地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能探討

摘 要：現(xiàn)今地下變電站已成為城市電力設(shè)施的重要組成部分，而目前地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并不健全。文章通過探討影響地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的因素，希望能為同類型的節(jié)能設(shè)計(jì)提供一些思路。

關(guān)鍵詞：地下變電站；通風(fēng)空調(diào)；節(jié)能

1 概述

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，城市供電越趨緊張，傳統(tǒng)的大型變電站已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求，而建設(shè)地下變電站是解決這一問題的最佳方式之一。地下變電站在地面上僅需留出必要的出入口和通風(fēng)口，在建筑和裝飾工程量上大大地減少，和環(huán)境具有極高的協(xié)調(diào)性，所以在現(xiàn)代城市中地下變電站的建設(shè)已經(jīng)形成了必然的趨勢。

在地下變電站中，設(shè)備種類多，散熱量大，據(jù)研究顯示，在地下變電站中，發(fā)熱是引起機(jī)器故障的最主要因素，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的降溫是設(shè)備安全運(yùn)行的重要保障。在提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，在保證地下變電站的正常運(yùn)行的前提下，加強(qiáng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究是地下變電站設(shè)計(jì)的重要方向，這極大的節(jié)約了資源。

2 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述

地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括了地下和地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)兩部分。

2.1 地下通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

地下通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般是由制冷設(shè)備、供排水設(shè)備以及送風(fēng)口組成，負(fù)責(zé)調(diào)控地下變電站的溫度以保障機(jī)器能夠正常運(yùn)行。在地下變電站內(nèi)，主要有主變壓器室、電抗器室等，各類設(shè)備正常運(yùn)行對溫度要求的不同，所以從外界引入的空氣需要經(jīng)過處理才能送往各個設(shè)備所在的房間。

2.2 地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般是由冷卻設(shè)備和進(jìn)、排風(fēng)口組成，是地下與地上進(jìn)行能量交換的重要橋梁，其中進(jìn)排風(fēng)口的設(shè)計(jì)對系統(tǒng)有著及其重要的影響。

3 地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 送風(fēng)口的節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1.1 合理選擇位置。地下變電站房間中的熱量能否及時(shí)排走與送風(fēng)口位置的選取有著極大的關(guān)聯(lián)，以電抗器室為例，在保持送風(fēng)量一定的前提下，建立幾種送風(fēng)口位置模型如下。

模型1-1：送風(fēng)口距離地面2米，送風(fēng)口均居于左側(cè)。

模型1-2：一個送風(fēng)口移至右側(cè)頂部，送風(fēng)口尺寸與風(fēng)速不變。

模型1-3：送風(fēng)管放置在設(shè)備前后，送風(fēng)方式為對側(cè)向下式。

模型1-4：送風(fēng)管放置在設(shè)備斜對角，送風(fēng)方式為對側(cè)向下式。

模型1-5：在模型1-4的基礎(chǔ)上，在電抗器室的頂部中央設(shè)置排風(fēng)口，對側(cè)設(shè)置送風(fēng)口。

分析得，模型1-1和模型1-4中的房間整體溫度較低，這是因?yàn)閷?cè)對角送風(fēng)能使新風(fēng)能及時(shí)擴(kuò)散，送風(fēng)最均勻，并能及時(shí)帶走產(chǎn)生的熱量，既保證了設(shè)備的正常運(yùn)行，對節(jié)能也有幫助。

3.1.2 合理選擇高度。由上述可知對側(cè)對角向下送風(fēng)為最佳送風(fēng)方式，下面我們建立模型來分析選取房間內(nèi)不同高度設(shè)計(jì)送風(fēng)口時(shí)房間內(nèi)的溫度隨高度分布情況。

模型2-1：送風(fēng)口中心高度為1m。

模型2-2：送風(fēng)口中心高度為1.5m。

模型2-3：送風(fēng)口中心高度為1.7m。

模型2-4：送風(fēng)口中心高度為2m。

模型2-5：送風(fēng)口中心，高度為2.5m。

經(jīng)過對五種模型的分析，在不影響設(shè)備的正常運(yùn)行以及工作人員操作安全的前提下，送風(fēng)口的高度應(yīng)該控制在1.5～2m之間，人們進(jìn)一步研究確定最合理高度應(yīng)在1.5～1.7m之間，這樣房間內(nèi)的線平均溫度較低。

