夏熱冬暖地區(qū)變配電室暖通設(shè)計(jì)優(yōu)化路徑

王鎮(zhèn)寶

(廈門合立道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 福建廈門 361006)

0 引言

常規(guī)的變配電室通風(fēng)設(shè)計(jì)是由通風(fēng)管道加離心風(fēng)機(jī)箱直接排至室外，所需的風(fēng)管均很大，加變配電室里面各種電力管線、橋架很多；又擔(dān)心熱空氣碰到風(fēng)管的冷表面產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，因此，供電局進(jìn)場(chǎng)，均會(huì)把原設(shè)計(jì)院出圖的通風(fēng)系統(tǒng)拆除，另外設(shè)幾臺(tái)壁式排風(fēng)機(jī)排風(fēng)，造成不必要的浪費(fèi)。若變配電室跟高層住宅連一起，給排水專業(yè)均設(shè)氣體滅火系統(tǒng)，且供電局一般未設(shè)事故后排風(fēng)系統(tǒng)，引起漏項(xiàng)。

1 常規(guī)設(shè)計(jì)

暖通專業(yè)設(shè)置的通風(fēng)系統(tǒng)，是為了排出變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，提高變壓器的效率。房間得熱有：①變壓器的熱損，②高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜的發(fā)熱，③電纜損耗功率，④ 圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱及房間照明散熱等。由于變配電室溫度較高，所以后兩種得熱相對(duì)來說所占份額很小，可忽略不計(jì)。

依據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50370-2005) 第6.04條：“滅火后的防護(hù)區(qū)應(yīng)通風(fēng)換氣，地下防護(hù)區(qū)和無窗或設(shè)固定窗扇的地上防護(hù)區(qū)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械排風(fēng)裝置，排風(fēng)口宜設(shè)在防護(hù)區(qū)的下部并直通室外。通信機(jī)房、電子計(jì)算機(jī)房等場(chǎng)所的通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)不少于每小時(shí)5次。”[1]此款屬黑體字，需強(qiáng)制執(zhí)行。

依據(jù)《10kV及以下電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》(DB35/T 1036-2019) 第7.11.1.2條規(guī)定：“新建住宅小區(qū)室外地面±0.00標(biāo)高低于當(dāng)?shù)胤篮橛玫馗叱袒虍?dāng)?shù)貧v史最高洪水位的配電站房、備用發(fā)電機(jī)房、消控中心應(yīng)設(shè)置在地面一層及以上，其室內(nèi)地面高程應(yīng)高于當(dāng)?shù)胤罎秤玫馗叱?。”[2]故，福建地區(qū)的配電站房均設(shè)于地上，此對(duì)通風(fēng)降溫措施更有利。

以某變配電室為例：配兩臺(tái)1250kV·A的變壓器。排風(fēng)量計(jì)算：

(1)

其中Q(kW)為變壓器發(fā)熱量，可按式(2)計(jì)算或設(shè)備廠家提供：

Q=(1-η1)η2φW=(0.0126～0.0152)W

(2)

η1——變壓器效率，一般取0.98；

η2——變壓器負(fù)荷率，一般取0.7～0.8；

φ——變壓器功率因數(shù)，一般取0.9～0.95；

W——變壓器功率， ；

tp——室內(nèi)排風(fēng)溫度，一般不宜高于40°C；

ts——送風(fēng)溫度，夏季通風(fēng)室外計(jì)算干球溫度31.3℃(以廈門地區(qū)為例)；

1.2——通風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)附加風(fēng)管和設(shè)備的漏風(fēng)量而疊加的安全系數(shù)[4]。得出：

又，依據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，設(shè)有氣體滅火系統(tǒng)的電氣用房需要設(shè)事故后通風(fēng)系統(tǒng)，因此，事故排風(fēng)量：160×3.9×5.0×1.2=9624m3/h。

