تحدد متطلبات تهوية مولدات الطاقة تدفق الهواء وحدود درجة الحرارة والامتثال للمعايير اللازمة لتشغيل مولدات الديزل أو الغاز بأمان داخل المباني. تضمن التهوية السليمة كمية كافية من هواء الاحتراق، وتزيل الحرارة المنبعثة من المحرك، وتمنع انخفاض القدرة الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير، والذي قد يقلل من الإنتاج بنسبة 10% لكل 18 درجة فهرنهايت فوق 104 درجة فهرنهايت.
ماذا لو كان نظام التهوية الذي حددته الشهر الماضي يُقلل بهدوء من قدرة مولدك الكهربائية إلى النصف؟ يحدث هذا أكثر مما يعترف به معظم المهندسين. غرفة المولد التي تبدو مثالية على الورق قد تتحول إلى فرن تحت الحمل. والنتيجة هي انخفاض في القدرة الإنتاجية، وتقصير عمر المحرك، وفي أسوأ الحالات، إيقاف تشغيل طارئ أثناء انقطاعات التيار الكهربائي الحرجة.
أنت تدرك بالفعل أن تركيب مولدات كهربائية داخلية يوفر المساحة ويحمي المعدات من تقلبات الطقس. لكن تصميم نظام التهوية هو نقطة ضعف العديد من المشاريع. يغطي هذا الدليل معايير NFPA، وحسابات تدفق الهواء (CFM)، وخيارات أنظمة التبريد، والأخطاء الشائعة التي تميز التركيبات الموثوقة عن تلك التي تعاني من مشاكل. سواء كنت تصمم نظامًا احتياطيًا لمستشفى أو محطة احتياطية لمركز بيانات، ستجد إرشادات عملية مستندة إلى خبرة الشركات المصنعة.
للاطلاع على مواصفات التنفيذ الهندسي الكامل لعملية تركيب مجموعة المولدات الصناعية، (انظر قسمنا) دليل تركيب مجموعة المولدات).
الوجبات السريعة الرئيسية
- تحتاج غرف المولدات إلى 15 إلى 30 تغييرًا للهواء في الساعة ويجب أن تبقى درجة الحرارة أقل من 104 درجة فهرنهايت لتجنب انخفاض القدرة الإنتاجية.
- يتم حساب معدل تدفق الهواء (CFM) من بيانات رفض الحرارة من الشركة المصنعة باستخدام CFM = BTU/hr / (1.08 x delta T)؛ عادةً ما تتطلب مجموعة مولدات الديزل بقدرة 500 كيلو وات من 35,000 إلى 40,000 قدم مكعب في الدقيقة من هواء تهوية الغرفة.
- يشترط كل من NFPA 37 و NFPA 110 وجود جدران مقاومة للحريق، ومخمدات محركات مفتوحة عند الفشل، وأجهزة إنذار فشل التهوية لأنظمة الطوارئ من المستوى 1.
- تعمل أنظمة المشعات البعيدة على تقليل احتياجات تهوية الغرفة بنسبة تتراوح بين 60% و80%، ولكنها تتطلب مضخات مساعدة وتصميمًا دقيقًا للأنابيب.
- إن أكثر أخطاء التهوية تكلفة هو استخدام فتحات تهوية صغيرة الحجم مصممة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بدلاً من تدفق الهواء الخاص بالمولدات الكهربائية، مما يؤدي إلى ضغط عكسي وارتفاع درجة الحرارة.
لماذا تُعدّ متطلبات تهوية مجموعة المولدات مهمة؟
الوظائف الثلاث لهواء غرفة المولد
يحتاج كل مولد كهربائي داخلي إلى الهواء لثلاثة أغراض متميزة. أولاً، هواء الاحتراق يغذي المحرك أثناء التشغيل. يمكن لمحرك ديزل بقدرة 500 كيلوواط أن يستهلك أكثر من 2,000 قدم مكعب في الدقيقة من الهواء للاحتراق وحده. ثانيًا، هواء التبريد يزيل الحرارة المنبعثة من كتلة المحرك والمولد الكهربائي وأنابيب العادم. ثالثًا، هواء تخفيف الأبخرة يمنع التراكم الخطير لأول أكسيد الكربون وأبخرة الوقود غير المحترق.
تُجمع متطلبات الهواء الثلاثة هذه. لا يمكنك طرح هواء الاحتراق من معدل تدفق الهواء اللازم للتبريد (CFM) إلا إذا كان تصميم مجاري الهواء يُعيد توجيه عادم الاحتراق إلى الغرفة، وهو أمر غير مستحسن على الإطلاق. ويُحدد إجمالي احتياجات التهوية حجم فتحات التهوية، واختيار المروحة، وتصميم الغرفة.
