錦屏二級(jí)水電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

朱斌++高國(guó)++張青偉++秦海龍

摘 要：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)地下廠房式水電站廠內(nèi)空氣溫濕度的調(diào)節(jié)至關(guān)重要，文章通過(guò)對(duì)錦屏二級(jí)水電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析，有針對(duì)性地提出了合理的優(yōu)化建議，為后續(xù)同類型水電站通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可借鑒的案例。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；地下廠房；溫度；控制

中圖分類號(hào)：TM622 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0110-02

前言

錦屏二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅奢江干流錦屏大河灣上，電站總裝機(jī)容量4800MW，單機(jī)容量600MW，屬于地下引水發(fā)電廠房。

對(duì)于地下水電站廠房復(fù)雜的濕熱環(huán)境，必須借助一定的通風(fēng)設(shè)備，除去廠房?jī)?nèi)多余的濕熱負(fù)荷，以維持廠房?jī)?nèi)舒適的環(huán)境，以保證現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康，同時(shí)也為了保證廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行。

本文通過(guò)對(duì)錦屏二級(jí)水電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的介紹，指出存在的問(wèn)題，并提出探討性的建議，為后續(xù)同類型地下水電站的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

1 通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 空間布局

錦屏二級(jí)電站地下廠房由主廠房、主變洞、端副廠房三大洞室構(gòu)成，通風(fēng)系統(tǒng)分別從進(jìn)場(chǎng)交通洞和通風(fēng)兼安全洞進(jìn)風(fēng)，在廠內(nèi)各層進(jìn)行循環(huán)通風(fēng)后，最后從廠左主變排風(fēng)洞和廠頂排風(fēng)排煙洞排出，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)通風(fēng)除濕，從圖1中可以看到全廠空氣的流通情況。

1.2 設(shè)備構(gòu)成

地下廠房空間巨大，整個(gè)廠房通風(fēng)存在復(fù)雜的串并聯(lián)關(guān)系，廠房?jī)?nèi)通風(fēng)效果的實(shí)現(xiàn)必須依靠組織的氣流，通過(guò)送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)口、風(fēng)閥等設(shè)施使氣流流而不亂。錦屏二級(jí)水電站通風(fēng)設(shè)備主要由4臺(tái)組合式雙表冷空調(diào)箱、2臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組、若干風(fēng)機(jī)及各類除濕機(jī)構(gòu)成。

1.3 通風(fēng)系統(tǒng)控制及運(yùn)行

通風(fēng)系統(tǒng)控制部分由2臺(tái)上位機(jī)和14臺(tái)現(xiàn)地控制單元構(gòu)成，現(xiàn)地控制單元就近監(jiān)視附近區(qū)域的溫濕度、各類風(fēng)機(jī)和除濕機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，接收上位機(jī)下發(fā)的控制命令，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)以及水循環(huán)系統(tǒng)。

日常通風(fēng)模式，組合式空調(diào)不運(yùn)行，通過(guò)全廠各類送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)，使主廠房、主變洞等區(qū)域形成負(fù)壓，新鮮空氣由進(jìn)廠交通洞和通風(fēng)兼安全洞送至廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)空氣置換。

特殊通風(fēng)模式，當(dāng)廠內(nèi)發(fā)熱量過(guò)大以及季節(jié)溫濕度的變化，在夏季普通通風(fēng)模式已不能滿足廠內(nèi)空氣溫濕度的要求，此時(shí)啟動(dòng)組合空調(diào)運(yùn)行模式，圖2是組合空調(diào)運(yùn)行的八種模式，根據(jù)溫度和濕度在模式之間切換，從圖3可以看出從模式一到模式八，控制流程中啟用的組合空調(diào)或表冷器數(shù)量不斷增多，通風(fēng)降溫效果不斷加強(qiáng)，達(dá)到滿足廠內(nèi)溫濕度要求。

空調(diào)各運(yùn)行模式下設(shè)備投運(yùn)情況

2 存在的問(wèn)題

2.1 預(yù)制風(fēng)管堵塞、泄露

地下廠房施工是先將山體內(nèi)部掏空，再進(jìn)行廠房建設(shè)，為穩(wěn)固地下洞室，會(huì)使用大量錨索加固山體，而預(yù)制風(fēng)管位于廠房外緣與自然山體之間，空間狹窄，錨索縱橫交錯(cuò)，無(wú)法進(jìn)行整體式風(fēng)管制作，根據(jù)空間情況采取鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)管與磚混管道結(jié)合的制作模式，且后期土建過(guò)程中，存在泥漿下泄堵塞部分風(fēng)管的情況，導(dǎo)致多數(shù)送排風(fēng)管道存在一定程度的堵塞和泄露，使得實(shí)際供風(fēng)量小于設(shè)計(jì)值。

