高層建筑造價昂貴,特別是首層通常用于對外營業(yè),屬黃金地帶,因此,機(jī)房一般都設(shè)在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良,給機(jī)房設(shè)計帶來一系列不利因素,本文就高層建筑中在地下室安裝柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置原則、機(jī)組選擇、機(jī)房設(shè)計等問題提出一些粗淺的認(rèn)識。
1 設(shè)置原則
在高層建筑供電設(shè)計中,首先必須明確什么情況下應(yīng)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,我們先從高層建筑的負(fù)荷等級談起。
(1)高層建筑中的消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、應(yīng)急照明等消防用電,按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB5004595)9.1.1條規(guī)定,一類高層建筑應(yīng)按一級負(fù)荷要求供電,二類高層建筑應(yīng)按二級負(fù)荷要求供電。
。2)按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JBJ/T1692)3.1條規(guī)定,高層建筑中許多部位的負(fù)荷為一級負(fù)荷,如,一、二級旅館的宴會廳、娛樂廳、高級客房、廚房,重要辦公建筑的客梯電力、主要辦公室、會議室照明,大型百貨商店的營業(yè)廳照明;一級負(fù)荷中還含有特別重要負(fù)荷,如,重要的交通樞紐、通訊樞紐以及經(jīng)常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等為一級負(fù)荷。還有一些部位的負(fù)荷為二級負(fù)荷,如,百貨商店的自動扶梯、客梯電力,部、省級辦公建筑的主要辦公室、會議室照明等。一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電;二級負(fù)荷當(dāng)條件允許時也宜由兩個回路供電,特別是屬于消防用電的二級負(fù)荷,應(yīng)按二級負(fù)荷的兩個回路要求供電。由此可見,高層建筑對供電的可靠性要求較高,考慮設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組的原則如下。
1.1對電網(wǎng)能夠提供二個獨(dú)立電源的高層建筑,按規(guī)范已經(jīng)滿足了一、二級負(fù)荷的要求,原則上可不設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。但是,對于特別重要的高層建筑(如,超高層建筑),其內(nèi)部含有特別重要負(fù)荷,應(yīng)考慮其一電源系統(tǒng)檢修或故障時,另一電源系統(tǒng)又發(fā)生故障的嚴(yán)重情況,此時,一般應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。
1.2對于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)只能提供一路電源;或取得第二電源有困難或不經(jīng)濟(jì)合理的高層建筑,應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組提供第二電源。此時,柴油發(fā)電機(jī)組是作為備用電源使用,不僅僅是應(yīng)急用。
1.3按照我國旅游飯店星級標(biāo)準(zhǔn),四星級及五星級賓館應(yīng)設(shè)自備發(fā)電系統(tǒng)。以上是設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組的基本原則。值得一提的是,在國內(nèi)外一些高層建筑中,即使市網(wǎng)供電相當(dāng)可靠,可以滿足規(guī)范要求,但也都設(shè)置了自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組,以便當(dāng)市網(wǎng)萬一中斷供電,一方面能保證停電期間消防用電的需要,同時也能使大廈的基本秩序得以維持。
2 機(jī)組型式選擇
。1)啟動方式
柴油機(jī)在啟動時,必須依靠外力驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn),當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時,氣缸內(nèi)的空氣被壓縮到一定的壓力和溫度時,噴進(jìn)氣缸的燃油開始燃燒,柴油機(jī)才開始正常地運(yùn)轉(zhuǎn)起來。柴油機(jī)的啟動方式有三種:
①手搖啟動,通過手搖裝置把柴油機(jī)啟動起來;
、陔妱訂樱秒妱訖C(jī)作為動力,通過傳動機(jī)構(gòu)來驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn),從而使柴油機(jī)啟動起來,電啟動所用的電源為蓄電池,電壓一般為24v;
、蹓嚎s空氣啟動,把壓縮空氣導(dǎo)入柴油機(jī)氣缸中,利用它的壓力來推動活塞,使柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn),當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時停送空氣,而向燃燒室噴入燃油,便可把柴油機(jī)啟動起來。
當(dāng)采用自動信號控制啟動電動機(jī)或控制壓縮空氣閥,并對潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)采取措施后,便可實(shí)現(xiàn)機(jī)組自啟動。在高層建筑中宜采用電啟動方式,避免采用壓縮空氣啟動方式。一類高層建筑中一定要選擇帶自啟動裝置的柴油發(fā)電機(jī)組,一旦市網(wǎng)供電中斷,必須在15s內(nèi)供電(《高建規(guī)范》要求30s)。二類高層建筑中有條件時,也宜采用帶自啟動裝置的機(jī)組,有困難時也可采用手動啟動裝置。
