1 引言

    发电机房必须维持一定的温湿度状态，才能保证其中的发电机组能够安全正常地运行。发电机组运行时的散热量很大，因此需要确定合理的通风降温方案，以保证机房内的余热能够及时排除以避免温度超过允许值。对发电机房来说，如何控制室内的温湿度在要求范围内，从而保证机组安全高效地运行，同时尽可能降低能源消耗以节省运行费用，是一个值得仔细研究的问题。这个问题涉及到方案设计，设备选择，运行管理等各个方面，本文以实际工程为例对发电机房的通风降温方案进行研究。

2 工程概况

    某发电机房处于地下，长34.5m，宽19.0m，采用大跨度弧形屋顶，净高12.0m。根据1＃洞的战术技术要求和供电使用要求，设置3000kW的柴油发电机组4台。机房布局如图1所示。

    平时供电使用时，只运行一台机组即可满足要求。消磁工况时，机组稳定负荷Q₁=3500KW，脉冲负荷Q₂=6400KW，计算负荷Q=Q₁+(70%~80%)Q₂=7980~8260KW，相当于三台机组同时运行的情况。但在实际工作时，通常启用四台机组以适应脉冲负荷加速性的需求而作相应的功率储备。每台机组额定功率时散热机房的总热量，累计为354.1kW。这些散热量并不包括排烟管的散热量。

    工程设计中采用了直接通风和空调送风相结合的方式，以控制机房内温湿度要求为最终目的，并从降低运行费用的角度出发确定合理的运行策略。优先考虑采用直接通风的方案，即如果直接通入室外新风便能够带走机房产热，不启用空调机房；直接引入室外新风量存在一定的上限，当采用最大室外新风量仍然无法及时排除室内余热的时候，启用空调系统，向机房内通入冷风，帮助带走机组产热。在实际运行时，允许向机房内进行一定的喷雾加湿，利用水在相变过程中的吸热，辅助降温。

    根据设计说明，机房内的空气状态要求控制在状态点A：=34℃,=70%，；室外设计气象参数状态点W为：=31.3℃,，；空调送风状态点S：=18℃,=95%，。机房设计最大通风量，冷风量上限为80000。

3 机组输出功率和散热量的关系分析

    发电机组处在不同的运行工况下，其散热量必然有所不同，而机组的散热量直接决定了机房内的热负荷，进而会对通风降温的运行方式产生重大影响。通常，机组散热量Q取决于其负荷状态，也就是机组输出功率P。机组的散热量分为三个部分：柴油机辐射热、柴油机对流热以及发电机散热。发电机散热可以认为基本恒定，柴油机辐射热和对流热则都和机组表面温度有关，根据传热学的相关理论，存在如下关系：

    辐射热

    对流热

    式中，—机组表面温度,；

    —机房平均温度，；

    —机房各壁面表面温度，包括墙体和设备，；

    —机组对于各壁面的角系数；

    —机组的发射率；

    —机组外表面积，；

    —机组与周围空气的对流换热系数，。

    其中，以及均为定值，假定各壁面与空气换热良好，即各壁面温度。机组表面温度可以认为正比于排气温度，即。测定机组不同输出功率P时对应的排气温度，就可以得到相应的机组表面温度。

    由此，便可以预测非额定工况下单台机组向机房内的散热量，包括柴油机辐射热和柴油机对流热，再加上固定不变的发电机散热量，就能得到相应负荷条件下的机组向机房内的总散热量，表1给出了单台机组处于典型输出功率时的散热量。

表1 单台机组处于典型输出功率时的散热量

输出功率比（）	60%	70%	80%	90%	100%
实际输出功率(kW)	1800	2100	2400	2700	3000
散热量(kW)	322.65	334.51	345.14	351.8	354.10

4 机房通风降温策略

    现有的四台柴油发电机组有两种工作模式：通常用于普通供电，机组负荷较小；有时用于消磁供电，瞬时脉冲负荷很大，需要多台机组联合运行保证电力需求。

    4.1 普通工作模式的通风降温策略

    机组用作普通供电时，机房内只有一台3000kW的机组处于工作状态，可能工作在额定状态，也可能以部分负荷运行。机房内其它设备和人员产热很小，基本可以忽略，因此机房的热负荷全部来自于发电机组。功率P从60%增加到100%额定出力时所对应的机房热负荷Q见表1。此时，可以启用空调系统，向机房内送入冷风以有效降温，也可以直接引入室外新风，利用室内外空气的焓差带走机组产热。从节能和降低运行费用的角度出发，希望尽可能多地利用室外新风，在能保证机房温湿度要求的前提下，减少空调机房的启用时间和空调送风量。

    因此，首先需要校核自然降温方式所能带走的最大热负荷。假定直接引入室外新风，不启用空调设备，由于设计机房的最大通风换气量为，因此新风量最大可以取，在这种通风量条件下，所能带走的室内余热为512KW。

    一台机组的额定散热量，显然。也就是说，只需通入室外新风，同时配合室内喷雾加湿，利用水的汽化潜热，就足以带走机房余热。这时存在着两套可供选择的通风降温方案：Ⅰ 通风换气量随负荷而变，Ⅱ 在变化的负荷条件下，机房的通风换气量不变，取最大设计风量。新风进入机房后的状态变化过程见图2。

方案Ⅰ	方案Ⅱ
图2 直接通风模式下新风状态变化图