工業(yè)廠房?jī)?nèi)變配電室通風(fēng)設(shè)計(jì)

龍傳民

(化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410116)

工業(yè)廠房的變配電室一般設(shè)置在地面以上。工業(yè)廠房變配電室通常包含變壓器及高、低壓配電設(shè)備，其中高、低壓配電設(shè)備的發(fā)熱量小，而變壓器的發(fā)熱量大。在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中尚無明確的帶變壓器的變配電室的通風(fēng)設(shè)計(jì)。筆者結(jié)合工程設(shè)計(jì)對(duì)此類變配電室通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討?，F(xiàn)將有關(guān)問題歸納成文，以供同行參考。

1 變配電室通風(fēng)的必要性

變壓器在變配電室室內(nèi)運(yùn)行時(shí)會(huì)散發(fā)出較大的熱量，如不及時(shí)排出這些熱量，則導(dǎo)致室內(nèi)溫度積聚增高。當(dāng)室內(nèi)氣溫達(dá)到45℃時(shí)，變壓器的負(fù)荷率降低，損耗增大。文獻(xiàn)［1］規(guī)定:變壓器室的排風(fēng)溫度不宜高于45℃，進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)溫差不宜大于15℃。為確保變壓器能正常工作，因此設(shè)置通風(fēng)是完全必要的。

2 變配電室通風(fēng)量的計(jì)算方法

變配電室的通風(fēng)目的主要是消除余熱。目前國內(nèi)比較常見采用換氣次數(shù)的方法來估算通風(fēng)量。鑒于變配電室包括變壓器與高、低壓配電設(shè)備，因此在估算通風(fēng)換氣次數(shù)的時(shí)候?qū)⒆儔浩魇遗c配電室的換氣次數(shù)一起相加。變配電室換氣次數(shù)文獻(xiàn)［2］［3］為13次/h，文獻(xiàn)［4］換氣次數(shù)為8次/h～12次/h。文獻(xiàn)［5］通風(fēng)量的計(jì)算為變配電室換氣次數(shù)為10次/h的換氣量加上變壓器消除余熱所需的通風(fēng)量。文獻(xiàn)［5］也指出:如能準(zhǔn)確計(jì)算出變配電室室內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量的總和，應(yīng)取排除余熱所需的通風(fēng)量并推薦采用正壓通風(fēng)系統(tǒng)，即:機(jī)械送風(fēng)，機(jī)械排風(fēng);且送風(fēng)量比排風(fēng)量大10%以確保室內(nèi)正壓。

3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及計(jì)算公式

1)對(duì)于周圍空氣不干凈或處于風(fēng)沙地帶，或夏季室外通風(fēng)計(jì)算溫度高于28℃低于33℃的地區(qū)，推薦采用正壓通風(fēng)系統(tǒng)。即機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)，且送風(fēng)量比排風(fēng)量大10%。2)進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡量設(shè)置在非太陽直射區(qū)、空氣潔凈區(qū);當(dāng)環(huán)境條件處于風(fēng)沙地帶時(shí)，送風(fēng)應(yīng)經(jīng)過過濾網(wǎng)后送入室內(nèi)。3)變配電室排風(fēng)量按下式計(jì)算:其中，Q為余熱量，kW;L為變配電室的機(jī)械排風(fēng)量，m3/h;tp為變配電室排風(fēng)溫度，℃，應(yīng)不大于45℃;tj為變配電室進(jìn)風(fēng)溫度，℃，如直接從室外進(jìn)風(fēng)，tj取當(dāng)?shù)叵募就L(fēng)室外計(jì)算溫度;ρ為進(jìn)排風(fēng)空氣平均密度，kg/m3;cp為空氣比熱容，取 1.01 kJ/(kg·℃)。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

新疆戈壁灘中有一工業(yè)變配電室，位于主廠房的二樓，變配電室總面積為510 m2，層高3.7 m，室內(nèi)設(shè)4臺(tái)2 000 kVA的干式變壓器及95臺(tái)高、低壓配電設(shè)備，平面布置如圖1所示。當(dāng)?shù)厥彝馔L(fēng)計(jì)算溫度為32℃時(shí)為其設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)。由樣本查得，變壓器的負(fù)荷熱損耗為18 150 W/臺(tái)。

圖1 變配電室通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

5 通風(fēng)方案

由于本變配電室位于多風(fēng)沙的新疆戈壁灘中，空氣中含塵多，且由于主廠房的熱空氣上升處于變配電室的四周，因此采用正壓通風(fēng)方案。在變配電室左邊隔墻處設(shè)一送風(fēng)柜，由室外進(jìn)風(fēng)經(jīng)過濾網(wǎng)后直接送入變配電室室內(nèi);在室外進(jìn)風(fēng)同側(cè)室外墻上設(shè)排風(fēng)口，由排風(fēng)柜排出。進(jìn)排風(fēng)距離為21 m，且排風(fēng)口位于風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。通風(fēng)系統(tǒng)布置見圖1。

