大發(fā)熱量電氣設(shè)備室暖通設(shè)計

李新華 (安徽省電力設(shè)計院，安徽 合肥 230601)

1 概 述

變頻器、SVG控制柜以及勵磁柜在電廠以及變電所普遍應(yīng)用，這類設(shè)備間由于空間較小且散熱量較大，給暖通設(shè)計造成一定的不利因素。若暖通設(shè)計效果不佳，會造成設(shè)備柜體溫度過高，引起高溫報警，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障率高、可靠性差，并且設(shè)備長期在高溫、粉塵環(huán)境下工作，也會加速設(shè)備的老化，縮短設(shè)備的使用壽命。因此，暖通專業(yè)需重視該類設(shè)備間的通風(fēng)及空調(diào)設(shè)計。

2 設(shè)備間的暖通設(shè)計方式

變頻器、SVG控制柜、勵磁設(shè)備間等小空間大發(fā)熱量房間的暖通設(shè)計主要分為通風(fēng)設(shè)計和空調(diào)設(shè)計。

2.1 通風(fēng)設(shè)計

2.1.1 通風(fēng)設(shè)計的兩種方式

通風(fēng)設(shè)計主要分為自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)和機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)兩種方式。自然進(jìn)風(fēng)是通過在外墻上安裝帶過濾網(wǎng)百葉窗，由排風(fēng)機(jī)排風(fēng)形成室內(nèi)負(fù)壓，室外空氣經(jīng)百葉窗進(jìn)入室內(nèi)的通風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)量等于排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量；機(jī)械進(jìn)風(fēng)是通過送風(fēng)機(jī)向室內(nèi)送風(fēng)或采用帶中效過濾的送風(fēng)機(jī)箱向室內(nèi)送風(fēng)。機(jī)械排風(fēng)分為設(shè)備自帶排風(fēng)機(jī)接風(fēng)管排至室外和在外墻上安裝排風(fēng)機(jī)將室內(nèi)熱空氣排至室外。各通風(fēng)方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，具體見表1。

2.1.2 降溫送風(fēng)

降溫送風(fēng)機(jī)組有初/中級過濾器、表冷器、送風(fēng)機(jī)等部分組成，降溫通風(fēng)的冷源可采用自然冷源（如地下水源、河流水等）和人工冷源（如氟利昂壓縮制冷）。其中采用自然冷源的方式，多采用空氣－水蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，采用人工冷源可采用制冷劑在表冷器內(nèi)直接蒸發(fā)或由冷水機(jī)組提供的冷凍水冷卻方式。送風(fēng)系統(tǒng)可根據(jù)室外空氣溫度調(diào)整供冷量或關(guān)閉制冷系統(tǒng)。

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的使用需要滿足一定的條件，在氣候干燥的西部和北部地區(qū)，夏季空調(diào)室外空氣計算濕球溫度較低，采用蒸發(fā)冷卻會有較好的效果。對于潮濕地區(qū)，空氣計算濕球溫度較高時，蒸發(fā)冷卻效果不明顯，采用人工制冷方式效果較好。

2.2 空調(diào)設(shè)計

空調(diào)設(shè)計是將室內(nèi)封閉，室內(nèi)散熱量完全由空調(diào)承擔(dān)。空調(diào)系統(tǒng)分為柜式空調(diào)系統(tǒng)和組合式空調(diào)系統(tǒng)。

對于設(shè)置于汽機(jī)房內(nèi)的變頻器間及勵磁間，受空間的限制，多采用柜式空調(diào)系統(tǒng)。在風(fēng)冷室外機(jī)無條件安放時，可采用水冷柜機(jī)，冷卻水使用工業(yè)水。但此種系統(tǒng)不能維持室內(nèi)正壓狀態(tài)，在周圍環(huán)境不夠清潔時，灰塵會經(jīng)過縫隙進(jìn)入室內(nèi)，對設(shè)備的使用有一定的影響，因此須加強(qiáng)房間的密封性。另外采用這種方式全年依靠人工能源維持室內(nèi)溫度，不能利用室外空氣天然冷源，不夠節(jié)能。如某電廠變頻器室內(nèi)設(shè)置28kW 制冷量空調(diào)5臺，每小時耗電量45kW。某些電廠設(shè)計空調(diào)與通風(fēng)均設(shè)置，根據(jù)室外溫度切換通風(fēng)運(yùn)行或空調(diào)封閉運(yùn)行；有些電廠（例如宿州電廠）無專門暖通運(yùn)行人員，運(yùn)行管理水平有限，改為風(fēng)冷柜式空調(diào)機(jī)封閉運(yùn)行。

