柴油发电机房平面布置和设计要求
摘要：为保证供电的可靠性，《建筑电气与智能化通用规范》GB55024-2022要求一级负荷应设双重电源进行供电，特级负荷应由三个电源供电且要求三个电源应由满足一级负荷要求的双重电源和一个应急电源组成。目前，我国民用建筑还是广泛的采用自备柴油发电机组作为应急电源。本文分析民用建筑地下柴油发电机房选址、机房布置、进排风井及储油系统的设计方法及整合各种规范、标准、图集中值得关注的条文、大样供相关从业人员参考。
一、机房选址
1、 机房可设置在建筑物的首层、地下一层或地下二层，不应布置在地下三层及以下或最底层。机房不应布置在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。机房不应设置在智能化机房的上一层、下一层或贴邻。
2、 机房不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻。此为强制性条文，需要密切注意当发电机房设置地下负一层时，首层是否是人员密集场所。人员密集场所参照《中华人民共和国消防法》、《建筑设计防火规范》等国家法律法规、规范条文的定义。
3、 机房应靠近变配电房以便于机组运输、吊装和检修维护。柴油发电机组靠近变配电房可以降低成本、损耗。柴油发电机组一般体积、重量、尺寸均较大，需要预留运输安装条件。当柴油发电机组采用运输通道运输时，运输通道尺寸参考柴油发电机组最大不可拆卸部件宽度加0.3米、高度加0.5米考虑，且应留有设备转弯空间。当柴油发电机组采用吊装孔吊装时，发电机吊装孔不应设置在发电机组或配电装置正上方。
4、机房宜靠建筑外墙布置，应有通风、防潮、机组的排烟、消声和减振等措施并满足环保要求。柴油发电机房的进风井、排风井和排烟井需要避开建筑主出入口、正立面等位置，同时还要直通室外，这个需要与建筑专业沟通确定。
二、机房布置
1、发电机房设置在地下室时，其地面宜高出所在楼层地面不小于0.15m。由于发电机房净高要求比较高，当净高无法满足发电机房要求时可以采取设置0.15m门槛保证机房净高。
2、当机房面积在50㎡及以下且机房长度不超过7m时设置一个出入口，该出入口应满足搬运机组的需要。当机房面积在50㎡以上或机房长度超过7m时应设置不少于两个出入口，其中一个应满足搬运机组的需要。
3、 机房门应向外开启的甲级防火门，发电机间与控制室之间的门和观察窗应采取防火、隔声措施，门应为甲级防火门并应开向发电机间。当发电机间利用控制室门疏散时，发电机间与控制室门可在不影响控制室设备的使用、检修情况下开向控制室，具体做法详见图集《柴油发电机组设计与安装》15D202-2第99页<低压柴油机房平面布置图>。
4、发电机组安装尺寸见表1，机组布置示意图见图1，机房布置示意图见图2。
表1 设备之间及机组外廓与墙壁的最小争距(m)
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容量 |
64以下 |
75~150 |
200~400 |
500~1500 |
1600~2000 |
2100~2400 |
|
|
机组操作面 |
a |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5~2.0 |
2.0~2.2 |
2.2 |
|
机组背面 |
b |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.8 |
2.0 |
2.0 |
|
聚油机端 |
c |
0.7 |
0.7 |
1.0 |
1.0~1.5 |
1.5 |
1.5 |
|
机细间距 |
d |
1.5 |
1.5 |
2.5 |
1.5~2.0 |
2.0~2.3 |
2.1 |
|
发电机端 |
f |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.8 |
1.8~2.2 |
2.2 |
|
机房净高 |
h |
2.5 |
3.0 |
3.0 |
4.0~5.0 |
5.0~5.5 |
5.5 |
注：当机组按水冷却方式设计时，柴油机端距离可适当缩小；当机组需要做消音工程时，尺寸应另外考虑。
5、当控制室长度大于7m时，应设有两个出口，出口宜在控制室两端。控制室的门应向外开启。控制室内不应有与其无关的管道通过，亦不应安装无关设备。
6、控制室内控制屏正面操作宽度单列布置时，不宜小于1.5m；双列布置时，不宜小于2.0m。离墙安装时，屏后维护通道不宜小于0.8m。
7、当发电机组单机容量不大于1000kW或总容量不大于1200kW时，可不设置控制室。控制屏宜布置在发电机端或者发电机侧，屏前距发电机端不宜小于2.0m，屏前距发电机侧不宜小于1.5m。
