发电机房的设计要点

发电机房的设计要点

民用建筑电气设计规范·第四部分·自备应急柴油发电机组·机房设备布置

6.1.3.1机房设备布置应符合机组运行工艺要求，力求紧凑、经济合理、保证安全及便于维护。

6.1.3.2机组布置应符合下列规定：

(1)机组宜横向布置，当受建筑场地限制地时，也可纵向布置。

(2)机房与控制及配电室毗邻布置时，发电机出线端及电缆沟宜布置在靠控制及配电室侧。

(3)机组之间、机组外廓至墙的距离应满足搬运设备、就地操作、维护检修或布置辅助设备的需要，机房内有关尺寸不应小于表6.1.3.2中数值，并见图6.1.3.2。

注：①表中柴油机距排风口百叶窗间距，是根据国产封闭式自循环水冷却方式机组而定，当机组冷却方式与本表不同时，其间距应按实际情况选定。若机组设在地下层，其间距可适当加大。

6.1.3.3当不需设控制室时，控制屏和配电屏宜布置在发电机端或发电机侧，其操作检修通道不应小于下列数值：

(1)屏前距发电机端为2M；

(2)屏前距发电机侧为1.50M。

6.1.3.4辅助设备宜布置在柴油机侧或靠机房侧墙，蓄电池宜靠近所属柴油机。

6.1.3.5机房设置在地下层时，至少应有一侧靠外墙。热风和排烟管道应伸出室外，机房内应有足够的新风进口，气流分布应合理。

6.1.3.6机组热风管设备应符合下列要求：

(1)热风出口宜靠近且正对柴油机散热器；

(2)热风管与柴油机散热器连接处，应采用软接头；

(3)热风出口的面积应为柴油机散热器面积的1.5倍；

(4)热风出口不宜设在主导风向一侧，若有困难时应增设挡风墙；

(5)机组设在地下层，热风管无法平直敷设需拐弯引出时，其热风管弯头不宜超过两处。

6.1.3.7机房进风口设置符合下列要求：

(1)进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧；

(2)进风口面积应大于柴油机散热器面积的1.8倍。

6.1.3.8应合理确定烟道位置，发挥机组效率，减少对建筑物外观的影响和对周围环境的污染。当环境条件要求较高时，宜将烟气处理后排至室外。

6.1.3.9机组排烟管的敷设符合下列要求：

(1)每台柴油机的排烟管应单独引出室外，宜架空敷设，也可敷设在地沟中。排烟管弯头不宜过多，并能自由伸缩。水平敷设的排烟管道宜设0.3%～0.5%地坡度，坡向室外，并在管道最低点装排污阀；

(2)机房内的排烟管采用架空敷设时，室内部分应设隔热保护层，且距地面2M 以下部分隔热层厚度不应小于60MM。当排烟管架空敷设在燃油管下方或沿地沟敷设需穿越燃油管时，还应考虑安全措施；

(3)排烟管较长时，应采用自然补偿段，若无条件，应装设补偿器；

(4)排烟管与柴油机排烟口连接处，应装设弹性波纹管；

(5)排烟管过墙应加保护套，伸出室外沿墙垂直敷设，其管出口端应加防雨帽或切成30～45度的斜角；

(6)非增压柴油机和废气涡轮增压柴油机均应在排烟管装设消音器。两台柴油机不应共用一个消音器。

6.1.3.10机房设计时应采取机组消音及机房隔音综合治理措施，治理后环境噪音不宜超表6.1.3.10所规定的数值。

6.1.3.11机房配电设备选择应符合下列要求：

(1)地下层的柴油发电机组，其控制屏、配电屏及其他电器设备均应选择防潮或防霉型产品；

(2)设置在贮油间的电气设备，应按H——1级火灾危险场所选型。

6.1.3.12机房配电导线选择及敷设应符合下列要求：

(1)机房、贮油间宜按潮湿环境选择电力电缆或绝缘电线；

(2)发电机至配电屏的引出线宜采用铜芯电缆或封闭式母线;