組合式空調(diào)機(jī)組包括進(jìn)風(fēng)段、初/中效過濾段、表冷段、送風(fēng)段等功能段組成。當(dāng)采用風(fēng)冷冷凝器時，還包括壓縮冷凝段。表冷段可采用集中制冷站提供的冷凍水或直接蒸發(fā)式表冷。這種系統(tǒng)可保證室內(nèi)正壓，防止未經(jīng)過濾空氣進(jìn)入，而且可以根據(jù)室外空氣參數(shù)調(diào)整新回風(fēng)比例，盡量使用天然冷源達(dá)到節(jié)能的目的。由于熱空氣集中在設(shè)備室的上部，為保證電氣設(shè)備的進(jìn)風(fēng)溫度較低，采用下送風(fēng)的方式比較合理。但這種方式需要增加空調(diào)設(shè)備投資，并需要足夠的空間安裝空調(diào)設(shè)備，此外該方式風(fēng)管系統(tǒng)也較為復(fù)雜，對設(shè)備間的層高以及室內(nèi)空間都有一定的要求。

3 工程實(shí)例

某電廠一期勵磁設(shè)備間采用一臺風(fēng)冷冷風(fēng)柜式空調(diào)機(jī)維持室內(nèi)溫度，柜機(jī)制冷量為42kW。電廠運(yùn)行人員反映在空調(diào)設(shè)備出現(xiàn)故障時，因?yàn)闆]有暖通空調(diào)設(shè)備專門維護(hù)人員，造成維修時間長，在空調(diào)不能正常運(yùn)行期間，室內(nèi)溫度高。因此在電氣設(shè)備間設(shè)置空調(diào)時需考慮設(shè)備的備用率，且最好設(shè)置2臺以上的空調(diào)機(jī)以滿足電氣設(shè)備正常運(yùn)行的需要。

二期勵磁設(shè)備間緊鄰汽機(jī)房6kV配電裝置布置，在做暖通設(shè)計時統(tǒng)一考慮兩個房間的空調(diào)備用（見圖1）。

16kV配電裝置室空調(diào)系統(tǒng)型式為低速全空氣空調(diào)系統(tǒng)，選用2臺水冷冷風(fēng)型柜式空調(diào)機(jī)組，每臺機(jī)組的制冷量為64kW，1用1備；勵磁設(shè)備間空調(diào)平時采用2臺風(fēng)冷柜式空調(diào)機(jī)，每臺機(jī)組的制冷量為34kW，2臺同時運(yùn)行。勵磁設(shè)備間平時使用風(fēng)冷柜式空調(diào)機(jī)維持室內(nèi)溫度，汽機(jī)房6kV配電裝置室僅使用1臺水冷柜機(jī)消除設(shè)備散熱，此時手動對開多葉調(diào)節(jié)閥（編號3）、雙層可調(diào)百葉風(fēng)口（編號5）、雙層防火百葉窗（編號4）全部關(guān)閉；當(dāng)勵磁間風(fēng)冷柜機(jī)出現(xiàn)故障時，啟動備用水冷柜機(jī)（編號1），同時開啟編號3，4，5，通過風(fēng)管向勵磁間送冷風(fēng)以維持室內(nèi)溫度。

表1

圖1

在大功率電氣設(shè)備間相鄰布置時，可采用這種空調(diào)方式。在不增加空調(diào)機(jī)費(fèi)用的情況下，增加了大功率房間空調(diào)的備用率，在空調(diào)設(shè)備出現(xiàn)故障時，不影響大功率設(shè)備運(yùn)行。

4 總 結(jié)

大散熱量電氣設(shè)備間的暖通設(shè)計需要因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場的氣候條件、空間布置、周圍環(huán)境等因素選擇最佳的設(shè)計方式，并且設(shè)計時需要綜合考慮設(shè)備的初投資和運(yùn)行費(fèi)用的比較，使設(shè)計經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

[1]李善化，康慧，孫相軍，等.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]李志統(tǒng)，潘燈.某發(fā)電廠高壓變頻器室空調(diào)系統(tǒng)改造設(shè)計探討[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2010(4).