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13600443583對某戰(zhàn)時設(shè)置人防固定柴油電站,通過余熱量及送排風(fēng)量的理論計算,給出了設(shè)置風(fēng)冷冷卻的可行性。風(fēng)冷冷卻極大地減小人防固定電站占地面積,減小初投資,由此為類似的工程設(shè)計供應(yīng)參考。
具有防護(hù)功能的人防柴油柴發(fā)機(jī)房(以下簡稱人防電站)在戰(zhàn)時外部電源遭破壞時能供應(yīng)可靠的不間斷電源,供戰(zhàn)時應(yīng)急照明、通信和警報裝備使用。人防電站可分為移動發(fā)電站和固定電站。移動發(fā)電機(jī)組內(nèi)發(fā)電機(jī)總?cè)萘恳话悴怀^120kW。總功率超過120kW的電站應(yīng)采用固定電站。人防電站的冷卻降溫是戰(zhàn)時發(fā)電機(jī)能否正常運(yùn)行的至關(guān)重要條件。常規(guī)電站的冷卻裝置有水冷和風(fēng)冷兩種方式[1-2]。水冷冷卻是利用可靠的內(nèi)部深井或機(jī)房內(nèi)水庫水做冷源,通過冷卻器減少機(jī)房及降噪型發(fā)電機(jī)頭溫度,這種方式設(shè)置的進(jìn)排風(fēng)量小,但受水源影響,水庫占地面積大,冷卻裝置多,用水量、排水量大。而風(fēng)冷冷卻是以工程外部空氣作為電站冷卻冷源,這種方式設(shè)置簡單,占地面積小,不受水源和水溫影響,但通風(fēng)量大,受外部環(huán)境溫度影響大。
在國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集中,發(fā)電機(jī)功率不超過120kW的人防移動發(fā)電機(jī)方艙推薦的是風(fēng)冷冷卻方式,2臺發(fā)電機(jī)容量200kW的人防固定電站介紹的是風(fēng)冷與水冷相結(jié)合冷卻方式,對于固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻方式的設(shè)計未列出。從圖集中可見,與風(fēng)冷電站相比,水冷或風(fēng)冷水冷相結(jié)合的電站設(shè)置相對復(fù)雜得多[3-4]。有文獻(xiàn)提出應(yīng)該出臺相應(yīng)的風(fēng)冷固定電站設(shè)計,然而目前固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻的設(shè)計參考幾乎沒有[5]。
如果能控制通風(fēng)量在合理的范圍內(nèi),固定電站的風(fēng)冷冷卻不失為一種大概易行的實用性設(shè)計。本文通過一個工程案例設(shè)計,提出了設(shè)置2臺發(fā)電功率120kW的人防固定電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻的可行性,此處列出來希望對類似的工程設(shè)計有所幫助。
工程位于浙江臺州玉環(huán)市,地下一層建筑面積21144m2;地上有一座16層的五星級酒店及一座4層的購物中心,酒店建筑面積約47174m2,商場建筑面積約29000m2。地下人防建筑面積7815m2,為乙類人防工程,抗力級別為核6級常6級,防化級別為丙級。劃分為六個二等人員掩蔽所、一個人防物資庫及一個人防固定電站,電站內(nèi)設(shè)有2臺發(fā)電功率為120kW的移動式靜音發(fā)電機(jī)。
柴油移動式發(fā)電機(jī)房的冷卻包括兩部分:移動式發(fā)電機(jī)機(jī)頭的冷卻與機(jī)房內(nèi)空氣的降溫。機(jī)房內(nèi)空氣降溫所涉及的余熱量包括撬裝發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)和排煙管向機(jī)房內(nèi)空氣的散熱量[1-2]。
移動式發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱可采用水冷和風(fēng)冷兩種方式。安靜型發(fā)電機(jī)水冷系統(tǒng)又稱為戶外型靜音發(fā)電機(jī)的水箱寶開式循環(huán)系統(tǒng),儲水庫的防凍液通過混合水池進(jìn)入降噪型發(fā)電機(jī),吸收集裝箱發(fā)電機(jī)熱量后,一部分水排掉,一部分重新回到水庫和冷水混合或者經(jīng)冷卻塔降溫后再進(jìn)入安靜型發(fā)電機(jī)。方艙式靜音發(fā)電機(jī)的風(fēng)冷裝置又稱低噪聲發(fā)電機(jī)的防銹水閉式循環(huán)裝置,低噪音柴油發(fā)電機(jī)的熱量由機(jī)頭自帶風(fēng)冷散熱器冷卻閉式循環(huán)水將熱量散發(fā)到空氣中。