(3)强电控制测量线路、励磁线路应选择铜芯控制电缆或铜芯电线；

(4)控制线路、励磁线路和电力配线宜穿钢管埋地敷设或沿电缆汉敷设；

(5)励磁线与主干线采用钢管配线时，可穿于同一钢管中；

(6)当设电缆沟时，沟内应有排水和排油措施，电缆线路沿沟内敷设可不穿钢

管，电缆线路不宜与水、油管线交叉。

6.1.3.13附属设备的控制方式应符合下列要求：

(1)附属设备电动机的控制方式应与机组控制方式一致；

(2)柴油机冷却水泵宜采用就地控制和随机组运行联动控制；

(3)机组卸油泵宜采用就地控制。高位油箱供油泵宜采用就地控制和用液位信号器进行自动控制。

6.1.3.14在扩建端应备有安装检修场地，否则机组间的通道可适当加宽。

6.1.3.15机房内可不设默默电动起重设备，但应妥善考虑设备吊装、搬运和检修等条件，根据需要留好吊装孔。

在高层建筑中，作为应急电源或备用电源，几乎毫无例外地选择柴油发电机组，这是因柴油发电机组的特点所决定的。本文就高层建筑中柴油发电机组的设置原则、机组选择、机房设计等问题提出一些粗浅的认识。

一、设置原则

在高层建筑供电设计中，首先必须明显什么情况下应设置柴油发电机组，我们先从高层建筑的负荷等级谈起：

①高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明等消防用电，按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)9.1.1条规定，一类高层建筑应安一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。

②按《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)3.1条规定，高层建筑中许多部位的负荷为一级负荷，如一、二级旅馆的宴会厅、娱乐厅、高级客房、厨房，重要办公建筑的客梯电力、主要办公室、会议室照明，大型百货商店的营业厅照明；还有一些部位的负荷为二级负荷，如百货商店的自动扶梯、客梯电力，部、省级办公建筑的主要办公室、会议室照明等。一级负荷中还含有特别重要负荷，如重要的交通枢纽、通讯枢纽以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷。

一级负荷应由两个电源共电。二级负荷当条件允许时也宜由两个回路供电，特别是属于消防用电的二级负荷，应按二级负荷的两个回路要求供电。由此可见，高层建筑对供电的可靠性要求较高，都要求两个电源供电。因此，考虑设置柴油发电机组的原则如下：

①对电网能够提供二个独立电源的高层建筑，按规范已经满足了一、二级负荷的要求，原则上可不设柴油发电机组。但是，对于特别重要的高层建筑(如超高层建筑)，其内部含有特别重要负荷，应考虑一电源系统检修或故障时，另一电源系统又发生故障的严重情况，此时一般应设柴油发电机组做应急电源。

②对于当地电网只能提供一路电源、或取得第二电源有困难或不经济合理的高层建筑，应设柴油发电机组提供第二电源。此时，柴油发电机组是作为备用电源使用，不仅仅是应急用。

③按照我国旅游饭店星极标准，四星级及五星级宾馆应设自备发电系统。以上是设置柴油发电机组的基本原则。值得一提的是，在国内外一些高层建筑中，即使市网供电相当可靠，可以满足规范要求，但也都设置了自备应急发电机组，以便当市网万一中断供电，一方面能保证停电期间消防用电的需要，同时也能使大厦的基本秩序得以维持。

二、柴油发电机组容量的选择(略)

可参阅《民用建筑电气设计数据手册》中国建筑工业出版社P108

三、机组型式选择

1. 起动方式

柴油机在起动时，必须依靠外力驱动曲轴旋转，当达到一定转速时，气缸内的空气被压缩到

一定的压力和温度，使喷进气缸的燃油开始燃烧，柴油机才开始正常地运转起来。柴油机的起动方式有三种，①手摇起动，通过手摇装置把柴油机起动起来；②电动起动：利用电动机作为动力，通过传动机构来驱动曲轴旋转，从而使柴油机起动起来，电起动所用的电源为蓄电池，电压一般为24V；③压缩空气起动，把压缩空气导入柴油机气缸中，利用它的压力来推动活塞，使柴油机曲轴旋转，当达到一定转速时停送空气，而向燃烧室喷入燃油，便可把柴油机起动起来。

当采用自动信号控制起动电动机或控制压缩空气阀，并对润滑系统和冷却系统采取措施后，便可实现机组自起动。

在高层建筑中宜采用电起动方式，避免采用压缩空气起动方式。一类高层建筑中一定要选择带自起动装置的柴油发电机组，一旦市网供电中断，必须在15秒内供电(高规要求30秒)。二类高层建筑中有条件时，也宜采用带自起动装置的机组，有困难时也可采用手动起动装置。

