康明斯客户服务热线
13600443583对某战时设置人防固定柴油电站,通过余热量及送排风量的理论计算,给出了设置风冷冷却的可行性。风冷冷却极大地减小人防固定电站占地面积,减小初投资,由此为类似的工程设计供应参考。
具有防护功能的人防柴油柴发机房(以下简称人防电站)在战时外部电源遭破坏时能供应可靠的不间断电源,供战时应急照明、通信和警报装备使用。人防电站可分为移动发电站和固定电站。移动发电机组内发电机总容量一般不超过120kW。总功率超过120kW的电站应采用固定电站。人防电站的冷却降温是战时发电机能否正常运行的至关重要条件。常规电站的冷却装置有水冷和风冷两种方式[1-2]。水冷冷却是利用可靠的内部深井或机房内水库水做冷源,通过冷却器减少机房及降噪型发电机头温度,这种方式设置的进排风量小,但受水源影响,水库占地面积大,冷却装置多,用水量、排水量大。而风冷冷却是以工程外部空气作为电站冷却冷源,这种方式设置简单,占地面积小,不受水源和水温影响,但通风量大,受外部环境温度影响大。
在国家建筑标准设计图集中,发电机功率不超过120kW的人防移动发电机方舱推荐的是风冷冷却方式,2台发电机容量200kW的人防固定电站介绍的是风冷与水冷相结合冷却方式,对于固定电站设置风冷冷却方式的设计未列出。从图集中可见,与风冷电站相比,水冷或风冷水冷相结合的电站设置相对复杂得多[3-4]。有文献提出应该出台相应的风冷固定电站设计,然而目前固定电站设置风冷冷却的设计参考几乎没有[5]。
如果能控制通风量在合理的范围内,固定电站的风冷冷却不失为一种大概易行的实用性设计。本文通过一个工程案例设计,提出了设置2台发电功率120kW的人防固定电站设置风冷冷却的可行性,此处列出来希望对类似的工程设计有所帮助。
工程位于浙江台州玉环市,地下一层建筑面积21144m2;地上有一座16层的五星级酒店及一座4层的购物中心,酒店建筑面积约47174m2,商场建筑面积约29000m2。地下人防建筑面积7815m2,为乙类人防工程,抗力级别为核6级常6级,防化级别为丙级。划分为六个二等人员掩蔽所、一个人防物资库及一个人防固定电站,电站内设有2台发电功率为120kW的移动式静音发电机。
柴油移动式发电机房的冷却包括两部分:移动式发电机机头的冷却与机房内空气的降温。机房内空气降温所涉及的余热量包括撬装发电机、发电机和排烟管向机房内空气的散热量[1-2]。
移动式发电机机头散热可采用水冷和风冷两种方式。安静型发电机水冷系统又称为户外型静音发电机的水箱宝开式循环系统,储水库的防冻液通过混合水池进入降噪型发电机,吸收集装箱发电机热量后,一部分水排掉,一部分重新回到水库和冷水混合或者经冷却塔降温后再进入安静型发电机。方舱式静音发电机的风冷装置又称低噪声发电机的防锈水闭式循环装置,低噪音柴油发电机的热量由机头自带风冷散热器冷却闭式循环水将热量散发到空气中。
机房内空气冷却一般常载的也是水冷和风冷两种方式。风冷式机房是通过引入室外过低温度空气来对机房内空气进行降温。一般状况下机头散热器的排风通过管道直接排出工程外,考虑到机头风扇压头不足,很多状况下将通过接入机房排风系统排出工程外,机头散热器的排风来自机房,机房空气来源是室外引入的新风。水冷式机房是用水作冷媒,通过表面式或淋水式冷却器与机房内空气进行热交换来实现对机房内空气的降温。水冷式柴油柴发机房的进风装置除为静音发电机提供燃烧空气外,主要功用为解除发电机房内的有害气体,同时也可吸收部分机房余热量。
如图1所示,为设置2台单机发电容量120kW拖车式发电机的人防固定电站,其中方舱式静音发电机机头排风接入机房排风管统一经过扩散室排出室外。本文对机房及带隔音罩发电机头余热量、机房送排风量进行了详细理论计算,并校核了机房及排风装置实际温度,综述了设置2台单机发电容量为120kW发电机的人防固定柴油电站设置风冷冷却装置的可行性。与常规的水冷冷却电站相比,节约了占地面积,没有水冷电站所需的深井、水库、混水池及水泵房等设置,电气、给排水及通风系统设计都大大简化。
人员间接操作油机房室内温度可按≤40℃设计[2-3],台州气象台站(玉环)的热天通风室外计算温度为28.9℃[6],则油机房室内外温差为11.1℃,储油间建筑面积为15m2,体积为54m3,考虑储油间换气次数不小于5次/h。
实际上,查询某品牌发电机样本,单台120kW容量的方舱式静音发电机机头散热器的排风量为12600m3/h,则实际排风量可按下式计算:
可见Q″远大于Q4,甚至大于Q′,表示撬装发电机机头散热器的排风不仅能带走机头散热,甚至同时将整个机房余热量完全带出工程外都没有问题,此处只要机头排风直接排出工程外而不排在机房内,这一点在技术举措[2]或其他文献[7,8]的有关计算中都没有讨论或探讨不具体。
由上述计算方案,通过机房实际排风量及机房温度和散热量经过几次试算,最终可得到机房内温度约为36.6℃,机头散热器排风温度为57.7℃,完全能满足设计要求。
采用风冷方式的电站总排风量应同时能满足机房内空气降温以及撬装发电机机头散热,本例中实际机头散热排风量L2′大于机房余热排风量Lyu,且机头散热的排风同时满足了带走机头散热及机房余热,故而电站冷却排风量取机头散热排风量,即Lp′=L2′=25200m3/h。
人防电站设置的排风除解决机房内余热及室外型静音发电机机头散热外,还应该考虑解除储油、油泵间的废气,电站总排风量Lp计算如下:
隔音箱发电机燃烧空气量可根据机组实际参数计算确定,当缺少相关计算参数时,可按撬装发电机额定容量,取经验数据7m3/(kW·h)计算[2],则燃烧空气量:
对于设置2台120kW发电功率的人防固定电站,本文讨论了风冷冷却的可行性,与国家标准图集相辅相成,提出了一种简单又经济的实用性设计。当进、排风量不超过29000m3/h时,固定电站的通风设计只需要在扩散室与通风竖井间设置2个HK800的防爆波活门即可满足战时通气量需求,与移动电站设置几乎相同,与水冷电站相比,没有庞大的冷却液库与水泵房设置,不需要打深井取水,也不需要排废水,节约了相当大的占地面积;同时风冷系统的设置也简化了通风与给排水专业的装备、管路装置,因而也极大地减轻了初投资。