2.2 部分區(qū)域風(fēng)機(jī)缺乏

目前GIS大廳、主變中間層溫度較為干燥悶熱，是由于該區(qū)域未形成空氣流動(dòng)造成的，GIS大廳右側(cè)僅有一處送風(fēng)口，GIS大廳左側(cè)有兩臺(tái)SF6排風(fēng)機(jī)，大廳上下游側(cè)墻面底部分布若干小面積SF6排風(fēng)口，但由于熱空氣上浮、冷空氣下沉的原理，該區(qū)域熱風(fēng)很難排出，導(dǎo)致溫度積聚。GIS大廳頂部為主變室、中間層排風(fēng)機(jī)出口，溫度較高，且拱頂未進(jìn)行隔熱材料處理，僅有厚度為250mm的鋼筋混凝圖，存在熱量傳導(dǎo)的作用。

2.3 排風(fēng)廊道存在建筑物阻擋

主變拱頂是主變室區(qū)域和主廠房區(qū)域的排風(fēng)機(jī)的主要排風(fēng)場(chǎng)所，大量熱風(fēng)排至此處，再經(jīng)由廠左排風(fēng)廊道有廠左排風(fēng)機(jī)排出廠外。主變拱頂和副廠之間存在一處樓梯出口，使得風(fēng)道送風(fēng)面積縮減。

2.4 組合空調(diào)控制邏輯復(fù)雜

全廠端副和安裝間頂樓各設(shè)置2臺(tái)組合式空調(diào)表冷箱，設(shè)計(jì)的控制模式分為8種，1～4模式為送風(fēng)模式，5～8模式為送風(fēng)+表冷模式，在實(shí)際使用中采取溫濕度控制，在模式之間進(jìn)行切換。模式設(shè)置過(guò)多，導(dǎo)致控制邏輯復(fù)雜，設(shè)備可靠性降低，維護(hù)量增大。

3 優(yōu)點(diǎn)

3.1 綜合利用進(jìn)風(fēng)通道

在通風(fēng)進(jìn)口的選取上利用進(jìn)廠交通洞做進(jìn)風(fēng)洞。交通洞口至主廠房約1.5公里，屬于深埋式建筑，且有多處支洞，與山體連通性良好，空氣與巖體存在熱交換，可使夏季廠外空氣進(jìn)行自然降溫，廠外空氣進(jìn)入廠內(nèi)約降低8℃，達(dá)到了初步降溫的效果，同時(shí)減少了進(jìn)風(fēng)洞的開(kāi)挖量。

3.2 利用天然冷源降溫

錦屏二級(jí)電站屬于引水式電站，利用長(zhǎng)達(dá)17公里的錦屏山引水隧洞，將二級(jí)攔河閘壩庫(kù)區(qū)內(nèi)的水引至二級(jí)地下廠房發(fā)電，由于引水隧道深埋錦屏山底，尾水水溫常年約為8～15℃，是極好的天然冷源。組合式空調(diào)一級(jí)表冷器水源取自機(jī)組蝸殼尾水，降低運(yùn)行費(fèi)用，符合國(guó)家提倡的綠色節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策。

4 地下廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議

4.1 重視系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，強(qiáng)化施工質(zhì)量

通風(fēng)系統(tǒng)由大量風(fēng)管、風(fēng)道構(gòu)成，在水電站的建設(shè)工期中，屬于前期土建施工，一旦施工完成，無(wú)法改變其基本結(jié)構(gòu)。這就要求設(shè)計(jì)人員做好系統(tǒng)模擬，認(rèn)真規(guī)劃風(fēng)道和風(fēng)管的布置，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)效果的最優(yōu)化。在土建施工中，對(duì)風(fēng)道的安裝制作要保質(zhì)保量完成，采取整體式風(fēng)管，減少風(fēng)管內(nèi)風(fēng)量泄露和堵塞。

4.2 簡(jiǎn)化控制流程，提高可靠性

控制流程的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電站的具體實(shí)際，而不應(yīng)采用通用式的設(shè)計(jì)流程，例如錦屏二級(jí)電站可將控制流程簡(jiǎn)化為汛期模式和枯期模式，汛期機(jī)組滿發(fā)，廠內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生熱量較大，應(yīng)使用強(qiáng)度較高的模式，而冬季室內(nèi)溫度較低且運(yùn)行機(jī)組數(shù)量偏少，應(yīng)使用強(qiáng)度較低的模式，由于已采用天然冷源，可不使用冷水機(jī)組制冷，減少設(shè)備量。

5 結(jié)束語(yǔ)

錦屏二級(jí)水電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)基本能滿足廠內(nèi)通風(fēng)除濕的需要，但存在一些可優(yōu)化的方面。對(duì)于地下式廠房，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)廠內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)作用巨大。本文通過(guò)對(duì)錦屏二級(jí)電站通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析，對(duì)后續(xù)同類型電站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、建造，提供了一個(gè)可借鑒的案例，對(duì)于地下廠房應(yīng)重視通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的前期方案確立和后期建筑施工的實(shí)現(xiàn)。

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