惠州抽水蓄能電廠副廠房通風空調系統優化及改造

王 斌

（中國南方電網調峰調頻發電公司惠州蓄能發電有限公司，廣東 惠州516000）

0 電廠概況

惠州抽水蓄能電廠位于廣東省惠州市博羅縣城郊，是一座周調節的純抽水蓄能電廠。電廠分A廠、B廠建設，A廠、B廠工程分別安裝4臺立式單級混流可逆式水泵水輪機-發電電動機組，單機容量300MW，總裝機容量2400MW，設計年發電量45.63億kW·h，年抽水電量為60.03億kW·h。電廠主體廠房位于地下深處的花崗巖山體中，A、B兩廠分開布置，共用一條寬7.5m，高6.8m，長達1.6km的地下交通通道與外部相連。地下廠房分別由主廠房和副廠房組成，A廠副廠房布置在主廠房右側，B廠副廠房布置在主廠房左側，長×寬×高都為26m×21.5m×32.3m。

1 副廠房通風空調系統構成

A、B廠兩廠為對稱布置，設備結構一致，以B廠為例：新風機F-Z5B從地下交通通道引入21.6%全新風（13000m3/h）至副廠房▽163.20m（7樓）高程的 AHU-F1B（30000m3/h）、AHU-F2B（30000m3/h）空氣處理機組混合箱內，經過2臺冷水機提供的冷凍水進行冷卻后，再通過空氣處理機組內的送風機，利用下游側隔墻布置的垂直送風管送至各層水平支管，并分配各房間的風量；各層回風經水平支管進入上游側隔墻垂直回風管，其中一部分冷風再通過空氣處理機組內置回風機回至混合箱內，實施循環，另一部分冷風通過副廠房排風機F-F1B（13000m3/h）排至排風洞，再利用安裝于排風洞出口戶外排風 樓 的 兩 臺 排 風 機 F-B-1（173115m3/h）、F-B-2（173115m3/h）排出戶外。副廠房兩臺空氣處理機組AHU-F1B、AHU-F2B的送風管和回風管在副廠房▽159.2m（6樓）相連，保證任意一臺故障，不影響其他房間的正常通風。衛生間及蓄電池室排風口通過布置在拱頂的專用排風機F-F2B（2000m3/h）、F-F3B（11000m3/h）排至排風洞，并通過排風洞的排風機排至廠外。

2 存在問題

副廠房▽143.45m（3樓）400V廠用變壓器室長期存在房間溫度過高的問題，為排除熱量，需要將該房間門保持開啟，不符合廠房防火要求，且即使房間門全開，房間溫度也達到32.8℃。

根據《GB50019-2015工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》要求：設在地下的變配電室應設機械通風措施，室內溫度不宜高于28℃，當通風無法保障變配電室設備正常工作要求時，宜設置空調降溫系統。

400V廠用變壓器室一共有4臺變壓器，每臺變壓器的容量為2500kVA，經過測量，該房間送風量9576m3/h，排風量5295m3/h。根據《惠蓄電站B廠廠用電變壓器出廠驗收報告》得知，每臺變壓器空載損耗為3598W，負載損耗為16245W。查看近3個月的公用變壓器低壓側電流曲線，當同一個廠兩臺機組運行時，1臺公用變壓器低壓側的最大電流為1166.2A，取1166.2×1.2A作為可能出現的最大電流。4臺公用變壓器每小時的發熱量為

根據全面通風消除室內余熱風量公式：

G-通風風量，m3/h；

Q-室內余熱量，W；

tp- 排氣溫度， ℃；

t0- 進氣溫度， ℃；

進氣溫度經過測量為17.3℃，排氣溫度取26℃，計算可得如消除該房間余熱量，將房間溫度降至26℃，需通風量13503m3/h（考慮到圍護的吸熱量，實際需要的通風量會小于該值）。

經過實測400V變壓器室內送風5040m3/h，排風量1638m3/h，該房間處于正壓。由于通風量不夠，房間溫度較高，變壓器室溫度高對變壓器的絕緣及壽命都有所影響，需采取措施對該房間的通風空調系統進行優化改造。

3 通風空調優化

為保證副廠房各房間有新鮮的空氣流通，同時保持室內溫度恒定，對副廠房各房間進行風量平衡和熱平衡計算。

風量平衡：Gzj+Gjj=Gzp+Gjp

式中Gzj-自動進風量，Gjj-機械進風量，Gzp-自然排風量，Gjp-機械排風量。在不設有組織自然通風的房間中，當機械進、排風量相等（Gjj=Gjp）時，室內壓力等于室外大氣壓力，室內外壓差為零。當機械進風量大于機械排風量（Gjj＞Gjp）時，室內壓力升高，處于正壓狀態。反之，室內壓力降低，處于負壓狀態。由于通風房間不是非常嚴密的，處于正壓狀態時，室內的部分空氣會通過房間不嚴密的縫隙滲到室外，這部分空氣量稱為無組織排風。當室內處于負壓狀態時，室外空氣會滲入室內，這部分空氣量稱為無組織進風。為保證相鄰房間不受污染，需有意識的利用無組織進風和無組織排風。讓清潔度要求高的房間保持正壓，產生有害物的房間保持負壓?；菪罡睆S房各個房間中蓄電池室需要保持負壓（機械進風量＜機械排風量），其他房間要求正壓（機械進風量≥機械排風量）。