2. 转速

柴油发电机组按转速分高、中、低三类。高速转速≥1000转/分；中速转速在300～1000转/分；低速转速≤300转/分。

在高层建筑中应选用转速1000～1500转/分的高速机组。此种机组具有体积小、重量轻、运行可靠等优点。

3. 冷却方式

柴油机在运行中由于柴油的燃烧产生高温，为保证柴油机受热机件及增压器外壳等部分不受高温的影响，并保证各工作面的润滑，就要在受热部分进行冷却。柴油机冷却不良、机件温度过高时，将会引起一些故障。柴油机机件也不能过度冷却，机件温度太低也会造成不良后果。由此可见，冷却系统的功用是从各受热机件传走部分热量，使机件保持正常的工作温度。柴油机的冷却方式有水冷和风冷两种。水冷方式即用水冷却气缸，风冷方式即用风冷却气缸。水冷机组中一种为封闭式自循环水冷却机组，它是由散热水箱 水泵 柴油机体的水冷腔，再返回到散热水箱，而散热水箱是利用机组上的风扇进行冷却的，另一种为开式循环冷却机组。在高层建筑中，一般情况下应选择闭式水循环冷却的整体机组，此种机组所占面积和空间较小。

4. 励磁系统

励磁系统是发电机的主要组成部分。励磁系统调节的主要任务是维持电压于一定水平、增加输送功率和输送距离、提高系统的动态稳定性等。励磁装置有很多种，高层建筑中一般选择无刷型自动励磁装置。采用此种励磁方式的发电机组特点是：当与自动电压调整装置配套使用时，其静电压调整率可保证在±2.5%以内，这种类型机组能适应各种运行方式，易于实现机组自动化或对发电机组的遥控。

四、机房设计

1. 柴油发电机房的选址

考虑到柴油发电机组的进风、排风、排烟等情况，如果有条件时机房最好设在首层。但是，高层建筑造价昂贵，特别是首层通常用于对外营业，属黄金地带，因此机房一般都设在地下室。由于地下室出入不宜、自然通风条件不良，人机房设计带来一系列不利因素，设计中要注意处理好。机房选址时应注意以下几点：①不应设在四周无外墙的房间，为热风管道和排烟管道导出室外创造条件；②尽量避开建筑物的主入口、正立面等部位，以免排烟、排风对其造成影响；③注意

噪音对环境的影响；④宜靠近建筑物的变电所，这样便于接线，减少电能损耗，也便于运行管理。

2. 通风

柴油发电机房的通风问题是机房设计中要特别注意解决的问题，特别是机房位于地下室时更要处理好，否则会直接影响柴油机发电机组的运行。机组的排风一般应设热风管道有组织地进行，不宜让柴油机散热器把热量散在机房内，再由排风机抽出。机房内要有足够的新风补充。柴油机在运行时，机房的换气量应等于或大于柴油机燃烧所需新风量与维持机房室温所需新风量之和。维持室温所需新风量由下式计算： C= 0.078P T

式中： C——需要的新风量(m3/s)

P——柴油机额定功率(kW)

T——机房温升( °C)。

维持柴油机燃烧所需新风量可向机组厂家索取，若无资料时，可按每千瓦制动功率需要0.1m3/min算(柴油机制动功率按发电机主发电功率千瓦数的1.1倍配备)。柴油发电机房的通风一般采取排风设置热风管道，进风为自然进风的方式。热风管道与柴油机散热器连在一起，其连接处用软接头，热风管道应平直，如果要转弯，转弯半径尽量大而且内部要平滑，出风口尽量靠近且正对散热器热风管理直接伸出管外有困难时可设管中导出。进风口与出风口宜分别布置在机组的两端，以免形成气流短路，影响散热效果。

机房的出风口、进风口的面积应满足下式要求：

S1≥1.5S S2≥1.8S

式中： S——柴油机散热面积；

S1——出风口面积；

S2——进风口面积；

在寒冷地区应注意进风口、排风口平时对机房温度的影响，以免机房温度过低影响机组的起动。风口与室外的连接处可设风门，平时处于关闭状态，机组运行时能自动开启。

3. 排烟

排烟系统的作用是将气缸里的废气排放到室外。排烟系统应尽量减少背压，因为废气阻力的增加将会导致柴油机出力的下降及温升的增加。排烟管敷设方式常用的有二种：①水平架空敷设，优点是转弯少、阻力小，缺点是增加室内散热量，使机房温度升高；②地沟内敷设，优点是室内散热量小，缺点是排烟管转弯多，阻力相对较大。高层建筑中常用的是水平架空敷设。排烟管应单独引出，尽量减少弯头。排烟温度在350～5500C，为防止烫伤和减少辐射热，排烟管宜进行保温处理。排烟噪声在机组总噪声中属最强烈的一种，应设消音器以减少噪音。

