东莞某重要汇聚机房配套柴油发电机房通风系统设计探析

2021-02-25李花歌

建筑与装饰 2021年4期

李花歌

广东南方电信规划咨询设计院有限公司东莞分公司广东东莞 523000

背景

随着5G业务的发展，目前运营商在地市构建的网络架构核心机楼、普通汇聚机房。基站已经不能满足业务发展的需要，需要在核心机楼和普通汇聚机房之间增加新的汇聚结点——重要汇聚机房，用来承载5G业务；重要汇聚机房选址主要在满足使用条件的民房内，很多情况下不具备一类市电的接入条件，为了保证通信设备用电的安全可靠，需要配置柴油发电机及配套用房，而柴油发电机房的通风设计对发电机组长期正常运行尤为重要。本人结合东莞某重要汇聚机房配套柴油发电机房通风系统设计案例，来介绍数据机房配套柴油发电机房通风系统设计的过程和经验，仅供设计者参考[1]。

1 概况

东莞某重要汇聚机房位于东莞市万江区。机房所在楼房共2层，无地下室，建筑面积共约861m2。柴油发电机房位于一层，净面积为61.1m2，内含油箱间和排风消声间。数据机房一层平面布置如图1所示：

图1 数据机房一层平面布置图

2 发电机房的通风系统

本柴油发电机房（含排风消声间）墙体及天花均进行了降噪处理；发电机底座周边设置了隔振沟；进风口处设置静压箱，静压箱内设置了进风消声片，用于降低进风噪声；发电机房通往室外及与高低压配电室连通的门都采用规范要求的钢质隔声门，从而保证柴油发电机房处于全封闭状态，有效降低噪声对周边环境的影响。但此时，为了保证柴油发电机房的通风效果，机房通风系统的设计就显得尤为重要。

2.1 通风系统的作用

（1）将机组运行时产生的余热散发出去；

（2）提供柴油机燃烧需要的空气量；

（3）提供散热器风扇带走发电机冷却水热量需要的风量；

（4）提供发电机房平时通风换气量，兼具气体灭火后的排气；

（5）提供油箱间平时的通风换气量。

2.2 通风量的计算

（1）排除发电机组运行时产生的热量所需的通风量

该热量包含柴油机运行时的散热量、发电机运行时的散热量以及排烟管的散热量。室内配置有消音器的，还要包含消音器的散热量[2]。总散热量按照下列式子进行计算：

式中：L1--通风换气量，m3/h；

Q-机组运行时每小时的散热量，kW；

c--空气的比热，1.01kJ/（kg.℃）；

ρ--进入空气的密度，1.2kg/m3；

tp--排除空气的温度，℃；

tj--进入空气的温度，℃；

（tp-tj）一般取7～10℃。

本项目使用发电机组的运行参数如图2所示：

图2 本发电机组的运行参数

取排进风温差为8℃；由于本项目排烟管及消音器外包保温材料进行了保温处理，所以机组运行时排烟管及消音器散发的热量可以忽略不计。由此计算出此部分通风换气量如下：

（2）柴油机燃烧所需的空气量

依据图1发电机组的运行参数：空气燃烧量81.9m3/min。计算出此部分所需空气量如下：

（3）散热器风扇带走发电机冷却水热量所需的通风量

依据图1发电机组的运行参数：散热器冷却空气流量1700m3/min。计算出此部分所需通风量如下：

（4）发电机房平时通风换气所需通风量

发电机房按照每小时换气次数8次进行平时通风换气量的计算。发电机房面积为47.2m2，空高为4.8m。计算出此部分所需通风量如下：

（5）油箱间平时通风换气量所需通风量

油箱间按照每小时换气次数8次进行平时通风换气量的计算。油箱间面积为4.3m2，空高为4.8m。计算出此部分所需通风量如下：

2.3 通风系统的设计

（1）发电机工艺通风系统及燃烧废气排放系统的设计

发电机工艺通风系统及燃烧废气排放系统所需的进风量一起考虑，均从油机房的进风口进入，包含排放机组运行产生的余热、机组冷却所需的风量、柴油机燃烧所需的风量。

由于本项目进风口设置在发电机端部，从而实现了空气从发电机端部进入，沿机组纵向流动，通过发动机后从散热器排出。这种空气流动方式先带走了发电机运行的余热，又通过散热器带走了冷却机组产生的热量，达到了一风两用的效果。所以此2个系统共计所需进风量为：