ماذا يحدث عند فشل التهوية؟
تترتب على عدم كفاية التهوية عواقب فورية ومكلفة. فعندما ترتفع درجة حرارة الغرفة فوق 104 درجة مئوية، تبدأ محركات الديزل في خفض قدرتها. ويختلف منحنى الانخفاض الدقيق باختلاف الشركة المصنعة، ولكن القاعدة العامة هي انخفاض القدرة بنسبة 10% لكل ارتفاع قدره 18 درجات مئوية فوق 104 درجة مئوية. وعند 122 درجة مئوية، تفقد بعض المحركات 20% من قدرتها المقدرة. كما أن الهواء المحيط الساخن يقلل من كثافة الهواء، مما يعني انخفاض كمية الأكسجين في كل شوط سحب واحتراق غير كامل.
إضافةً إلى خفض القدرة، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة المستمرة إلى تدهور زيت المحرك، وتلف عازل المولد، وتقليل عمر مكونات نظام التحكم. كما تتأثر مفاتيح التحويل وقواطع الدائرة في نفس الغرفة. إن المولد الذي لا يستطيع الوصول إلى قدرته المقدرة أثناء انقطاع التيار الكهربائي يُعدّ عبئًا لا ميزة.
في أغسطس 2023، قام مقاول مركز بيانات في ساو باولو بتشغيل ثلاثة مولدات احتياطية بقدرة 800 كيلوواط في غرفة بالطابق السفلي. قام مهندس الميكانيكا بحساب حجم التهوية باستخدام معادلة قياسية لتغيير الهواء في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بمعدل 8 تغييرات هواء في الساعة. خلال موجة الحر الأولى في الصيف، وصلت درجة حرارة الغرفة إلى 48 درجة مئوية (118 فهرنهايت) خلال اختبار تحميل استمر أربع ساعات. انخفضت قدرة كل مولد إلى 680 كيلوواط، أي أقل من الحد الأدنى المطلوب للمنشأة وهو 750 كيلوواط. اضطر المقاول إلى فتح فتحات جديدة في الجدران، وتركيب مراوح شفط مخصصة، واستبدال فتحات التهوية الصغيرة. بلغت تكلفة الإصلاح 47,000 دولار أمريكي، وأدت إلى تأخير تسليم المشروع لمدة ثلاثة أسابيع. كان السبب الرئيسي هو التعامل مع تهوية المولدات كما لو كانت نظام تهوية عاديًا للمباني.
متطلبات قانون NFPA لتهوية غرفة المولد
يجب أن تتوافق تركيبات المولدات الكهربائية الداخلية مع العديد من القوانين واللوائح. أهم ثلاثة قوانين فيما يتعلق بالتهوية هي NFPA 37 و NFPA 110 و NEC.
NFPA 37: محركات الاحتراق الثابتة
يُحدد معيار NFPA 37 تركيب المحركات الثابتة وإجراءات السلامة من الحرائق فيها. وينص البند 4.1.2.1.3 على ضرورة توفير تهوية كافية لمنع تراكم الأبخرة والغازات والحرارة بشكل خطير، سواءً أثناء تشغيل المحرك أو عند إيقافه. كما ينص البند 4.1.2.1.1 على أن تكون الجدران والأرضيات والأسقف في غرف المحركات المخصصة مقاومة للحريق لمدة ساعة واحدة، أو لمدة ساعتين في بعض المواقع الخطرة.
يُعدّ البند 4.1.2.1.5 بالغ الأهمية لتصميم التهوية. وينص على ضرورة تزويد الفتحات الواصلة بين غرفة المحرك وأجزاء أخرى من المبنى بأبواب أو مخمدات حريق أوتوماتيكية أو ذاتية الإغلاق، تتوافق مع تصنيف الجدار. كما يشترط البند 4.1.4 وجود مسافة لا تقل عن 5 متر بين غلاف المحرك وأي جدار قابل للاحتراق، أو فتحة في المبنى، أو غطاء نباتي.
NFPA 110: أنظمة الطاقة في حالات الطوارئ والاحتياطية
يُضيف معيار NFPA 110 متطلبات خاصة بمولدات الطوارئ والاحتياط. يتناول القسم 7.7 تصميم نظام التهوية. ويشترط القسم 7.2.1.1 وجود حاويات مقاومة للحريق لمدة ساعتين لأنظمة المستوى 1. وينص القسم 7.7.6 على ضرورة الحفاظ على درجة حرارة الحاويات الخارجية لأنظمة المستوى 1 عند 40 درجة فهرنهايت على الأقل.
