西安市住宅建筑設計研究院   李 嶸

    下列工程內部應設置柴油電站：救護站、防空專業隊工程、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。當發電機總容量不大于120kW時宜設置移動電站；當發電機總容量大于120kW時宜設置固定電站，當條件受到限制時，可設置2個或多個移動電站；移動電站內宜設置1~2臺柴油發電機組，但總容量不得大于120kW。移動電站應設有發電機房、儲油間、進風、排風、排煙等設施。移動電站為染毒區。移動電站與主體清潔區連通時，應設置防毒通道。

 

    1.1柴油發電機房的通風設計

    1.1.1柴油發電機房通風的主要任務有下列三個方面

    ⑴提供柴油機燃燒所需要的空氣量；

    柴油機燃燒空氣量應根據機組實際參數經計算確定，當缺少機組相關的計算參數時，可按柴油機額定功率，取經驗數據7m³/(kW·h)計算。

    ⑵滿足排除發電機房內有害氣體的需要；

    排除發電機房內有害氣體的通風量可按柴油機額定功率，取經驗數據20 m³/(kW.h)計算。

    ⑶排除發電機房內余熱，滿足機房冷卻降溫的需要。

    排除機房內余熱的通風量可按下式計算：

    式中：Lyu — 排除機房內余熱所需通風量（m³/h）

            Qyu — 機房內余熱量(kW)

             t_n — 機房排風溫度（℃）

             t_W — 夏季通風室外計算溫度（℃）

             c — 空氣比熱容，1.01kJ/(kg·℃)

             ρ— 空氣密度(kg/ m³）

    柴油發電機房內的余熱量Qyu包括柴油機的散熱量Q1、發電機的散熱量Q2和發電機排煙管道的散熱量Q3。

    柴油機散熱量Q₁的計算：Q₁=η₁qN_eB/3600    (kW)

    式中：η₁— 柴油機工作時向周圍空氣散熱的熱量系數（%），見表1；

             q — 柴油機燃料熱值，可取q=41870kJ/kg；

             N_e — 柴油機額定功率(kW) ；

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

表1  柴油機工作時的散熱量系數η₁值

柴油機額定功率Ne		散熱系數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

    發電機工作時的散熱量Q₂的計算：Q₂=P(1-η₂)/η₂   (kW)

    式中：P — 發電機額定輸出功率(kW) ；

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

    柴油發電機排煙管散熱量Q₃的計算：Q₃=L*q_e    (kW)

                                

    式中：L — 排煙管在機房內架空敷設的長度(m)；

            q_e — 排煙管單位長度散熱量（(kW/m)；

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

             t_n — 排煙管周圍空氣溫度，即機房內溫度。可取t_n=35℃；

             λ — 排煙管保溫材料導熱系數[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[W∕(m²·℃) ]。對架空敷設于機房內的排煙管，可取α=8.141 W∕(m²·℃)。

    排煙管保溫層外表面溫度不應大于60℃。按上式計算出q_e值后，應按下式對保溫層表面溫度進行校核計算：

    式中：t₂ — 排煙管保溫層外表面溫度（℃），一般不應大于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計技術措施—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柴油發電機房通風量的計算

    要根據機房和柴油機的冷卻方式，考慮柴油機燃燒空氣量、排除機房有害氣體空氣量和排除機房內余熱空氣量等多方面因素來確定。

    1.1.2 1 柴油發電機房內空氣的冷卻方式：主要有風冷和水冷兩種方式。

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

    2.水冷式柴油發電機房：就是用水作冷媒，通過表面式或淋水式冷卻器與空氣進行熱交換來實現對機房內空氣的降溫。這種方式適用于在水源比較豐富，夏季進風溫度偏高的地區。

    1.1.2.2 柴油機冷卻系統：包括水冷系統和風冷系統。

    1.水冷系統：又稱為冷卻水開式循環系統。即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。

    2.風冷系統：又稱為冷卻水閉式循環系統。即采用機頭自帶風冷散熱器將柴油機的熱量散發到空氣中。其工作原理是:采用表面式風冷散熱器，冷卻水冷卻柴油機后，進入柴油機前端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。一般，應通過管道把風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。

 

柴油機機頭散熱器的散熱量Q₄的計算：Q₄=εqNeB/3600   (kW)

式中：ε— 風冷散熱器的散熱量占燃料發熱量的百分比，柴油機滿負荷時為25~30%，一般可取30%；

         q — 柴油機燃料熱值，可取q=41870kJ/kg;

         Ne— 柴油機額定功率(kW)；

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

 

    1.1.2.3 柴油發電機組容量不大于120 kW的移動式柴油電站，發電機房的冷卻和柴油機的冷卻都宜采用風冷方式。此時，柴油發電機房的進風量應分別考慮機頭散熱器排風量和排除機房余熱進風量的大小。如果機頭散熱器排風量大于排除機房余熱進風量，這時機房進風量應按機頭散熱量排風量計算，否則按排除機房余熱量計算。機房的排風量為進風量與燃燒空氣量的差值，同時考慮排風附加系10%~20%。

 

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

120 kW移動式電站通風量估算表

    注：表中室內溫度指機房內溫度，可取35℃；室外溫度按當地夏季通風室外計算溫度選取。

    1.2 柴油機的排煙系統設計

    1.柴油機排煙口與排煙管應柔性連接，柔性接頭應采用耐高溫材料制成，一般可采用不銹鋼的波紋軟管，并應帶有法蘭。當連接兩臺或兩臺以上柴油發電機組時，排煙支管上應設置耐高溫單向閥門。

 

    2.排煙管的室內部分，應作隔熱處理，其表面溫度不應超過60℃。

 

    1.3移動柴油電站與專業隊隊員掩蔽部或人員掩蔽所等防空地下室設連通口時，應設防毒通道和濾毒通風時的超壓排風設施。在防毒通道與主體側設自動排氣活門，在防毒通道與移動電站側設手動密閉閥門。按保證最小防毒通道換氣次數計算超壓排風量和選擇排風設施型號。

 

    1.4其他注意事項：

    柴油電站的儲油間應通風換氣，其排風管可接入電站排風系統，此時排風機宜選用防爆型風機。儲油間排風換氣次數不應小于每小時5次。儲油間的排風管應設置70℃關閉的防火閥。

 

    柴油機進風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柴油機設計的移動電站通風系統原理示意圖

    工程設計人員在進行防空地下室移動電站的通風設計時，可按以上步驟首先確定柴油發電機房的進排風量，選擇合適的送排風機，計算送排風口大小；按柴油機排煙系統設計要求設計排煙管道；按儲油間通風換氣要求設計儲油間送排風管道及風口；按防毒通道考慮濾毒通風超壓換氣的要求設計自動排氣活門及手動密閉閥。以《人民防空地下室設計規范》(GB50038-2005)及《人民防空工程設計防火規范》（GB50098-2009）為依據，參考相關國家標準圖集，進行正確的通風計算和選型，最終做出合理、經濟的設計方案。

 

    1.國家標準《人民防空地下室設計規范》(GB50038-2005) .

    2.防空地下室設計手冊—暖通、給水排水、電氣分冊，中國建筑標準設計研究院編.

    3.全國民用建筑工程設計技術措施--防空地下室（2009年版），住房和城鄉建設部工程質量安全監管司、國家人民防空辦公室、中國建筑標準設計研究院編.