機(jī)房內(nèi)空氣冷卻一般常載的也是水冷和風(fēng)冷兩種方式。風(fēng)冷式機(jī)房是通過引入室外過低溫度空氣來對機(jī)房內(nèi)空氣進(jìn)行降溫。一般狀況下機(jī)頭散熱器的排風(fēng)通過管道直接排出工程外,考慮到機(jī)頭風(fēng)扇壓頭不足,很多狀況下將通過接入機(jī)房排風(fēng)系統(tǒng)排出工程外,機(jī)頭散熱器的排風(fēng)來自機(jī)房,機(jī)房空氣來源是室外引入的新風(fēng)。水冷式機(jī)房是用水作冷媒,通過表面式或淋水式冷卻器與機(jī)房內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換來實現(xiàn)對機(jī)房內(nèi)空氣的降溫。水冷式柴油柴發(fā)機(jī)房的進(jìn)風(fēng)裝置除為靜音發(fā)電機(jī)提供燃燒空氣外,主要功用為解除發(fā)電機(jī)房內(nèi)的有害氣體,同時也可吸收部分機(jī)房余熱量。
如圖1所示,為設(shè)置2臺單機(jī)發(fā)電容量120kW拖車式發(fā)電機(jī)的人防固定電站,其中方艙式靜音發(fā)電機(jī)機(jī)頭排風(fēng)接入機(jī)房排風(fēng)管統(tǒng)一經(jīng)過擴(kuò)散室排出室外。本文對機(jī)房及帶隔音罩發(fā)電機(jī)頭余熱量、機(jī)房送排風(fēng)量進(jìn)行了詳細(xì)理論計算,并校核了機(jī)房及排風(fēng)裝置實際溫度,綜述了設(shè)置2臺單機(jī)發(fā)電容量為120kW發(fā)電機(jī)的人防固定柴油電站設(shè)置風(fēng)冷冷卻裝置的可行性。與常規(guī)的水冷冷卻電站相比,節(jié)約了占地面積,沒有水冷電站所需的深井、水庫、混水池及水泵房等設(shè)置,電氣、給排水及通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計都大大簡化。
人員間接操作油機(jī)房室內(nèi)溫度可按≤40℃設(shè)計[2-3],臺州氣象臺站(玉環(huán))的熱天通風(fēng)室外計算溫度為28.9℃[6],則油機(jī)房室內(nèi)外溫差為11.1℃,儲油間建筑面積為15m2,體積為54m3,考慮儲油間換氣次數(shù)不小于5次/h。
實際上,查詢某品牌發(fā)電機(jī)樣本,單臺120kW容量的方艙式靜音發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱器的排風(fēng)量為12600m3/h,則實際排風(fēng)量可按下式計算:
可見Q″遠(yuǎn)大于Q4,甚至大于Q′,表示撬裝發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱器的排風(fēng)不僅能帶走機(jī)頭散熱,甚至同時將整個機(jī)房余熱量完全帶出工程外都沒有問題,此處只要機(jī)頭排風(fēng)直接排出工程外而不排在機(jī)房內(nèi),這一點(diǎn)在技術(shù)舉措[2]或其他文獻(xiàn)[7,8]的有關(guān)計算中都沒有討論或探討不具體。
由上述計算方案,通過機(jī)房實際排風(fēng)量及機(jī)房溫度和散熱量經(jīng)過幾次試算,最終可得到機(jī)房內(nèi)溫度約為36.6℃,機(jī)頭散熱器排風(fēng)溫度為57.7℃,完全能滿足設(shè)計要求。
采用風(fēng)冷方式的電站總排風(fēng)量應(yīng)同時能滿足機(jī)房內(nèi)空氣降溫以及撬裝發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱,本例中實際機(jī)頭散熱排風(fēng)量L2′大于機(jī)房余熱排風(fēng)量Lyu,且機(jī)頭散熱的排風(fēng)同時滿足了帶走機(jī)頭散熱及機(jī)房余熱,故而電站冷卻排風(fēng)量取機(jī)頭散熱排風(fēng)量,即Lp′=L2′=25200m3/h。
人防電站設(shè)置的排風(fēng)除解決機(jī)房內(nèi)余熱及室外型靜音發(fā)電機(jī)機(jī)頭散熱外,還應(yīng)該考慮解除儲油、油泵間的廢氣,電站總排風(fēng)量Lp計算如下:
隔音箱發(fā)電機(jī)燃燒空氣量可根據(jù)機(jī)組實際參數(shù)計算確定,當(dāng)缺少相關(guān)計算參數(shù)時,可按撬裝發(fā)電機(jī)額定容量,取經(jīng)驗數(shù)據(jù)7m3/(kW·h)計算[2],則燃燒空氣量:
對于設(shè)置2臺120kW發(fā)電功率的人防固定電站,本文討論了風(fēng)冷冷卻的可行性,與國家標(biāo)準(zhǔn)圖集相輔相成,提出了一種簡單又經(jīng)濟(jì)的實用性設(shè)計。當(dāng)進(jìn)、排風(fēng)量不超過29000m3/h時,固定電站的通風(fēng)設(shè)計只需要在擴(kuò)散室與通風(fēng)豎井間設(shè)置2個HK800的防爆波活門即可滿足戰(zhàn)時通氣量需求,與移動電站設(shè)置幾乎相同,與水冷電站相比,沒有龐大的冷卻液庫與水泵房設(shè)置,不需要打深井取水,也不需要排廢水,節(jié)約了相當(dāng)大的占地面積;同時風(fēng)冷系統(tǒng)的設(shè)置也簡化了通風(fēng)與給排水專業(yè)的裝備、管路裝置,因而也極大地減輕了初投資。