يتناول البندان 7.7.5 و7.7.2.3 المخمدات التي تعمل بمحرك. بالنسبة للمنشآت من المستوى 1، لا يُسمح باستخدام مخمدات الحريق وأجهزة الإغلاق الذاتي في فتحات التهوية. بدلاً من ذلك، يجب أن تعمل المخمدات التي تعمل بمحرك بنابض لفتحها ومحرك لإغلاقها، أي أنها آمنة في وضع الفتح. يتطلب البندان 5.6.5 و5.6.7.2 وجود أجهزة إنذار لفشل التهوية مع تنبيهات مرئية ومسموعة على لوحة الإنذار عن بُعد.
تصاريح العمل لدى شركة NEC
يُضيف قانون الكهرباء الوطني متطلباتٍ تتعلق بالمساحة، والتي تؤثر بشكل غير مباشر على حجم الغرفة وتهويتها. تنص المادة 110 على ضرورة وجود مسافة لا تقل عن 3 إلى 4 سم بين المكونات الكهربائية الحية التي تعمل بجهد 600 فولت أو أقل. أما الفولتيات الأعلى فتتطلب مسافة تصل إلى 12 متر. وتغطي المادة 702 أنظمة الطاقة الاحتياطية الاختيارية، وتشترط وجود معدات نقل معتمدة. تُحدد هذه المسافات الحد الأدنى لحجم الغرفة، والذي بدوره يؤثر على كمية الهواء اللازمة لتحقيق الارتفاع المطلوب في درجة الحرارة.
عندما تختار بين تركيب مولد كهربائي داخلي مقابل تركيب مولد كهربائي خارجيغالباً ما يكون تعقيد التهوية هو العامل الحاسم. فالتركيبات الخارجية تُزيل معظم مشاكل تهوية الغرف، لكنها تُضيف تحديات تتعلق بالحماية من العوامل الجوية والتحكم في الضوضاء.
حساب معدل تدفق الهواء في غرفة المولد: طريقة طرد الحرارة
الطريقة الوحيدة الموثوقة لتحديد حجم تهوية غرفة المولد هي طريقة طرد الحرارة. تحسب هذه الطريقة كمية الهواء اللازمة لتدفقها عبر الغرفة لطرد الحرارة التي يشعها المولد إلى داخلها.
الصيغة الهندسية
الصيغة الإمبراطورية بسيطة:
معدل تدفق الهواء (CFM) = معدل طرد الحرارة (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) / (1.08 × فرق درجة الحرارة)
أين:
- رفض الحرارة يمثل إجمالي الحرارة الإشعاعية والحملية من المحرك والمولد الكهربائي ونظام العادم داخل الغرفة، بوحدة حرارية بريطانية في الساعة. يمكن الحصول على هذه القيمة من ورقة البيانات الفنية الخاصة بالشركة المصنعة للمولد.
- 1.08 هو ثابت يعتمد على كثافة الهواء والحرارة النوعية في الظروف القياسية.
- دلتا- تي يمثل هذا الارتفاع المسموح به في درجة حرارة الغرفة بالدرجات الفهرنهايتية. وهو الفرق بين درجة حرارة الهواء الخارجي الداخل وأقصى درجة حرارة مسموح بها لهواء الغرفة.
فيما يلي مثال عملي لمنشأة صناعية نموذجية:
تتميز مجموعة مولدات الديزل بقدرة 500 كيلوواط بقدرة حرارية إشعاعية محددة من قبل الشركة المصنعة تبلغ 180 كيلوواط. وبتحويلها إلى وحدة حرارية بريطانية في الساعة: 180 كيلوواط × 3,412 = 614,160 وحدة حرارية بريطانية/ساعة. تبلغ درجة حرارة الهواء الخارجي التصميمية 85 درجة فهرنهايت. أقصى درجة حرارة مسموح بها للغرفة هي 100 درجة فهرنهايت. فرق درجة الحرارة المسموح به هو 15 درجة فهرنهايت.
معدل تدفق الهواء (CFM) = 614,160 / (1.08 × 15) = 614,160 / 16.2 = CFM 37,911
هذا هو حجم هواء التبريد المطلوب لمعالجة الحرارة المنبعثة فقط. يجب إضافة متطلبات هواء الاحتراق إذا كان مدخل المحرك يسحب الهواء من الغرفة بدلاً من قناة خارجية مخصصة.