(2)轉(zhuǎn)速
柴油發(fā)電機(jī)組按轉(zhuǎn)速分高、中、低三類。高速轉(zhuǎn)速≥1000r/min;中速轉(zhuǎn)速在300~1000r/min;低速轉(zhuǎn)速≤300r/min。在高層建筑中應(yīng)選用轉(zhuǎn)速1000~1500r/min的高速機(jī)組。此種機(jī)組具有體積小、重量輕、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。
。3)冷卻方式
柴油機(jī)在運(yùn)行中由于柴油的燃燒產(chǎn)生高溫,為保證柴油機(jī)受熱機(jī)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,要在受熱部分進(jìn)行冷卻。柴油機(jī)冷卻不良、機(jī)件溫度過高時,將會引起一些故障。柴油機(jī)機(jī)件也不能過度冷卻,機(jī)件溫度太低也會造成不良后果。
由此可見,冷卻系統(tǒng)的功用是從各受熱機(jī)件傳走部分熱量,使機(jī)件保持正常的工作溫度。柴油機(jī)的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷兩種。水冷方式即用水冷卻氣缸,風(fēng)冷方式即用風(fēng)冷卻氣缸。水冷機(jī)組中一種為封閉式自循環(huán)水冷卻機(jī)組,它是由散熱水箱、水泵、柴油機(jī)機(jī)體的水冷腔,再返回到散熱水箱,而散熱水箱是利用機(jī)組上的風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的,另一種為開式循環(huán)冷卻機(jī)組。在高層建筑中,一般情況下應(yīng)選擇閉式水循環(huán)冷卻的整體機(jī)組,此種機(jī)組所占面積和空間較小。
(4)勵磁系統(tǒng)
勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的主要組成部分。勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持電壓處于一定水平、增加輸送功率和輸送距離、提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性等。勵磁裝置有很多種,高層建筑中一般選擇無刷自動勵磁裝置。采用此種勵磁方式的發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)是:當(dāng)與自動電壓調(diào)整裝置配套使用時,其穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率可保證在±2.5%以內(nèi),這種類型機(jī)組能適應(yīng)各種運(yùn)行方式,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動化或?qū)Πl(fā)電機(jī)組的遙控。
。5)容量
首先要滿足穩(wěn)定計算負(fù)荷需要,這包括消防負(fù)荷和保證負(fù)荷兩部分。在民用建筑中,設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,通常首先是作為消防用電設(shè)備的備用電源。市電停電,即聯(lián)鎖開啟發(fā)電機(jī)組。但市電停電概率遠(yuǎn)大于火災(zāi)概率,開啟機(jī)組并不就意味著火災(zāi)發(fā)生。非消防時,開啟的發(fā)電機(jī)組僅僅負(fù)擔(dān)應(yīng)急照明等小部分負(fù)荷,若對其他非消防的重要負(fù)荷(屬三類負(fù)荷時的生活泵、客梯、裙房照明等,稱為保證負(fù)荷)無法顧及,則必將造成機(jī)組空置、資源浪費(fèi)。為此,進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計時,在滿足火災(zāi)時消防負(fù)荷需要的前提下,還必須考慮停電而非火災(zāi)時,發(fā)電機(jī)對保證負(fù)荷的供電。一種做法是,將保證負(fù)荷集中掛接在發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線段上,消防時,由火災(zāi)信號將保證負(fù)荷的總開關(guān)分勵脫扣?傊瑧(yīng)分別計算消防負(fù)荷和保證負(fù)荷,以二者較大值作為確定發(fā)電機(jī)組容量的依據(jù),從而,同時滿足消防部門及建設(shè)方的相應(yīng)要求。
(6)臺數(shù)
由于柴油發(fā)電機(jī)組是第二電源或第三電源,就不必為它再設(shè)“備用”,也就是說一個工程可以只設(shè)一臺。如果容量過大,可以設(shè)兩臺,這兩臺可并聯(lián)運(yùn)行,并考慮可互為備用。柴油發(fā)電機(jī)組的單臺容量不宜大于1000kW。
3 機(jī)房設(shè)計
。1)柴油發(fā)電機(jī)房的選址考慮到柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙等情況,如果有條件時機(jī)房最好設(shè)在首層。但是,高層建筑造價昂貴,特別是首層通常用于對外營業(yè),屬黃金地帶,因此,機(jī)房一般都設(shè)在地下室。由于地下室出入不宜、自然通風(fēng)條件不良,給機(jī)房設(shè)計帶來一系列不利因素,設(shè)計中要注意處理好。機(jī)房選址時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
、俨粦(yīng)設(shè)在四周無外墻的房間,為熱風(fēng)管道和排煙管道導(dǎo)出室外創(chuàng)造條件;
