dǎo)致的爆炸危險(xiǎn)。

      輕柴油暴露在大氣中會(huì)出現(xiàn)逸散，當(dāng)空氣中的柴油油氣體積濃度達(dá)到一定比例時(shí)，遇明火會(huì)爆炸。但對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)房，日用油箱屬于另室設(shè)置，彼此采用防火墻或防火門(mén)隔斷，平時(shí)機(jī)內(nèi)燃油存量極為有限，且是封閉系統(tǒng)；況且輕柴油的閉口閃點(diǎn)溫度高，而室內(nèi)用電設(shè)備又均為防爆型；再加上備用時(shí)柴油發(fā)電機(jī)房能保持（1～2）次/h的換氣通風(fēng)；所以，柴油發(fā)電機(jī)房不存在因輕柴油逸散可能導(dǎo)致的爆炸危險(xiǎn)。

      鉛酸蓄電池作為自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源應(yīng)用很廣，鉛酸蓄電池在備用充電過(guò)程中，由于電路問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致其發(fā)熱變形，電解液外溢，同時(shí)產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，遇明火或電氣火花爆炸。根據(jù)GB 50736第6.3.9條第1款，對(duì)可能突然放散大量有害氣體或有爆炸危險(xiǎn)氣體的場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)。

      綜上，柴油發(fā)電機(jī)房應(yīng)考慮事故通風(fēng)設(shè)計(jì)。

總結(jié)：

      鑒于柴油發(fā)電機(jī)在提升建筑安全性能方面的作用越來(lái)越重要，所以，在進(jìn)行暖通專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)統(tǒng)籌兼顧出現(xiàn)備用、使用、事故工況下的發(fā)電機(jī)房環(huán)境要求，不可偏廢。同時(shí)也應(yīng)該看到因柴油發(fā)電機(jī)房在保有過(guò)程中出現(xiàn)的工況不同，室內(nèi)通風(fēng)量將相差懸殊，因此需要從安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的角度精心設(shè)計(jì)，而且柴油發(fā)電機(jī)房不必進(jìn)行火災(zāi)工況下的排煙設(shè)計(jì)。