طريقة تغيير الهواء في الساعة
لتحديد المقاسات الأولية عندما لا تتوفر بيانات الشركة المصنعة التفصيلية بعد، استخدم طريقة ACH:
معدل تدفق الهواء (CFM) = (حجم الغرفة بالقدم المكعب × معدل تغيير الهواء في الساعة) / 60
تتطلب معظم غرف المولدات من 15 إلى 30 تغييرًا للهواء في الساعة. غرفة بقياس 30 قدمًا × 20 قدمًا × 12 قدمًا (7,200 قدم مكعب) بمعدل 20 تغييرًا للهواء في الساعة تحتاج إلى:
معدل تدفق الهواء (CFM) = (7,200 × 20) / 60 = CFM 2,400
مع ذلك، لا تكفي طريقة معدل تغيير الهواء (ACH) وحدها للتصميم النهائي. يجب دائمًا التحقق من حسابات طرد الحرارة. بالنسبة لمولدات الديزل الكبيرة، تتطلب طريقة طرد الحرارة عادةً تدفق هواء أكبر بكثير من تقدير معدل تغيير الهواء.
هواء الاحتراق مقابل هواء التبريد
يُزيل هواء التبريد الحرارة المُشعّة من حجرة المحرك. ويستهلك المحرك هواء الاحتراق لحرق الوقود، ثم يخرج عبر مدخنة العادم. هذان الشرطان مُتكاملان. إذا كان محركك يسحب هواء الاحتراق من الحجرة، فأضف معدل تدفق هواء الاحتراق المُحدد من قِبل الشركة المُصنّعة إلى معدل تدفق هواء التبريد (CFM). في العديد من التركيبات الحديثة، يتم توجيه هواء الاحتراق مباشرةً من الخارج إلى مُنقّي هواء المحرك، مما يُقلل من عبء تهوية الحجرة.
أنواع أنظمة التبريد وتأثير التهوية
يؤثر نوع نظام التبريد المحدد في المصنع بشكل كبير على تصميم تهوية الغرفة. ويمكن تهيئة مجموعات مولدات شاندونغ هوالي بثلاث طرق تبريد حسب متطلبات التركيب.
مشعاع مثبت على قاعدة المصنع
هذا هو التكوين الأكثر شيوعًا. يُثبّت المبرد على قاعدة المحرك، ويسحب الهواء عبر المحرك، ثم يدفعه عبر قلب المبرد. هذه الطريقة بسيطة واقتصادية. مع ذلك، فهي تتطلب أكبر كمية من هواء التهوية المتدفق عبر الغرفة، لأن الهواء الخارج من المبرد يكون ساخنًا ويجب طرده مباشرةً.
بالنسبة للمبردات المثبتة على قاعدة انزلاقية، يُعد مسار تدفق الهواء بالغ الأهمية. يجب أن يدخل هواء التزويد من أسفل جهة المولد. يجب أن يمر الهواء فوق مجموعة المولدات ويخرج من أعلى جهة المحرك/المبرد. يؤدي التوصيل المباشر، حيث يذهب هواء التزويد مباشرةً إلى العادم دون المرور فوق المولد، إلى تكوين بقع ساخنة، ويجب تجنبه.
أنظمة المشعات عن بعد
عندما تجعل قيود المساحة الداخلية، أو مستويات الضوضاء، أو نظام التهوية، تركيب مشعاع تبريد مركزي غير عملي، يتم استخدام مشعاع تبريد خارجي لنقل الحرارة إلى خارج المبنى. يُركّب هذا المشعاع عادةً على السطح أو الجدار الخارجي، ويتم توصيل سائل التبريد بين المحرك والمشعاع الخارجي عبر أنابيب.
تُقلل أنظمة المشعات البعيدة من احتياجات تهوية الغرفة بنسبة تتراوح بين 60% و80%، وذلك لأن عملية طرد الحرارة الرئيسية تُنقل خارج الغرفة. مع ذلك، فإنها تُضيف متطلبات هندسية جديدة. يعتمد قطر الأنابيب على معدل التدفق والمسافة. تعمل الوصلات المرنة عند المحرك على عزل الاهتزازات. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مضخة مساعدة لأن المضخة القياسية للمحرك قد لا تكون كافية للأنابيب الطويلة أو المشعات المرتفعة. يجب تركيب خزان تمدد في أعلى نقطة في النظام.
