水泥廠變配電室的降溫通風設計

常 永 李士超 徐朋君 王 浩 耿 真 張 昊

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

水泥廠變配電室的降溫通風設計

常 永 李士超 徐朋君 王 浩 耿 真 張 昊

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

水泥廠變配電室通風降溫措施：在滿足要求的情況下，采用通風和空調(diào)哪種方式更有利于節(jié)能。

水泥廠變配電室；通風；空調(diào)

0 概述

變配電室是供電系統(tǒng)用于將高電壓通過變壓器降壓至用戶所需電壓等級并且配置有保護、計量、分配于一起的室內(nèi)綜合系統(tǒng)，一般配置有電力變壓器、高壓配電柜、低壓配電柜、電纜等，作用是將電網(wǎng)送來的高壓電通過變壓器變成低壓380/220 V電壓，分別輸送到建筑物各部分。配電室是變配電室的下級配置，在一個大的用電系統(tǒng)中首先由總降把高壓降壓然后分配給配電室，然后再由配電室將電能分配給到設備或用戶。

配電室承載著高壓和高電流，還有很多變壓器、穩(wěn)壓器，在工作時產(chǎn)生大量的熱量，直接造成變配電室溫度升高。當溫度達到其熱保護溫度臨界點時，設備就會停止工作，影響水泥廠生產(chǎn)的正常運行。夏季室外溫度較高的地區(qū)，為保證機房內(nèi)電氣設備正常工作允許的環(huán)境溫度，需要采取一定的措施來降低室內(nèi)溫度。

水泥廠變配電室降溫方式有多種，最主要是采取通風和空調(diào)兩種方式。

1 通風方式

通風可以分為自然通風和機械通風兩種形式。通風降溫可以說是最節(jié)能的處理方式,它只需要用風機將室外的自然冷風同室內(nèi)熱空氣進行交換即可達到降溫的目的。該方式的優(yōu)點是節(jié)能、系統(tǒng)簡單，耗電設備只有風機，既可以通過風管進行通風以達到較好的氣流組織，也可以采用直接在外墻上安裝邊墻風機的方式。不建議采用屋頂風機，因為在屋面開洞，一旦防水沒有做好的話，對室內(nèi)電氣設備的安全是很大的隱患。通風方式的弊端是當室外溫度很高時，通風降溫的效果會急劇變差，以至于無法滿足降溫的要求。

變配電室通風設置的基本原則：地面上的變配電室宜設置自然通風，當不能滿足要求時候宜采用機械通風，地下變配電室宜設置機械通風。當設置機械通風時候，氣流宜由高低壓配電區(qū)流向變壓器區(qū)，再由變壓器區(qū)排至室外。變配電室宜設置獨立的機械通風系統(tǒng)。

水泥廠電力室通風最好是采用機械送風和機械排風相結(jié)合方式來排除室內(nèi)余熱，為了防止大量灰塵進入電力室，進風口設置過濾網(wǎng)，增加空氣的潔凈度。排風口設置防雨罩、防蟲網(wǎng)和重力式止回風閥等。變配電室宜設置獨立的送排風系統(tǒng)，設置在地下的變配電室送風氣流宜從高低壓配電區(qū)流向變壓器區(qū)，從變壓器區(qū)排至室外。排風溫度不宜高于40℃。當通風無法保障變配電室設備，工作要求時，宜設置空調(diào)降溫系統(tǒng)。

在高壓配電室和電容器室等還需要設置事故通風，來排除發(fā)生事故時產(chǎn)生的有害氣體。事故通風量宜根據(jù)放散物的種類、安全及衛(wèi)生濃度要求,按全面排風量計算確定，且換氣次數(shù)不小于12次/h。

設置事故通風應符合下列要求:

1）散發(fā)有爆炸危險的可燃氣體、粉塵或氣溶膠等物質(zhì)時，應設置防爆通風系統(tǒng)或誘導式事故排風系統(tǒng)。

2）具有自然通風的單層建筑物，所散發(fā)的可燃氣體密度小于室內(nèi)空氣密度時，宜設置事故送風系統(tǒng)。

3）事故通風宜由經(jīng)常使用的通風系統(tǒng)和事故通風系統(tǒng)共同保證，但在發(fā)生事故時，必須提供足夠的送排風量。

4）事故排風量宜根據(jù)工藝設計條件，通過計算確定，且換氣次數(shù)不應小于12次/h。

5）當房間高度小于或等于6 m時，應按實際體積計算；當房間高度大于6 m時，應按6 m的空間體積計算。

6）事故排風的吸風口，應設在有害氣體或爆炸危險性物質(zhì)散發(fā)量可能最大或聚集最多的地點，對建筑死角應采取導流措施。

變配電室內(nèi)的散熱負荷都是顯熱冷負荷。變配電室的通風量應按下式計算:

其中Q單位是W，L單位是m3/h

變壓器發(fā)熱量Q(kW)可由設備廠商提供或按以下計算:

Q=(1-η1)·η2·φ·W=(0.0126～0.0152)·W

式中:η1—變壓器效率， 一般取 0.98；η2—變壓器負荷率，一般取0.70～0.80；φ—變壓器功率因數(shù)，一般取 0.90～0.95；W—變壓器功率，kVA；tp—室內(nèi)排風溫度，一般不宜高于40℃；ts—送風溫度，一般不宜高于28℃。

當資料不全時，可采用換氣次數(shù)法確定風量，一般按照變電室5～8次/h，配電室3～4次/h，但最小新風量應大于或等于3次/h換氣次數(shù)。機械通風無法滿足變配電室的溫度、溫度要求時，變配電室夏季需采用空調(diào)降溫裝置。

2 空調(diào)方式

某些地區(qū)夏季溫度過高，采用通風降溫效果會不理想，因此需要采用空調(diào)通風的方式。水泥工廠灰塵相對較多，采用空調(diào)降溫的方式，可以減少室外灰塵的進入，對配電室的設備保護非常有利。但采用空調(diào)降溫初投資較大，耗電量也較大。

空調(diào)的系統(tǒng)形式很多，有全空氣，全水，空氣-水等，一般電力室采用分體式空調(diào)系統(tǒng)即可滿足室內(nèi)溫度要求，分體式空調(diào)布置形式簡單，造價相對低廉，是很多企業(yè)的選擇，但分體式空調(diào)也有缺點，比如制冷效率低下，出風口少，容易造成室內(nèi)溫度分布不均勻等。還可以采用模塊式空調(diào)機組，這種空調(diào)形式造價較高，系統(tǒng)形式復雜，但是采用風管布置，可以使冷風均勻送到房間的每個區(qū)域，溫度容易實現(xiàn)均勻分布，并形成良好的氣流組織。但是風管型的空調(diào)一定注意送風溫度不能太低，至少要高于室內(nèi)空氣露點溫度1～2℃，這樣才不會產(chǎn)生凝結(jié)水。

空調(diào)負荷的計算應采用逐時冷負荷法進行計算，而在個別缺少資料的地區(qū)，也可以采用冷指標估算法，估算法計算簡單，速度快，但精確度低，容易造成負荷偏大，對設備選型有一定影響，容易導致初投資增加等不利因素。

3 兩種方式結(jié)合

為了使系統(tǒng)更加合理優(yōu)化，通常情況下是將該空調(diào)系統(tǒng)和通風方式結(jié)合起來使用,以充分利用二者的特點，達到更好的效果。特別在夏季炎熱地區(qū)，可以采用空調(diào)來降低配電室內(nèi)的溫度，到了春夏季，室外空氣溫度低，可以用通風來降溫，可以取得好的降溫效果，這種方式有利于節(jié)能。

4 例子說明

下面以登封附近地區(qū)水泥廠的電力室為例，平面布置圖如下，基本情況:配電室散熱量20 kW，面積約100 m2，里面主要是高壓配電柜，配電室旁邊有PLC控制室、電容器室、變頻器室。

查規(guī)范登封地區(qū)通風空調(diào)設計計算參數(shù):

表1 通風空調(diào)設計計算參數(shù)

圖1 電力室平面布置圖

經(jīng)計算排除余熱所需要的通風量為6 521 m3/h，風量不算很大，采用風機基本能滿足降溫要求，不再單獨設置空調(diào)。由于是高壓配電柜室，還需要設置事故風機，換氣次數(shù)取不小于12次/h。PLC控制室長期有人,根據(jù)需要設置一臺分體式空調(diào)，電容器室需要設置事故風機,換氣次數(shù)取不小于12次/h。

5 總結(jié)

對于變配電室采取何種降溫方式，需要考慮的影響因素還會有很多，不同的項目特點不同，絕不會局限于以上所舉的典型實例，因此在考慮方案時最主要的是從實際出發(fā),以可靠、合理的方式來滿足要求的效果，在實際生產(chǎn)中更需要運行維護人員精心操作，確保電力室設備的正常運行。

[1]GB 50019—2015,工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].

[2]GB 50016-2006,建筑設計防火規(guī)范[S].

[3]GB 50295-2016,水泥工廠設計規(guī)范[S].