變配電室室內(nèi)得熱量包括變壓器的熱損耗、高低壓配電柜的發(fā)熱量(其中包括以后擴(kuò)建預(yù)留增加的配電柜的發(fā)熱量)、室內(nèi)低壓電容器柜發(fā)熱量、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱量、電纜發(fā)熱量和室內(nèi)照明散熱量等，其中后三種得熱量相對(duì)于前面三種得熱量來說所占比例很少，因此在計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)。而高低壓配電柜的發(fā)熱量可以估算，向生產(chǎn)設(shè)備廠家咨詢后，都按300 W/臺(tái)進(jìn)行計(jì)算。因此:Q=18 150×4+95×300=101 100 W。求得變配電室的熱負(fù)荷為101 100 W。根據(jù)得到消除變配電室余熱所需的通風(fēng)量為:L=3 600×101.1/［1.106 ×1.01 ×(40 －32)］=40 728 m3/h。經(jīng)計(jì)算變配電室總換氣次數(shù)為21.6次/h。

6 通風(fēng)設(shè)備選擇

1)排風(fēng)設(shè)備?？偱棚L(fēng)量為40 728 m3/h;選擇DBF-Ⅱ-800排風(fēng)柜:風(fēng)量41 260 m3/h，全壓 340 Pa，轉(zhuǎn)速 350 r/min，功率 7.5 kW。2)送風(fēng)設(shè)備。由于變配電室位于主廠房的二樓，無論在冬、夏季主廠房產(chǎn)生的熱空氣都積聚在配電室的四周，為確保通風(fēng)效果，保持正壓的風(fēng)量比排風(fēng)量大10%。41 260×1.1=45 386 m3/h。選一臺(tái)DBF-Ⅱ-900送風(fēng)柜，風(fēng)量為47 180 m3/h，全壓440 Pa，轉(zhuǎn)速380 r/min，功率15 kW;包括過濾段、送風(fēng)機(jī)段。對(duì)于送風(fēng)管，室外空氣經(jīng)過濾后先流經(jīng)發(fā)熱量小的高、低壓柜，再流入發(fā)熱量大的變壓器，因此變壓器附近排風(fēng)管大，因此可以很好的利用室外空氣消除變配電室的余熱，節(jié)能方案合理可靠。

7 結(jié)語

經(jīng)過近5年的運(yùn)行，對(duì)于處于被上升熱氣流包圍的二層變配電室來說，采用正壓通風(fēng)系統(tǒng)，變配電室的通風(fēng)效果良好，配電室內(nèi)的溫度始終低于40℃，這為電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了良好的條件。通過變配電室的實(shí)際設(shè)備運(yùn)行，變配電室的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下事項(xiàng):1)對(duì)于變配電室宜設(shè)置在地面一層或地下層，不宜設(shè)置在廠房有上升熱氣流包圍的二層平面上。2)變配電室的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備布置、所處環(huán)境、室外參數(shù)條件以及建筑專業(yè)來綜合考慮。本著節(jié)省投資、節(jié)約運(yùn)行成本、方案合理的原則來確定變配電室的適當(dāng)位置。3)變配電室的通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)與消防防排煙系統(tǒng)互鎖。當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)到火災(zāi)時(shí)，風(fēng)管內(nèi)帶易熔片的防火閥關(guān)閉，并立即切斷通風(fēng)排煙系統(tǒng)電源關(guān)閉通風(fēng)、排煙風(fēng)機(jī)。4)由于戈壁灘中夏季日曬強(qiáng)烈，天氣干燥炎熱，室外空氣溫度達(dá)到38℃，變配電室應(yīng)增加一拖多空調(diào)制冷設(shè)備作為夏季通風(fēng)工況的備用。由于工廠效益非常好，為保證工廠運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠，在工廠現(xiàn)場(chǎng)業(yè)主增加了空調(diào)制冷量為120 kW的空調(diào)設(shè)備作為夏季通風(fēng)的備用。目前為止，變配電室運(yùn)行了5年其運(yùn)行情況良好。

［1］工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第3版.北京：中國電力出版社，2005.

［2］孫一堅(jiān).簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［3］陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

［4］全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 暖通空調(diào)·動(dòng)力［Z］.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所，2003.

［5］李善化.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國電力出版社，2001.