في عام ٢٠٢٢، واجه فريق هندسي في أحد مستشفيات سنغافورة تحديًا في تركيب مولدين احتياطيين بقدرة ١٠٠٠ كيلوواط في الطابق الثالث من برج طبي. كان تركيب مشعات التدفئة الجاهزة في المصنع سيتطلب شبكة ضخمة من قنوات التهوية عبر عدة طوابق، مما كان سيتجاوز حدود الضوضاء المسموح بها في أجنحة المرضى. لذا، اختار الفريق مشعات تدفئة خارجية مثبتة على السطح مزودة بمضخات مساعدة وأنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ. انخفضت تهوية الغرفة من ٦٥٠٠٠ قدم مكعب في الدقيقة إلى ١٨٠٠٠ قدم مكعب في الدقيقة. اجتاز التركيب اختبارات الصوت من المحاولة الأولى، ويعمل منذ ذلك الحين دون أي مشاكل متعلقة بالتهوية.
مبادل حراري ومبرد سوائل عن بعد
بالنسبة للمباني المزودة بأنظمة تبريد مياه قائمة، يستخدم مبادل حراري حلقة تبريد وسيطة. تمتص مياه التبريد في المبنى أو مبرد سائل خارجي حرارة المحرك. يقلل هذا الأسلوب من تهوية الغرفة إلى الحد الأدنى اللازم لهواء الاحتراق وحرارة المحرك المشعة. يتطلب هذا الأسلوب التنسيق مع فريق الميكانيكا في المبنى، ولكنه قد يكون الحل الأمثل من حيث استغلال المساحة في المنشآت الحضرية.
تصميم غرفة المولد: التخطيط والمساحات
الحد الأدنى من الموافقات
تؤثر المسافات الآمنة على كلٍ من السلامة وكفاءة التهوية. يشترط معيار NFPA 110 وجود مسافة لا تقل عن 90 سم (36 بوصة) في مقدمة وجوانب مجموعة المولدات لتسهيل الصيانة. بينما يشترط معيار NFPA 37 وجود مسافة لا تقل عن 1.5 متر (5 أقدام) بين غلاف المحرك وأي جدار قابل للاحتراق أو فتحة في المبنى أو بروز. عند تركيب عدة مولدات، يجب الحفاظ على مسافة لا تقل عن 90 سم (36 بوصة) بين الوحدات. يجب أن يكون الارتفاع العلوي 1.2 متر (4 أقدام) على الأقل فوق المولد، مع حد أدنى 90 سم (3 أقدام) في المقدمة والجوانب.
لا تقتصر هذه المساحات على الصيانة فحسب، بل تحدد أيضاً الحجم المفتوح الذي يجب أن يتدفق عبره هواء التهوية. إن وضع مولد كهربائي ملاصق للجدار يعيق تدفق الهواء ويخلق مناطق ساخنة راكدة.
تحديد مواقع المدخل والمخرج
يمنع الوضع الصحيح للهواء إعادة تدوير الهواء الساخن ومشاكل الضغط السلبي. اتبع هذه الإرشادات:
- ضع فتحات السحب والعادم على جدران مختلفة كلما أمكن ذلك.
- ضع مدخل الإمداد في مكان منخفض وبالقرب من طرف المولد.
- ضع مخرج العادم في أعلى مكان ممكن وعلى الجانب المواجه للريح من المبنى.
- زيادة مساحة الفتحات الحرة الصافية بنسبة 25٪ إلى 50٪ لمراعاة تقييد الشفرات وشبكات الحشرات.
- قم بحماية الفتحات من الرياح السائدة، التي يمكن أن تعيق مراوح الشفط أو تدفع المطر والثلج إلى داخل الغرفة.
قد يُؤدي نظام مروحة الشفط إلى خلق ضغط سلبي في الغرفة. لذا، يجب الحد من هذا الضغط السلبي لضمان إمكانية فتح أبواب الغرفة في حالات الطوارئ. وفي حال وجود غلايات أو معدات احتراق أخرى في الغرفة نفسها، فقد يتسبب الضغط السلبي في حدوث ارتداد خطير للغازات.