4. 基础

基础主要用于支撑柴油发电机组及底座的全部重量，底座位于基础上，机组安装在底座上，底座上一般都采取减震措施。

在高层建筑中一般采用高速柴油发电机组，当机组安装在楼板上即不在最底层时，都注采用重混凝土基础，以免基础过重而增加楼板荷重，设计时需把机组荷栽提供给结构专业。当机组位于建筑物底层时，应按机组要求设置混凝土基础。底角螺丝可预埋，也可以等机组到达后在用电钻打孔安装。

5. 机房接地

柴油发电机房一般应用三种接地：①工作接地：发电机中性点接地；②保护接地：电气设备正常不带电的金属外壳接地；③防静电接地：燃油系统的设备及管道接地。各种接地可与高层建筑的其它接地共用接地装置，即采用联合接地方式。

6. 燃油的存放

机房内需设置3～8小时的日用油箱，其容积可按下式计算：

V=G2γ2 A 2τ

式中： V——日用油箱容积(m 3)；

G——柴油机燃油消耗量(kg/h)，由样本查出；

γ棗燃油重度(kg/m 3)，轻柴油为810～860kg/m 3；

A——油箱充满系数，一般取0.90；

τ棗供油时间，一般取3～8小时。

当机房设在高层建筑内时，日用油箱应设专用房间，用防火墙与柴油发电机隔开。

发电机房的隔声降噪措施

摘要：介绍发电机房噪声的治理措施，效果明显。

关键词：发电机房；隔声降噪；环境保护

一、发电机房噪声源分析

发电机组噪声主要由空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声组成，其中空气动力性噪声包括排气噪声和进气噪声。空气动力性噪声是发电机组噪声组成中主要的成分之一，属于宽频噪声，噪声峰值一般出现在排气周期性基频及其谐波处；燃烧噪声频率较低，分布频率约为250～2000Hz；机械噪声是发电机零部件在相对运动时，相互撞击并激发结构振动所产生的，以活塞撞击、曲轴共振和齿轮机构的振动响应为主，频率较低，基频约31.5Hz。

二、治理原则

1．按照发电机的各项参数并结合实际情况和用户要求设计安装噪声治理装置，保证良好的治理效果。

2．所用材料寿命长，无二次污染，维护简便。

3．噪声治理装置性能达到声学要求标准，并可多次拆装。

4．机房改装后不影响原有设备的正常运行。

三、治理方案

1．治理措施。

根据以上分析，噪声主要集中在发电机上方、进排风口和顶部排烟处。根据噪声源的主要特性和分布频率，拟采用以下治理措施：发电机房加隔声罩；隔声罩进出门洞安装声闸间；机房进、排风口加装进排风消声器；在机房顶部排烟口处安装排烟消声器。

2．改进设计和消声方法。

（1）隔声罩的设计

隔声罩包括吊顶和墙板。为防止钢板在声波的作用下引起共振和“吻合效应”形成隔声低谷而使隔声性能下降，顶板的骨架龙骨分格焊接。吸声吊顶的面板采用冲孔喷塑铝板，内填绝缘、防火吸声布以及高性能吸声材料。吸声墙板采用钢板为隔声面板，内喷阻尼漆，防止声波与墙面撞击。内面板采用冲孔喷塑铝板，内填适当厚度的吸声材料。机房两侧安装隔声门两套。所填吸声材料的吸声系数a≥0.9，并满足防火、防潮及耐腐蚀等需求。吸声吊顶和吸声墙板的各个接缝处采用特殊材料进行密封。可在吸声墙板上安装隔声窗。

（2）声闸间的设计

在隔声门的外侧各安装一套声闸间，并配带一套平开隔声门。声闸间与机房采用搭扣连接，便于拆装。声闸间的结构基本同隔声罩。声闸间与隔声罩组合的隔声量可达25～35dB(A)。

（3）进排风口的消声处理

为保证发电机组所需的进气量和排气量，必须在发电机房上设置进风口，并安装进风消声器，在发电机风扇处安装排风消声器，可采用特制的阻抗型复合式消声器，一般可使排气噪声降低40～60dB(A)，阻抗复合消声器的工作原理是，当排气进入消声器，把总压降分散在若干穿孔的结构上，使压力降至大气压力，进一步在扩张通道内降低流速，经阻隔板结构排向大气，使噪声降低到允许的范围。

