石化工程中電氣建筑物暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

毛德海

摘 要：電氣建筑是石化工程設(shè)計(jì)中最常見的建筑物，如何能在滿足電氣設(shè)備要求的情況下，確定安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理的暖通設(shè)計(jì)方案，本文將著重分析電氣建筑的暖通設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)方案以及常見的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：電氣建筑；通風(fēng)；空調(diào)；防火

引言

在石油化工工程中，常見的電氣設(shè)備建筑主要有變壓器室、配電室、變頻器室、蓄電池室等，這些建筑物內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性，直接關(guān)系到全廠的安全生產(chǎn)，而電氣設(shè)備安裝所處環(huán)境空氣的溫濕度、潔凈度，對(duì)其正常運(yùn)行、使用壽命等至關(guān)重要。

1、變壓器室

變壓器室通常采用自然通風(fēng)，夏季的設(shè)計(jì)排風(fēng)溫度不宜高于45℃，進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)的溫差不宜大于15℃①。自然通風(fēng)是最經(jīng)濟(jì)、最可靠、最常見的通風(fēng)方式，工程實(shí)例說(shuō)明，即便在炎熱的非洲沙漠地區(qū)，只要合理的布置變壓器室的位置，采用自然通風(fēng)也是完全可行的。自然通風(fēng)一般由建筑專業(yè)根據(jù)電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)要求，在建筑物底部設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口，高處設(shè)計(jì)排風(fēng)口。變壓器室的通風(fēng)口應(yīng)設(shè)置防止雨、雪和蛇鼠類小動(dòng)物進(jìn)入室內(nèi)的設(shè)施。

當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足排熱要求時(shí)，可增設(shè)機(jī)械排風(fēng)。變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng)與其他通風(fēng)系統(tǒng)分開，多個(gè)變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng)不應(yīng)合并。實(shí)際工程中這種情況并不多見，筆者參與設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)華南地區(qū)某石化廠制氫站的設(shè)計(jì)，變壓器室內(nèi)有整流變壓器1臺(tái)，廠家提供的散熱量約13.5kW，要求變壓器室設(shè)計(jì)機(jī)械通風(fēng)，而電氣設(shè)計(jì)師認(rèn)為散熱量不大，自然通風(fēng)能滿足散熱要求，故未要求暖通設(shè)計(jì)機(jī)械通風(fēng)。當(dāng)設(shè)備投用時(shí)，變壓器常常因室內(nèi)溫度超溫而停機(jī)，影響生產(chǎn)。廠家因變壓器室未按其要求設(shè)計(jì)機(jī)械通風(fēng)而推卸責(zé)任，設(shè)計(jì)人員和業(yè)主一致認(rèn)為廠家提供的散熱量與設(shè)備實(shí)際散熱量出入較大，且工廠目前所有變壓器室沒有一個(gè)設(shè)計(jì)機(jī)械通風(fēng)的，要求廠家更換設(shè)備，更換設(shè)備后運(yùn)行正常。

2、配電室

配電室夏季室內(nèi)溫度不宜高于35℃，宜采用自然通風(fēng)，并應(yīng)設(shè)置事故排風(fēng)機(jī)（注：此排風(fēng)機(jī)為事故后或火災(zāi)后排風(fēng)或排煙用，并非通常所說(shuō)的事故通風(fēng)），事故排風(fēng)量應(yīng)按換氣次數(shù)不少于10次/h設(shè)計(jì)②，應(yīng)按排除余熱和事故通風(fēng)較大值確定通風(fēng)設(shè)備選型，事故排風(fēng)機(jī)可兼作夏季或過(guò)渡季配電室通風(fēng)用。當(dāng)多個(gè)配電室共設(shè)一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在每個(gè)房間的風(fēng)風(fēng)道上設(shè)置防火閥。現(xiàn)在設(shè)計(jì)配電室，經(jīng)常不僅僅布置配電柜，有時(shí)也會(huì)有干式變壓器、變頻器等散熱量較大的設(shè)備，從暖通專業(yè)角度來(lái)說(shuō)，建議盡量把常年運(yùn)行的干式變壓器、變頻器布置在獨(dú)立房間內(nèi)，那樣就可以為其設(shè)置單獨(dú)的通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于室內(nèi)布置干式變壓器、變頻器的配電室，宜為干式變壓器、變頻器設(shè)置一套獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)宜采用集中送、排（回），避免室內(nèi)產(chǎn)生較大溫差，影響設(shè)備正常工作或使用壽命。

當(dāng)配電室周圍環(huán)境清潔，夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度≤28℃，建議采用自然通風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)。當(dāng)周邊環(huán)境污穢，或夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度28

3、蓄電池室

蓄電池室應(yīng)根據(jù)設(shè)備形式及當(dāng)?shù)貧庀髼l件，確定通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)，以保持適宜的環(huán)境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度，一般廠家要求的最佳環(huán)境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對(duì)電池放電能力有所提高，但付出的代價(jià)卻是電池壽命的縮短。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，環(huán)境溫度一旦超過(guò)25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半，且環(huán)境溫度的提高，還會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強(qiáng)，從而產(chǎn)生大量的熱能，又會(huì)反過(guò)來(lái)促使周圍環(huán)境溫度升高，形成惡性循環(huán)，會(huì)加速電池壽命的縮短。所以夏季室內(nèi)溫度應(yīng)≤30℃；冬季室溫不低于15℃。