حدود درجة حرارة الغرفة وتخفيض القدرة
ينبغي عمومًا أن تبقى درجة حرارة غرفة المولد أقل من 40 درجة مئوية (104 فهرنهايت). يوضح الجدول التالي نموذجًا لتخفيض قدرة مولدات الديزل مع ارتفاع درجة الحرارة:
| درجة حرارة الغرفة | تخفيض تقريبي | الإجراء مطلوب |
|---|---|---|
| تصل درجة الحرارة إلى 104 فهرنهايت | بدون سلوفان | عملية قياسية |
| 104F إلى 122F | 10% | قم بزيادة تدفق الهواء أو خفض درجة حرارة الهواء الداخل |
| 122F إلى 140F | 20٪ إلى٪ 25 | أضف نظام تبريد مخصص أو قلل من حجم المولد |
| أعلى من 140 درجة فهرنهايت | 30٪ + | من المرجح حدوث إغلاق طارئ؛ إعادة تصميم نظام التهوية |
تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في الغرفة أيضًا إلى تقليل قدرة المحولات الكهربائية، ومفاتيح التوزيع، وسعة التيار الكهربائي للكابلات في نفس المكان. عند التخطيط لـ توصيلات كهربائية لمجموعة المولدتذكر أن تحديد حجم الموصلات يفترض درجات حرارة محيطة قياسية. قد تتطلب الغرفة الحارة كابلات أكبر مما تشير إليه الحسابات القياسية.
المخمدات، والفتحات، وأنظمة التحكم
مخمدات تعمل بمحرك
تتطلب معايير NFPA 110 استخدام مخمدات تعمل بمحركات كهربائية في المنشآت من المستوى 1. ويُعدّ وضع الأمان عند التعطل المواصفة الأساسية. ويجب أن تكون مخمدات السحب والعادم التي تخدم غرفة المولدات تفشل في فتحيؤدي إغلاق صمام التحكم في المولد أثناء التشغيل إلى قطع تدفق الهواء ويتسبب في ارتفاع درجة الحرارة بسرعة.
حدد مشغلات زنبركية تُعيد المخمد إلى وضع الفتح عند انقطاع التيار الكهربائي أو إشارة التحكم. يجب أن يكون المخمد مغلقًا بواسطة المحرك ومفتوحًا بواسطة الزنبرك. اربط تشغيل المخمد بوحدة تحكم المولد بحيث يفتح قبل بدء تشغيل المحرك ولا يُغلق إلا بعد اكتمال التبريد.
مخمدات النار
يشترط البند 4.1.2.1.5 من معيار NFPA 37 تركيب مخمدات حريق أوتوماتيكية أو ذاتية الإغلاق على الفتحات الواصلة بين غرفة المحرك وأجزاء المبنى الأخرى. يجب أن تتوافق قدرة المخمد مع قدرة الجدار المُركّب فيه على مقاومة الحريق. في الغرف المحمية بأنظمة إخماد الحرائق الغازية، يجب أن تُغلق أنظمة الفتحات الأوتوماتيكية عند إطلاق عامل الإخماد للحفاظ على تركيزه.
لاحظ أن مخمدات الحريق في مسار السحب والعادم الرئيسي غير مسموح بها عمومًا لأنظمة المستوى 1 بموجب معيار NFPA 110. نسق مع مهندس الحماية من الحرائق في وقت مبكر من التصميم.
تحديد مقاسات واختيار الشرائح
حدد حجم فتحات التهوية بناءً على مجموعة المولد، وليس بناءً على أحمال التكييف والتهوية العامة. تحقق من صافي مساحة الهواء الحر وانخفاض الضغط مع الشركة المصنعة. قد لا توفر فتحة تهوية مصنفة عند 10,000 قدم مكعب في الدقيقة في الهواء الحر سوى 6,000 قدم مكعب في الدقيقة بعد احتساب فقدان الهواء الناتج عن الشبكة وزوايا الشفرات.
في المناطق الباردة، يُنصح باستخدام مخمدات إعادة تدوير الهواء الآلية التي تمزج هواء الغرفة الدافئ مع هواء السحب البارد أثناء التشغيل. قد تكون هذه المخمدات مفتوحة في الوضع الطبيعي وتُغلق عند التعطل، وهو عكس وظيفة مخمدات السحب الرئيسية. لذا، لا تخلط بين وظيفتيهما.
أخطاء شائعة في تهوية غرفة المولد
حتى المصممون ذوو الخبرة يرتكبون أخطاءً في أنظمة التهوية. إليكم أكثر الأخطاء شيوعاً التي نراها في هذا المجال:
- استخدام فتحات التهوية لأنظمة التكييف والتهوية في غرف المولدات. تُسبب فتحات التهوية في غرف المحولات وفتحات التهوية القياسية لأنظمة التكييف والتهوية ضغطًا عكسيًا مفرطًا. لذا، تحتاج غرف المولدات إلى فتحات تهوية ذات مساحة حرة كبيرة وانخفاض ضغط منخفض، مصممة خصيصًا لتدفق الهواء الصناعي.