、诒M量避開建筑物的主入口、正立面等部位,以免排煙、排風(fēng)對其造成影響;
、圩⒁庠胍魧Νh(huán)境的影響;
、芤丝拷ㄖ锏淖冸娝,這樣便于接線,減少電能損耗,也便于運(yùn)行管理。
。2)通風(fēng)柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)問題是機(jī)房設(shè)計中要特別注意解決的問題,特別是機(jī)房位于地下室時更要處理好,否則會直接影響柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。機(jī)組的排風(fēng)一般應(yīng)設(shè)熱風(fēng)管道,不宜讓柴油機(jī)散熱器把熱量散在機(jī)房內(nèi),再由排風(fēng)機(jī)抽出。機(jī)房內(nèi)要有足夠的新風(fēng)補(bǔ)充。柴油機(jī)在運(yùn)行時,機(jī)房的換氣量應(yīng)等于或大于柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量與維持機(jī)房室溫所需新風(fēng)量之和。維持室溫所需新風(fēng)量由下式計算:
C=0.078PT
式中C———需要的新風(fēng)量(m3/s);
P———柴油機(jī)額定功率(kW);
T———機(jī)房溫升(℃)。
維持柴油機(jī)燃燒所需新風(fēng)量可向機(jī)組廠家索取,若無資料時,可按每千瓦功率需要0.1m3/mim計算(柴油機(jī)功率按發(fā)電機(jī)主發(fā)電功率千瓦數(shù)的1.1倍配備)。柴油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)一般采取排風(fēng)設(shè)置熱風(fēng)管道,進(jìn)風(fēng)為自然進(jìn)風(fēng)的方式。熱風(fēng)管道與柴油機(jī)散熱器連在一起,其連接處用軟接頭,熱風(fēng)管道應(yīng)平直,如果要轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑盡量大而且內(nèi)部要平滑,出風(fēng)口盡量靠近且正對散熱器。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜分別布置在機(jī)組的兩端,以免形成氣流短路,影響散熱效果。機(jī)房的出風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口的面積應(yīng)滿足下式要求:
。樱≥1.5s
。樱≥1.8s式中
S———柴油機(jī)散熱面積;
S1———出風(fēng)口面積;
。樱———進(jìn)風(fēng)口面積。
在寒冷地區(qū)應(yīng)注意進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口平時對機(jī)房溫度的影響,以免機(jī)房溫度過低影響機(jī)組的啟動。風(fēng)口與室外的連接處可設(shè)風(fēng)門,平時處于關(guān)閉狀態(tài),機(jī)組運(yùn)行時能自動開啟。
。3)排煙排煙系統(tǒng)的作用是將氣缸里的廢氣排放到室外。排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量減少背壓,因?yàn)椋瑥U氣阻力的增加將會導(dǎo)致柴油機(jī)出力的下降及溫升的增加。排煙管敷設(shè)方式常用的有二種:
、偎郊芸辗笤O(shè),優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎少、阻力小,缺點(diǎn)是增加室內(nèi)散熱量,使機(jī)房溫度升高;
、诘販蟽(nèi)敷設(shè),優(yōu)點(diǎn)是室內(nèi)散熱量小,缺點(diǎn)是排煙管轉(zhuǎn)彎多,阻力相對較大。在地下室常用的是水平架空敷設(shè)。排煙管應(yīng)單獨(dú)引出,盡量減少彎頭。排煙溫度在350~550℃,為防止?fàn)C傷和減少輻射熱,排煙管道宜進(jìn)行保溫處理。排煙噪聲在機(jī)組總噪聲中屬最強(qiáng)烈的一種,應(yīng)設(shè)消音器以減少噪音。
。4)基礎(chǔ)基礎(chǔ)主要用于支撐柴油發(fā)電機(jī)組及底座的全部重量,底座位于基礎(chǔ)上,機(jī)組安裝在底座上,底座上一般都采取減震措施。在高層建筑中一般采用高速柴油發(fā)電機(jī)組,當(dāng)機(jī)組安裝在樓板上即不在最底層時,都不采用重混凝土基礎(chǔ),以免基礎(chǔ)過重而增加樓板荷重。當(dāng)機(jī)組位于建筑物底層時,應(yīng)按機(jī)組要求設(shè)置混凝土基礎(chǔ)。底角螺絲可預(yù)埋,也可以等機(jī)組到達(dá)后再用電鉆打孔安裝。
。5)機(jī)房接地柴油發(fā)電機(jī)房一般應(yīng)用三種接地:
、俟ぷ鹘拥,發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地;
②保護(hù)接地,電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼接地;
、鄯漓o電接地,燃油系統(tǒng)的設(shè)備及管道接地。各種接地可與高層建筑的其它接地共用接地裝置,即采用聯(lián)合接地方式。
。6)燃油的存放機(jī)房內(nèi)需設(shè)置3~8h的日用油箱,其容積可按下式計算:V=G•γ•A•τ式中:
。—日用油箱容積(m3);
。—柴油機(jī)燃油消耗量(kg/h)由樣本查出;
γ—燃油重度(kg/m3),輕柴油為810~860kg/m3;A—油箱充滿系數(shù),一般取0.90;
τ—供油時間,一般取3~8h。
當(dāng)機(jī)房設(shè)在高層建筑內(nèi)時,日用油箱應(yīng)設(shè)專用房間,用防火墻與柴油發(fā)電機(jī)隔開。
責(zé)任編輯:小柯