160——變配電室的面積；

3.9——變配電室的凈高；

5.0——事故后通風(fēng)換氣次數(shù)；

1.2——通風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)附加風(fēng)管和設(shè)備的漏風(fēng)量而疊加的安全系數(shù)。

由此可見，常規(guī)的變配電室通風(fēng)設(shè)計(jì)：平時(shí)排風(fēng)風(fēng)量均大于事故后排風(fēng)風(fēng)量，可按平時(shí)排風(fēng)風(fēng)量選設(shè)備。為了節(jié)省工程造價(jià)，排風(fēng)機(jī)及事故后排風(fēng)共用排風(fēng)系統(tǒng)，通過閥門控制(在氣體滅火裝置啟動(dòng)前，由消控中心控制關(guān)閉進(jìn)、排風(fēng)風(fēng)管上的防煙閥和排風(fēng)機(jī)。氣體滅火完成后，開啟排風(fēng)管上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及風(fēng)機(jī)進(jìn)行排風(fēng))；同時(shí)，電氣專業(yè)需要在室外設(shè)置控制按鈕，造成通風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜性。常規(guī)的變配電室的排風(fēng)如圖1所示。

圖1 常規(guī)的變配電室的排風(fēng)的做法

此做法，風(fēng)管無可避免地會(huì)出現(xiàn)橫跨電氣設(shè)備上方情況，在潮濕天氣下，變配電室里面的熱風(fēng)碰到排風(fēng)管(熱空氣遇到冷表面)，當(dāng)排風(fēng)管表面溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，一旦結(jié)露大，水滴若落在電氣設(shè)備上，將出現(xiàn)短路等事故。

到供電局介入時(shí)，供電局不允許變配電室內(nèi)有任何不相關(guān)的設(shè)備管線，會(huì)將原施工的排風(fēng)系統(tǒng)拆除(造成浪費(fèi))，另行設(shè)計(jì)一套采用壁式軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)，并同時(shí)設(shè)置分體空調(diào)。

但供電局設(shè)置的這套系統(tǒng)亦存在若干隱患，如：

(1)壁式軸流風(fēng)機(jī)未經(jīng)消音處理，噪音遠(yuǎn)超出規(guī)范規(guī)定值，影響周邊人員正常的工作、生活，產(chǎn)生不必要的糾紛。

(2) 給排水專業(yè)若設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，供電局未設(shè)置相應(yīng)的事故后通風(fēng)系統(tǒng)，將產(chǎn)生兩個(gè)問題：

①氣體滅火的房間必須為密閉空間，氣體滅火時(shí)，壁式排風(fēng)機(jī)與室外直接相同，導(dǎo)致氣體外泄，影響滅火功能。

②未設(shè)置事故后排風(fēng)系統(tǒng)，滅火氣體無法及時(shí)排除，事故后，如果相關(guān)人員需要進(jìn)去處理變配電室事宜，可能對(duì)相關(guān)維護(hù)人員的生命安全造成威脅。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

(1)變配電室優(yōu)先設(shè)計(jì)分體空調(diào)

夏熱冬暖地區(qū)，屬于亞熱帶、熱帶氣候，氣溫高、日照多、風(fēng)速小，大部分城市年平均溫度在20℃以上。近幾年，全球又持續(xù)變暖，用電高峰每年均在持續(xù)上升，所以大部分時(shí)間段通風(fēng)系統(tǒng)是難以滿足變壓器在最高效率點(diǎn)的環(huán)境溫度要求。為了減少設(shè)備因天氣炎熱產(chǎn)生故障，保證設(shè)備正常運(yùn)行，必須給變電室配備空調(diào)降溫，保證變壓器在最高效率下工作。基于空調(diào)開啟的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，以及大風(fēng)量風(fēng)系統(tǒng)存在噪音及結(jié)露損壞電氣設(shè)備的問題等多方面考慮，筆者建議給變配電室優(yōu)先設(shè)計(jì)分體空調(diào)的方案。