- تحديد مواصفات المخمدات المغلقة عند الفشل. في حال انقطاع التيار الكهربائي أو تعطل أنظمة التحكم أثناء تشغيل المولد، فإن صمامات الإغلاق التلقائي تمنع تدفق الهواء تماماً. وقد ترتفع درجة حرارة الغرفة إلى مستويات خطيرة في غضون دقائق.
- وضع العادم بالقرب من مداخل الهواء. يمكن أن تعود غازات العادم الساخنة وأول أكسيد الكربون إلى فتحات تهوية الغرفة أو المبنى. حافظ على مسافة لا تقل عن 10 أقدام بينهما وفقًا لمعيار NFPA 37.
- مع تجاهل بيانات رفض الحرارة من الشركة المصنعة. تُعدّ الحسابات التقريبية مفيدةً لوضع الميزانية، لكنها غير كافيةٍ أبدًا للتصميم النهائي. استخدم دائمًا قيم طرد الحرارة المنشورة من قِبل الشركة المصنّعة.
- نظام عادم مستمر غير كافٍ. تتطلب بعض المعايير المؤسسية وجود عادم مستمر بحد أدنى 1.5 قدم مكعب في الدقيقة لكل قدم مربع والحفاظ على ضغط سلبي بالنسبة للمساحات المجاورة.
- سد فتحات التهوية بالتخزين. يحظر معيار NFPA 37 منعاً باتاً تخزين المواد القابلة للاشتعال في حجرة المحرك. حتى التخزين المؤقت لقطع الغيار أمام فتحات سحب الهواء قد يعيق تدفق الهواء الضروري.
- مع تجاهل تأثير الارتفاع ودرجة الحرارة مجتمعين على خفض القدرة. يواجه المولد الكهربائي الموجود على ارتفاع 5,000 قدم ودرجة حرارة الغرفة 110 فهرنهايت انخفاضًا مضاعفًا في القدرة. عادةً ما يؤثر الارتفاع بنسبة 3% إلى 4% لكل 1,000 قدم بالنسبة للمحركات ذات السحب الطبيعي.
تظهر العديد من هذه الأخطاء في قائمتنا لـ أخطاء شائعة في تركيب مولدات الطاقةإن مراجعة الدليلين معًا يمكن أن تساعدك في اكتشاف المشاكل قبل بدء أعمال البناء.
في عام ٢٠٢١، قام مقاول في مكسيكو سيتي بتركيب مخمدات تعمل بمحركات كهربائية على مولد احتياطي لمستشفى بقدرة ٤٠٠ كيلوواط. صُممت هذه المخمدات لتكون مغلقة تلقائيًا عند انقطاع التيار الكهربائي لمنع تسرب الهواء البارد خلال فصل الشتاء. خلال انقطاع التيار الكهربائي في يناير، بدأ المولد بالعمل، لكن عطلًا في أسلاك التحكم منع المخمدات من الفتح. ارتفعت درجة حرارة الغرفة من ٦٥ درجة فهرنهايت إلى ١٤٠ درجة فهرنهايت في ثماني دقائق. ارتفعت درجة حرارة المحرك بشكل مفرط وتوقف عن العمل بسبب ارتفاع درجة حرارة سائل التبريد قبل اكتمال عملية نقل الحمل. انقطع التيار الكهربائي عن أجهزة العناية المركزة في المستشفى لمدة ٢٣ دقيقة حتى عودة التيار الكهربائي. كان الحل بسيطًا: استبدال المحركات بنماذج تعمل بنابض وتفتح تلقائيًا عند انقطاع التيار. كانت تكلفة هذا الدرس أعلى بكثير من تكلفة استبدال المحركات.
للاطلاع على جداول حدود الضغط الخلفي المفصلة حسب الشركة المصنعة للمحرك، وإرشادات تحديد حجم كاتم الصوت، ومعايير وكالة حماية البيئة (EPA) من المستوى الرابع لمعالجة غازات العادم، يُرجى مراجعة مقالتنا حول تركيب نظام عادم مجموعة المولدات.
تهوية للتكوينات الخاصة
تشغيل وحدات متعددة بالتوازي
عند تشغيل عدة مولدات بالتوازي، تتراكم متطلبات التهوية، ولكن ليس من السهل دائمًا تحديدها. إجمالي الحرارة المطرودة هو مجموع حرارة جميع الوحدات. مع ذلك، قد تكون التهوية المُقسّمة إلى مناطق أكثر فعالية من مسار تدفق هواء واحد كبير. لذا، يُنصح بتخصيص مسارات سحب وطرد هواء منفصلة لكل مولد لمنع انتقال الحرارة من وحدة إلى أخرى، مما قد يُسخّن هواء السحب.