消声器的结构及消声片的摆放位置需要根据进、排气的声压级及频率确定。消声片的布置采用错列式，在不增加气流阻力的同时，增加消声效果。为延长消声器的使用寿命，消声器骨架及外壳采用2.5mm厚冷轧板制作，消声片护面板采用1mm厚冲孔镀锌板护面，吸声材料使用无碱憎水吸声布包扎，出风口增设防雨百叶窗。消声器的规格根据发电机组的进、排风量确定。消声器消声量可达25～40dB(A)。

（4）顶部排烟口的消声处理

排烟消声器采用圆筒阻抗复合式消声器，根据排烟口声音的声压级确定内部消声装置的结构及位置，外部采用3mm厚优质冷轧板制作，表面刷调温漆一道及面漆一道。消声器长度为2m，消声量≥30dB(A)。

（5）轴流风机的降噪处理

机房隔声处理之后，闭式水冷发电机组停机时机房内的高温不能及时下降。为了保证发电机组正常运行，发电机房墙壁上需安装一定数量的轴流风机进行通风。轴流风机的风量一方面要满足机房散热要求，另一方面要满足机组运行时的耗气量要求。因此可采用FBT型防爆、防腐、低噪声轴流风机，再配以阻性片式消声器。轴流风机风量及台数根据发电机房所需的进、排风风量进行选择。

（6）机组隔振

发电机组安装前，必须实测附近地面的振动情况，如果振感明显，则先要对发电机组进行隔振处理。

四、降噪材料的选择及岩棉空间吸声体的设计

岩棉空间吸声体是一种组合成型结构材料，形状为扁平的矩形板，其基本结构由包裹在外部的防火饰面布和包裹在内部的支撑骨架及岩棉毡组成。岩棉是一种很好的吸声材料，具有质轻、阻燃、防蛀、热导率低、耐温达300～400℃、耐腐蚀、化学稳定性强、吸声性能好等特点。

1．岩棉空间吸声体应用原理。

噪声在一个相对封闭的站房内，而站房内墙为反射性能很强的水泥墙面、顶棚和水泥地面。设备发出的噪声在这些物体表面多次反射的结果，使室内的噪声级提高。

对于一个需要吸声的建筑物内部，它的声学状况不仅取决于所有材料吸声系数大小，而且还与吸声材料的面积直接有关，因此，引出了吸声量的概念，它是

吸声系数a与材料面积S的乘积，用A来表示。由此可见，采用吸声系数高的材料，就可以用尽量少的材料来达到预定的声学要求，降低造价。

由于两面吸声作用，岩棉空间吸声体的系数往往大于1，尤其以中高频吸声效率提高更为显著，因此，常能以数量不多的岩棉空间吸声体达到通常整片满铺吸声材料的声学效果。当然，由于声学现象很复杂，因此岩棉空间吸声体的吸声系数并不是简单的单面吸声系数的两倍。

岩棉空间吸声体的制作和安装都很方便，特别适合于已建成而存在声学缺陷的建筑物，如厅堂音质混浊不清或工厂车间中噪声过高而又无法隔绝时。岩棉空间吸声体的重要作用之一是降低室内的混响噪声。

2．岩棉空间吸声体设计原则。

岩棉空间吸声体采用不同的布置方法和组合方式，其吸声性能有较大差异，其中平板型和竖板型两类标准组合方式吸声效果较好。

（1）吸声特性的选择

选择岩棉空间吸声体先要考虑其各频带的吸声特性。岩棉空间吸声体的特点是中高频吸声系数很高，一般在0.8左右，而低频吸声系数较低，一般在0.2左右。吊高在室内净高的1/7～1/5时，岩棉空间吸声体的中低频吸声性能比较好，符合宽频带吸声体的设计要求。

（2）悬挂率

悬挂率为40%～50%时就可以达到吸声材料满铺平顶的声学效果，因此工程设计中悬挂率最好在此范围内。

（3）面层的使用

在不同场合，岩棉空间吸声体应采用不同的面层。试验表明，钢板网、铝板网、农用透气薄膜、玻璃纤维薄毡、装饰布等饰面对岩棉板本身的吸声性能影响不大。但是，油漆、较厚的塑料薄膜、密实的装饰布都对吸声体的吸声性能有显著的影响，应避免采用。同时应避免使用低穿孔率面板。