工業廠房內變配電室通風設計

龍傳民

(化工部長沙設計研究院，湖南長沙 410116)

工業廠房的變配電室一般設置在地面以上。工業廠房變配電室通常包含變壓器及高、低壓配電設備，其中高、低壓配電設備的發熱量小，而變壓器的發熱量大。在現有的設計標準中尚無明確的帶變壓器的變配電室的通風設計。筆者結合工程設計對此類變配電室通風設計進行了探討。現將有關問題歸納成文，以供同行參考。

1 變配電室通風的必要性

變壓器在變配電室室內運行時會散發出較大的熱量，如不及時排出這些熱量，則導致室內溫度積聚增高。當室內氣溫達到45℃時，變壓器的負荷率降低，損耗增大。文獻［1］規定:變壓器室的排風溫度不宜高于45℃，進風與排風溫差不宜大于15℃。為確保變壓器能正常工作，因此設置通風是完全必要的。

2 變配電室通風量的計算方法

變配電室的通風目的主要是消除余熱。目前國內比較常見采用換氣次數的方法來估算通風量。鑒于變配電室包括變壓器與高、低壓配電設備，因此在估算通風換氣次數的時候將變壓器室與配電室的換氣次數一起相加。變配電室換氣次數文獻［2］［3］為13次/h，文獻［4］換氣次數為8次/h～12次/h。文獻［5］通風量的計算為變配電室換氣次數為10次/h的換氣量加上變壓器消除余熱所需的通風量。文獻［5］也指出:如能準確計算出變配電室室內設備發熱量的總和，應取排除余熱所需的通風量并推薦采用正壓通風系統，即:機械送風，機械排風;且送風量比排風量大10%以確保室內正壓。

3 通風系統設計原則及計算公式

1)對于周圍空氣不干凈或處于風沙地帶，或夏季室外通風計算溫度高于28℃低于33℃的地區，推薦采用正壓通風系統。即機械送風、機械排風，且送風量比排風量大10%。2)進風口應盡量設置在非太陽直射區、空氣潔凈區;當環境條件處于風沙地帶時，送風應經過過濾網后送入室內。3)變配電室排風量按下式計算:其中，Q為余熱量，kW;L為變配電室的機械排風量，m3/h;tp為變配電室排風溫度，℃，應不大于45℃;tj為變配電室進風溫度，℃，如直接從室外進風，tj取當地夏季通風室外計算溫度;ρ為進排風空氣平均密度，kg/m3;cp為空氣比熱容，取 1.01 kJ/(kg·℃)。

4 設計實例

新疆戈壁灘中有一工業變配電室，位于主廠房的二樓，變配電室總面積為510 m2，層高3.7 m，室內設4臺2 000 kVA的干式變壓器及95臺高、低壓配電設備，平面布置如圖1所示。當地室外通風計算溫度為32℃時為其設計通風系統。由樣本查得，變壓器的負荷熱損耗為18 150 W/臺。

圖1 變配電室通風系統示意圖

5 通風方案

由于本變配電室位于多風沙的新疆戈壁灘中，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，因此采用正壓通風方案。在變配電室左邊隔墻處設一送風柜，由室外進風經過濾網后直接送入變配電室室內;在室外進風同側室外墻上設排風口，由排風柜排出。進排風距離為21 m，且排風口位于風向的下風側。通風系統布置見圖1。

變配電室室內得熱量包括變壓器的熱損耗、高低壓配電柜的發熱量(其中包括以后擴建預留增加的配電柜的發熱量)、室內低壓電容器柜發熱量、建筑圍護結構得熱量、電纜發熱量和室內照明散熱量等，其中后三種得熱量相對于前面三種得熱量來說所占比例很少，因此在計算時可忽略不計。而高低壓配電柜的發熱量可以估算，向生產設備廠家咨詢后，都按300 W/臺進行計算。因此:Q=18 150×4+95×300=101 100 W。求得變配電室的熱負荷為101 100 W。根據得到消除變配電室余熱所需的通風量為:L=3 600×101.1/［1.106 ×1.01 ×(40 －32)］=40 728 m3/h。經計算變配電室總換氣次數為21.6次/h。

6 通風設備選擇

1)排風設備。總排風量為40 728 m3/h;選擇DBF-Ⅱ-800排風柜:風量41 260 m3/h，全壓 340 Pa，轉速 350 r/min，功率 7.5 kW。2)送風設備。由于變配電室位于主廠房的二樓，無論在冬、夏季主廠房產生的熱空氣都積聚在配電室的四周，為確保通風效果，保持正壓的風量比排風量大10%。41 260×1.1=45 386 m3/h。選一臺DBF-Ⅱ-900送風柜，風量為47 180 m3/h，全壓440 Pa，轉速380 r/min，功率15 kW;包括過濾段、送風機段。對于送風管，室外空氣經過濾后先流經發熱量小的高、低壓柜，再流入發熱量大的變壓器，因此變壓器附近排風管大，因此可以很好的利用室外空氣消除變配電室的余熱，節能方案合理可靠。

7 結語

經過近5年的運行，對于處于被上升熱氣流包圍的二層變配電室來說，采用正壓通風系統，變配電室的通風效果良好，配電室內的溫度始終低于40℃，這為電氣設備的正常運轉奠定了良好的條件。通過變配電室的實際設備運行，變配電室的設計應注意以下事項:1)對于變配電室宜設置在地面一層或地下層，不宜設置在廠房有上升熱氣流包圍的二層平面上。2)變配電室的設計應根據電氣設備布置、所處環境、室外參數條件以及建筑專業來綜合考慮。本著節省投資、節約運行成本、方案合理的原則來確定變配電室的適當位置。3)變配電室的通風設計應與消防防排煙系統互鎖。當火災報警系統探測到火災時，風管內帶易熔片的防火閥關閉，并立即切斷通風排煙系統電源關閉通風、排煙風機。4)由于戈壁灘中夏季日曬強烈，天氣干燥炎熱，室外空氣溫度達到38℃，變配電室應增加一拖多空調制冷設備作為夏季通風工況的備用。由于工廠效益非常好，為保證工廠運行更加平穩可靠，在工廠現場業主增加了空調制冷量為120 kW的空調設備作為夏季通風的備用。目前為止，變配電室運行了5年其運行情況良好。

［1］工業與民用配電設計手冊［M］.第3版.北京：中國電力出版社，2005.

［2］孫一堅.簡明通風設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.

［3］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1993.

［4］全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空調·動力［Z］.中國建筑標準設計研究所，2003.

［5］李善化.火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2001.