عند تصميم نظام تشغيل متوازي، يجب ربط نظام التهوية بوحدات التحكم الخاصة بالتشغيل المتوازي. عند تشغيل وحدة واحدة فقط من أصل ثلاث وحدات، لا يلزم توفير تدفق الهواء الكامل. يمكن لمراوح محرك التردد المتغير (VFD) تعديل تدفق الهواء بناءً على عدد المولدات العاملة.
مجموعات المولدات المعبأة في حاويات
تُعبأ مولدات الطاقة المُعبأة في حاويات في حاوية شحن، حيث تُجمع فيها مكونات المحرك والمولد الكهربائي والمبرد ووحدات التحكم. ويتم تهوية النظام عبر فتحات مخصصة لسحب الهواء وطرده في جدران الحاوية. تتطلب هذه الأنظمة مراقبة دقيقة لدرجة حرارة الهواء الداخل، لأن جدران الحاوية تمتص حرارة الشمس. في ضوء الشمس المباشر، قد تتجاوز درجة حرارة سطح الحاوية 150 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تسخين الهواء الداخل قبل وصوله إلى المحرك.
تركيبات المناخ البارد
يُسبب الطقس البارد مشكلة معاكسة. يشترط معيار NFPA 110 أن تحافظ أنظمة المستوى 1 على درجة حرارة لا تقل عن 40 درجة فهرنهايت في غرفة المولد. قد تؤدي مخمدات إعادة التدوير إلى خلط هواء العادم الدافئ مع هواء السحب البارد أثناء بدء التشغيل. تستخدم بعض التركيبات سخانات داخلية أو نظام تسخين عبر أنابيب سائل التبريد. يكمن الحل في تحقيق التوازن بين متطلبات التسخين المسبق ومتطلبات فتح المخمد تلقائيًا عند حدوث عطل. قد تتسبب الغرفة شديدة البرودة في فشل بدء التشغيل، أو صعوبة بدء التشغيل، أو تسارع تآكل المحرك.
قبل وضع اللمسات الأخيرة على تصميم غرفتك، تأكد من أن تصميم أساسات مجموعة المولدات يُوفر مساحة كافية لقنوات سحب الهواء وإخراجه. قد تعيق جدران الأساس مسارات تدفق الهواء إذا لم يتم التنسيق مع مهندس الميكانيكا.
خاتمة
لا تُعتبر متطلبات تهوية مجموعة المولدات أمرًا ثانويًا، بل هي عنصر أساسي في الهندسة يحدد ما إذا كان نظام التهوية الداخلي يعمل بكامل طاقته المقدرة أم يخفضها عند الحاجة الماسة إليها. وتشمل العناصر الخمسة الحاسمة: حساب دقيق لمعدل تدفق الهواء (CFM) استنادًا إلى بيانات طرد الحرارة من الشركة المصنعة، والامتثال لمعايير NFPA 37 وNFPA 110، وتحديد مواقع مداخل ومخارج التهوية بشكل صحيح، واختيار مخمدات فتح تلقائي عند الأعطال، ووضع حدود واقعية لدرجة الحرارة تراعي الظروف المحيطة والارتفاع عن سطح البحر.
من وجهة نظر الشركة المصنعة، تبدأ اعتبارات التهوية من المصنع. يُمكن أن يُساهم اختيار نظام التبريد المناسب، سواءً كان مشعاعًا مُثبتًا على قاعدة، أو مشعاعًا عن بُعد، أو مُبادلًا حراريًا، في خفض تكاليف تهوية الغرفة بعشرات الآلاف من الدولارات. يُمكن توفير مجموعات مولدات شاندونغ هوالي بتكوينات مُحسّنة للتهوية مُصممة خصيصًا لتناسب متطلبات مشروعك.
إذا كنت تخطط لتركيب مولد كهربائي داخلي، فابدأ بأرقام طرد الحرارة، وليس بكتالوج فتحات التهوية. وعند اكتمال التركيب، اتبع الإجراءات الصحيحة. إجراءات تشغيل مجموعة المولدات للتحقق من أن أداء التهوية يتطابق مع الغرض من التصميم في ظل ظروف التحميل الفعلية.
هل تحتاج إلى مساعدة في تحديد مجموعة مولدات كهربائية ذات نظام تبريد مناسب لموقعك؟ الاتصال بنا فريق هندسي لتقديم إرشادات التهوية الخاصة بالمشروع وخيارات التكوين المخصصة.