3.1.3 合理選擇尺寸及風(fēng)速。用有效面積代替送風(fēng)口尺寸進(jìn)行計(jì)算，分析風(fēng)口尺寸對流體流場的影響，現(xiàn)在選取位置和高度最優(yōu)情況來研究，送風(fēng)量不變。

模型3-1：送風(fēng)速度6.7m/s，總有效送風(fēng)面積0.985m2。

模型3-2：送風(fēng)速度5.8m/s，總有效送風(fēng)面積1.09m2。

模型3-3：送風(fēng)速度5.5m/s總有效送風(fēng)面積1.16m2。

模型3-4：送風(fēng)速度4.56m/s，總有效送風(fēng)血積1.40m2

模型3-5：送風(fēng)速度3.74m/s，總有效送風(fēng)面擬為1.80m2。

選擇不同尺寸和風(fēng)速時(shí)溫度隨高度分布圖。（如圖1所示）

由圖1可知送風(fēng)速度越低，新風(fēng)擴(kuò)散越充分，但送風(fēng)速度太低時(shí)，設(shè)備產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)的排出，對設(shè)備的壽命和安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，也有可能引起其他并發(fā)的事故。經(jīng)過上述分析，可得風(fēng)速在4.56-5.91m/s、送風(fēng)口有效面積在1.4～1.08m2之間時(shí)房間溫度整體分布比較均勻，新風(fēng)擴(kuò)散均勻，符合節(jié)能的原則。

通過分析得：（1）送風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在房間對側(cè)以及設(shè)備的對角方向，向下送風(fēng)能使新風(fēng)均勻的擴(kuò)散；（2）確定了送風(fēng)口的位置之后，對送風(fēng)口高度的選擇應(yīng)該控制在1.5～1.7m之間，在這個范圍之內(nèi)溫度隨高度分布為最佳情況；（3）風(fēng)口有效面積在1.4～1.08m2，即風(fēng)速在4.56～5.91m/s之間時(shí)，新風(fēng)擴(kuò)散更易均勻擴(kuò)散，有利于房間的及時(shí)降溫，同時(shí)也是相對節(jié)能的。

3.2 進(jìn)、排風(fēng)口的節(jié)能設(shè)置

地下變電站中一般都要設(shè)置與外界相通的排、進(jìn)風(fēng)豎井。新風(fēng)從進(jìn)風(fēng)井被引入至地下，再經(jīng)地下送風(fēng)道送入各設(shè)備間。

在室外無風(fēng)場的狀況下，排風(fēng)的擴(kuò)散對進(jìn)風(fēng)溫度的影響可以忽略不計(jì)，在有室外風(fēng)的情況下，進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口氣流之間的空氣溫度影響大，就我們所知，障礙物能改變氣流的方向及速度，所以可以在兩井之間設(shè)置障礙物，使進(jìn)排風(fēng)氣流的流動路徑合理，降低兩者間的影響。種植植被是設(shè)置障礙物中一種不錯的方法，不僅能解決問題，也能增加城市中的綠化率，可謂一舉兩得，在排風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)井之間種植植被，盡量使排風(fēng)井對進(jìn)風(fēng)井影響降到最低。

有無外界風(fēng)時(shí)，排風(fēng)井與進(jìn)風(fēng)井相互之間的溫度影響大小是不同的，無風(fēng)時(shí)兩者相互之間幾乎沒有影響，可以忽略，但是在有風(fēng)時(shí)，兩者相互影響較大，這個時(shí)候可以在進(jìn)排風(fēng)井之間種植植被，或者改變進(jìn)排風(fēng)井的間距以減小氣流相互作用的強(qiáng)度，降低對新風(fēng)溫度的影響。

4 結(jié)束語

城市化進(jìn)程正在逐步加快，建設(shè)地下變電站已經(jīng)是城市發(fā)展的必然趨勢，它是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而與其伴生的通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能必將是以后研究的重點(diǎn)，但是具體的設(shè)計(jì)卻仍然沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在這里對其進(jìn)行分析，希望能對相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)貢獻(xiàn)出一份力量。

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