据此，柴油发电机房设计3台进风机进行强制进风，每台进风量为36000m3/h，有效保证机房的通风量需求。

发电机工艺通风系统的排风通过散热器经排风口排出，排风量为机组冷却所需风量（其中包含了机组运行产生的余热）：L3=102000m3/h。

燃烧废气排放系统的排风通过排烟管、再经过洗烟机净化之后排至室外。

为了满足此2个系统计算进风量和排风量的需求，本机房设置了进风口和排风口。根据本机房配置发电机组的性能要求：排风口面积最小应不小于散热水箱面积，建议按120%散热水箱面积计算。进风口至少应与排风口一样大，建议进风口面积不小于120%排风口面积。

由于本机房的进、排风口均安装有固定百叶窗，因此要考虑百叶窗占用的无效面积。开口也应相应增大，基本的考虑是开口净面积不变。可依据如下经验数据考虑开口面积的放大：风口尺寸增加约25%～50%。

本机房使用的发电机组的散热器规格为：高×宽=1750mm×1770mm。则排风口的面积为：1750×1770×120%×（1+25%）≈4.65m2。同时考虑机房实际情况，设计实际采用的排风口规格为：宽×高=3825mm×1250mm≈4.78m2。梁底开孔，外设置铝合金排风百叶。由此计算进风口面积为：4.78×120%≈5.74m2。结合机房实际，同时保证静压箱规格能够容纳3台进风量为36000m3/h的风机规格，设计实际采用的进风口规格为：宽×高=4000mm×1500mm=6m2。梁底开孔，外设置铝合金进风百叶。

（2）发电机房平时通风系统

满足发电机房平时的通风换气，可以仅设排风机；同时承担气体灭火后的排风系统。此系统所需排风量为L4=1812.48m3/h

由此，本工程设计一台排风量为2500m3/h的轴流排风机。排风机靠墙安装，梁下开500mm×400mm的铝合金百叶排风口；室内安装单向百叶侧向排风口500mm×400mm，风口底端距地300mm，风口处设置70℃电动防火阀，平时排风及灾后排气时开启。

（3）油箱间排风系统

油箱间会有有害气体散发，应保证负压，仅设置排风系统，排风量为

由此，本工程设计一台排风量为200m3/h的壁装防爆排气扇，并设置280℃电动防火阀[3]。

3 通风设计的注意事项

由于发电机房设置了气体灭火，火灾报警时，油机、进风机、进风口应联动关闭。平时排风的排风口也要实现联动关闭。

对于机组运行产生的余热，也可以通过设置辅助排风机实现热量的排除。此时，进风机及进风口的设计也要对应考虑此部分的进风量需求。这个可以通过和发电机组厂家获取发电机组参数来确定此分部是否需要单独设计。辅助排风机要设置在房间上部，尽量与散热器同侧。

为了保证良好的气流组织和充足的空气流通，进风口最好设置在发电机组端部的外墙体，如果机房条件受限，也可以设置在发电机组的侧面外墙体。排风口设置在散热器端部的外墙体。因此，为了满足进排风的需求，发电机房至少需要有2面外墙体。另外，为了满足承重的要求，发电机房要设置在没有地下室的一层或地下室。当然，设置在地下室时，要满足机房的通风需求。

由于发电机组平时不运营，只有在停电时才运行，所以机组的工艺通风系统及燃烧废气排放系统要单独设置，不能与其他通风系统合用[4]。