熱平衡：

表1 副廠房正常熱平衡計算參數

副廠房各層中除了▽143.45m（3樓）和▽137.60m（2樓）外其他各層主要是辦公室、工具房、休息室、資料室及開關室，本身發熱量較小，室內溫度實測23℃左右，熱平衡滿足要求。▽137.60m（2樓）有冷水機和空壓機設備，屬于發熱量較大設備，但該層除通風系統外，另布置4套FCU風機盤管進行輔助降溫，溫度實測22℃，故熱平衡滿足要求。

按國標GB50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》要求，辦公室每人所需的最小風量為30m3/h，根據副廠房各個房間的屬性及平時活動人數，按照2倍的冗余合理分配各個房間通風量。通過調整后，實測400V變壓器室內送風9576m3/h，排風量5292m3/h，在保持防火門關閉情況下，溫度保持在29.2℃，在原基礎上有所減小，但仍不滿足國標要求。

4 通風空調改造方案

（1）在400V變壓器室加裝空調，用于降溫。

優點：降溫效果明顯。缺點：造價高，由于可利用空間狹小，空調外掛機的設置和排水管路鋪設存在一定困難，另外額外消耗電能，同時后期需對空調進行維護。

（2）增加副廠房排風機的功率。

優點：不占用面積。缺點：需購置新風機，造價高，造成原有風機浪費。

（3）400V變壓器室進口處上方增加1根排風管至逃生通道，加裝1臺排風機，將風排至逃生通道。

優點：可以有效的增加排風量，加強400V變壓器室的通風。缺點：需購置新風機、新風管，施工量大，造價高。

（4）在400V變壓器室與蓄電池室相鄰的墻壁上開洞，安裝防火閥及雙層百葉。

優點：利用蓄電池室排風機的功率形成的負壓，將變壓器室內風排至排風洞，可有效的增加變壓器室的通風量，造價低。缺點：當蓄電池室排風機長時間停運時，可能造成蓄電池室溫度高。

5 方案可行性分析

從降溫效果、施工難度、經濟性考慮，推薦方案1、4?，F對2個方案可行性分析如下：

（1）方案1可行性分析

400V變壓器室面積92.4m2，一般家用根據房間面積大小及密封保溫條件好壞，按每平方米配制冷量150～220W計算空調的制冷量大小，取220W，需要的制冷量為92.4×220=20328W，一般情況下制冷量2200～2600W為1匹，3200～3600W為1.5匹，4500～5500W為2匹。故安裝4臺3匹的立式空調或安裝2臺5匹的立式空調，再加上房間原有的通風條件，可確保降低房間溫度。

（2）方案4可行性分析

機械通風分為正壓通風、負壓通風和平衡通風3種模式。在需要保護或對潔凈度要求比較高的房間一般采用正壓通風；在需要排除異味或危險氣體的房間一般采用負壓通風，如蓄電池室；在需要利用大量空氣進行冷卻的房間采用平衡通風，如變壓器房。

蓄電池室2位于400V變壓器室隔壁。蓄電池室1與蓄電池室2排風管相連，它們的面積分別為 105.6m2、87.12m2，層高 3.2m，故體積分別為337.92m3、278.784m3。

根據《水力發電廠廠房采暖通風和空氣調節設計技術規定》要求：蓄電池室應經常保持負壓，進風量一般為排風量的80%。排風量應根據空氣中允許含氫量、含酸量或換氣次數計算，取最大值。室內空氣不允許再循環。①含氫量按空氣體積不得超過0.7%；②含酸量按空氣體積不得超過0.002mg/L；③采用敞開式蓄電池室，蓄電池室的換氣次數，地面式不小于12次/h，地下式不小于15次/h。采用防酸隔爆型蓄電池時，蓄電池的換氣次數不小于6次/h。

我廠蓄電池為閥控式免維護酸性蓄電池，以換氣次數15次/h進行計算可知：蓄電池室1、2的額定排風量分別為5068.8m3/h、4181.76m3/h，故蓄電池室的額定排風量應為9250.56m3/h。而實際經過測量，蓄電池室的排風量達到14643m3/h。故相應的進風通道很小，導致房間負壓很大，開門困難。另直流屏室的送風管與該房間的送風管相連，由于此房間負壓過大，導致本應為送風至直流屏室的風口變成排風口。

400V變壓器室內送風9576m3/h，排風量5292m3/h，該房間處于正壓。由于未實現空氣平衡，實際的通風降溫效果不好，另機械工具室與該房間排風量管相連，由于此房間正壓過大，導致本應作為機械工具室的排風風口變成送風口。

將400V變壓器室與蓄電池室通過雙層百葉相連，既增加了400V變壓器室的通風，又減少了蓄電池室的負壓。中間加裝70℃防火閥，可以避免單個房間火災對另一房間的影響。經實際勘測及尺寸測量，推薦在墻壁下端安裝800mm×400mm的雙層可調百葉風口。

6 方案實施

方案4因地制宜，施工難度小，造價低，故予以采納。2016年12月份，對惠蓄副廠房按照方案4進行改造。改造后，當該防火閥全開情況下，排風量達到14054.4m3/h，A廠400V變壓器室溫度保持在21.2℃，B廠400V變壓器室溫度保持在21.9℃。實踐表明，對惠蓄副廠房通風空調系統的優化改造是成功的。