蓄電池室現(xiàn)在一般均采用免維護(hù)式蓄電池室，正常運(yùn)行時(shí)沒有有害氣體排出，事故時(shí)會(huì)排出少量氫氣，所以應(yīng)有良好的通風(fēng)，當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)，設(shè)置換氣次數(shù)不應(yīng)小于3次/h的事故排風(fēng)裝置，事故排風(fēng)機(jī)可兼作夏季通風(fēng)用②。當(dāng)蓄電池室采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，室內(nèi)空氣不應(yīng)再循環(huán)，室內(nèi)應(yīng)保持負(fù)壓，通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用直聯(lián)防爆通風(fēng)機(jī)。

夏季通風(fēng)不能滿足室內(nèi)溫度要求時(shí)，設(shè)置具有防爆性能的空調(diào)，應(yīng)避免空調(diào)送風(fēng)口直吹電池。蓄電池室嚴(yán)禁采用明火取暖，如設(shè)置集中供暖，應(yīng)采用鋼制散熱器，管道應(yīng)采用焊接，室內(nèi)不應(yīng)設(shè)置法蘭、絲扣接頭和閥門，供暖管道不宜穿過(guò)蓄電池室樓板。筆者參與設(shè)計(jì)西氣東輸項(xiàng)目某壓氣站的蓄電池室，冬季采用防爆電暖器供暖，保證房間溫度。

4、變頻器室

變頻器在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量非常大，發(fā)熱量的近似值=變頻器容量（kW）×55（W）。環(huán)境溫度對(duì)變頻器壽命影響較大，一般要求-10℃～+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)90%（無(wú)結(jié)露現(xiàn)象）。一般變頻器都帶有冷卻風(fēng)扇，如果能降低變頻器運(yùn)行溫度，就可延長(zhǎng)變頻器的使用壽命，性能也穩(wěn)定。由于散熱量大，如果夏季通風(fēng)計(jì)算溫度較高，僅采用通風(fēng)消除余熱需要很大的風(fēng)量，風(fēng)管截面很大，布置困難，筆者設(shè)計(jì)參與的項(xiàng)目，變頻器室通常采用空調(diào)的方式來(lái)保證房間溫度，并盡量采用較大的送風(fēng)溫差，減小循環(huán)風(fēng)量，但應(yīng)防止因送風(fēng)溫度低于室內(nèi)環(huán)境露點(diǎn)溫度產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。

由于房間冷負(fù)荷主要來(lái)源于設(shè)備散熱，在計(jì)算冬季熱負(fù)荷時(shí)需考慮變頻器的散熱量，以確定房間冬季是需要供冷還是供熱。

5、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于面積較大的電氣建筑，空調(diào)系統(tǒng)宜采用單風(fēng)道低風(fēng)速集中空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)安裝在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)。當(dāng)建筑物面積較小，沒有條件設(shè)置空調(diào)機(jī)房時(shí)，空調(diào)機(jī)可布置在空調(diào)房間內(nèi)，但必須采取防止冷凝水泄漏到室內(nèi)、甚至滴漏到電氣設(shè)備上的措施。

空調(diào)設(shè)備宜采用冷媒直接膨脹蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)組，制冷劑應(yīng)選用環(huán)保型產(chǎn)品，應(yīng)選用專業(yè)制造、低噪音、低振動(dòng)的機(jī)電儀一體化產(chǎn)品，能滿足無(wú)人值守的全自動(dòng)運(yùn)行方式，滿足滿負(fù)荷長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行的要求。空調(diào)設(shè)備一般不考慮備用，選用設(shè)備時(shí)宜采用多臺(tái)設(shè)備的方案④，當(dāng)一臺(tái)故障檢修時(shí)，其他仍能保證滿足電氣設(shè)備對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度的要求。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)具備可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能監(jiān)測(cè)空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并與消防系統(tǒng)連鎖。空調(diào)設(shè)備應(yīng)與建筑物的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)滅火系統(tǒng)連鎖，火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)關(guān)閉防火閥并切斷空調(diào)系統(tǒng)的電源，重要場(chǎng)所的空調(diào)裝置運(yùn)行信號(hào)及主要參數(shù)宜引入控制中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6、防火設(shè)計(jì)

通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016的規(guī)定設(shè)置防火閥。防火閥的易熔片或其他感溫、感煙等控制設(shè)備一經(jīng)作用，應(yīng)能順氣流方向自行嚴(yán)密關(guān)閉。防火閥自動(dòng)關(guān)閉同時(shí)應(yīng)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，信號(hào)傳到消防控制中心；防火閥在接到消防控制中心傳來(lái)的火災(zāi)信號(hào)時(shí)也應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉。通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備應(yīng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)連鎖，控制系統(tǒng)能根據(jù)消防控制中心反饋的信號(hào)自動(dòng)切斷通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的電源。

通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管應(yīng)采用不燃燒材料制作，對(duì)接觸腐蝕性氣體的風(fēng)管及柔性接頭，可采用難燃燒材料制作⑤。通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的保溫材料、消聲材料及其粘結(jié)劑等，均應(yīng)采用不燃燒材料或難燃燒材料。風(fēng)管穿過(guò)防火墻時(shí)，防火墻兩側(cè)各2m范圍內(nèi)的風(fēng)管及其絕熱材料應(yīng)采用不燃材料，風(fēng)管穿過(guò)處的空隙應(yīng)用不燃燒材料封堵。

7、結(jié)語(yǔ)

電氣建筑物暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，應(yīng)充分了解電氣設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求、設(shè)備散熱量、工程項(xiàng)目當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)，根據(jù)實(shí)際計(jì)算確定合理的設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

①標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

②標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 35kV-110KV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范GB50059. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

③標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范SH/T3004. 北京：中國(guó)石化出版社，2011.

④圖書專著：劉燕儒主編.煉油化工公用工程和輔助設(shè)施設(shè)計(jì).東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2010.

⑤標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50016-2014 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.