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图1 柴油发电机房设备间隔距离 |
图2 柴油发电机房布置示意图 |
三、进排风井设计
1、民用建筑地下室一般采用风冷柴油发电机组。合理的进、排风井设计对保证柴油发电机组正常使用十分重要。进风口和排风口不应设置在一起，按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012相关要求进风口宜低于排风口3m以上，当进、排风口在同一高度时，宜在不同方向设置且水平距离一般不宜小于10m。
2、机房进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧，进风口面积不宜小于柴油机散热器面积的1.6倍。机房排风口宜靠近且正对柴油机散热器，排风口面积不宜小于柴油机散热器面积的1.5倍。进风口设置百叶时需考虑百叶遮挡系数。
3、柴油发电机组运行时，机房的换气量应等于或大于维持柴油机燃烧所用的新风量与维持机房温度所需新风量之和。维持机房温度所需新风量可按下式计算：C=0.078P/T，式中：C—需要新风量，m³/s；P—柴油机组额定功率，kW；T—柴油发电机房的温升，℃。维持柴油机燃烧所需新风量可向柴油发电机厂家索取，当海拔高度增加时，每增加763m，空气量应增加10%，若无资料，可按每1kW制动功率需要0.1 m³/min估算。
4、风井面积可按下式计算：
S=Q/3600.V
式中，S—风井面积，㎡；
Q—进风量或排风量，m³/h；
V—风井流速，m/s。
一般来说，柴油发电机房采用自然进风方式时，进风风井的风速宜取3~5m/s，排风风井风速宜取4~6m/s。
四、储油间设计
1、储油量计算
V = GmtK/1000Ay
式中，V—储油设备总有效容积，m³；
G—柴油机组每小时耗油量，kg/h，可以从柴油机组性能参数中查到；
m—同时运行柴油机数量；
t—柴油机组运行时间，h；
K—安全系数，一般取1.1-1.2；
A—容积系数，一般取0.9；
y—然后密度（轻柴油y约0.85）。
2、 根据《民用建筑电气设计标准》GB 51348-2019第13.7.16条规定消防用电设备中火灾自动报警系统、消火栓泵、喷淋泵、水幕泵以及消防电梯持续供电时间不少于3h，在只考虑满足消防供电设备的情况下储油量应保障柴油机组运行3h要求。根据《民用建筑电气设计标准》GB 51348-2019第6.1.10条文解释，中小容量柴油机组出厂时，一般配有日用燃油箱。当机组设在大型民用建筑室内时，根据应急柴油发电机特殊要求，应储备一定数量燃油供应急使用，但有要考虑建筑防火要求，通常最大储油量不应超过8h的需要量。综上所述，储油间储油量应能满足柴油发电机组3h至8h使用需求，且最大储油量不能超过1 m³。当柴油发电机组容量太大或者机组数量较多时，1 m³储油量不满足消防供电时间要求时，应与建审部门协调设置2个储油间，每个储油间日用油箱储油量不超过1 m³。
3、当储油间储油量不满足建设单位要求柴油机组的供电时间时，可在建筑物主体外设置不大于15 m³储油罐。也可以由建设单位与附近油站签署应急供油保障合同，紧急情况下由加油车通过成套快速输油接口箱保障供油。成套快速输油接口箱距地1300mm安装，设置在室外首层或车道旁便于加油车接入的位置。
4、储油间应采用防火墙与发电机间隔开；当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门。油箱的下部应设置防止油品流散的措施，防止油品流散的设施做法大部分设计采用200mm高素混凝土门槛及集油坑，埋沙土收集漏油。某些项目储油间面积太小，设置200mm高门槛作用不大，应该核算门槛储存容积大于油箱最大储油容积。集油坑详图详见图集《常用设备用房》12J912-2第36页。
5、柴油发电机组燃料供给管道在进入建筑物前和设备间内的管道上均应设置自动和手动切断阀。储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀。设置自动和手动切断阀可以补充说明由专业厂家深化。但是，呼吸阀、加油管设置土建需预留，很多项目厂家介入时已经没有设置呼吸管、加油管的空间。
总结：
康明斯发电机公司首先阐明民用建筑电气设计中柴油发电机组的必要性，然后以机房选址为起点，依次详细分析机房布置、进排风井及储油系统应注意的问题及合理的设计方法。对于民用建筑地下柴油发电机房设计，涉及的技术难点还比较多，以上是康明斯公司针对现行规范及项目设计实践中遇到的一些问题的粗略思考及个人总结，希望的到各位同行的批评指正。
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