筆者通過對(duì)幾個(gè)變電所進(jìn)行校核計(jì)算后得：變配電室冷指標(biāo)約為180～220w/m2，而供電局提供的冷指標(biāo)約為150 ～180w/m2，基此建議設(shè)計(jì)者在實(shí)際項(xiàng)目中務(wù)必對(duì)變配電室進(jìn)行校核計(jì)算，以確保分體空調(diào)滿足運(yùn)行要求。

基于空調(diào)設(shè)備需要長時(shí)間運(yùn)行，建議分體空調(diào)按照多臺(tái)設(shè)置，防止因某臺(tái)空調(diào)設(shè)備故障而導(dǎo)致整個(gè)變配電室無法正常使用。

(2)設(shè)置一套通風(fēng)換氣系統(tǒng)

變配電室一般設(shè)置固定窗，為相對(duì)密閉的房間。但設(shè)備需要維護(hù)，難免有人員進(jìn)出，因此，筆者建議設(shè)置一套通風(fēng)換氣系統(tǒng),以保證設(shè)備維護(hù)人員的新風(fēng)要求。

由于僅用于滿足進(jìn)出人員新風(fēng)需求，平時(shí)排風(fēng)量可按≥3次/h換氣次數(shù)計(jì)算(依據(jù)文獻(xiàn)[5]第4.4.2.6條：配電站房采用其他降溫措施，最小新風(fēng)量應(yīng)≥3次/h換氣或≥5%的送風(fēng)量)，同時(shí)設(shè)置進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)。由于這套通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量較小，為避免變配電室存在風(fēng)管產(chǎn)生的結(jié)露損壞電氣設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，可選用壁式風(fēng)機(jī)，但需考慮進(jìn)排風(fēng)機(jī)位置，盡量將其設(shè)置在對(duì)角線位置，避免氣流短路；同時(shí)，只在維護(hù)人員入室維護(hù)設(shè)備時(shí)才打開。此外，該通風(fēng)換氣系統(tǒng)還需考慮風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音對(duì)周邊環(huán)境的影響，選用滿足規(guī)范噪音要求的低噪型風(fēng)機(jī)。

此方案需要注意的事項(xiàng)：由于壁式風(fēng)機(jī)與室外直接相通，為避免室內(nèi)冷空氣外泄，排風(fēng)風(fēng)機(jī)出口應(yīng)把防雨百葉換成自垂百葉(若有事故后排風(fēng)風(fēng)機(jī)應(yīng)同等設(shè)置)，進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)在風(fēng)機(jī)出口處應(yīng)設(shè)置自垂百葉，以保證空調(diào)房間的密閉性，防止冷空氣外泄。

(3)增設(shè)一套事故后排風(fēng)系統(tǒng)

當(dāng)給排水專業(yè)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，還需增設(shè)一套事故后排風(fēng)系統(tǒng)，且排風(fēng)口設(shè)置在低處。由于風(fēng)機(jī)只在事故后才開啟，為避免風(fēng)管進(jìn)入變配電室產(chǎn)生不良影響，風(fēng)機(jī)可采用大風(fēng)量壁式軸流風(fēng)機(jī)，并在風(fēng)機(jī)入口處設(shè)置電動(dòng)蝶閥，實(shí)現(xiàn)平時(shí)通風(fēng)與事故后通風(fēng)的轉(zhuǎn)換，風(fēng)機(jī)平時(shí)常閉，事故后開啟。同時(shí)，平時(shí)給變配電室通風(fēng)換氣的兩臺(tái)低噪壁式風(fēng)機(jī)上應(yīng)增設(shè)防煙閥，聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)平時(shí)常開，氣體滅火及事故后通風(fēng)時(shí)關(guān)閉。電氣專業(yè)需要在室外設(shè)置控制按鈕。

優(yōu)化后的設(shè)計(jì)如圖3～圖4所示。

圖3 獨(dú)棟變配電室通風(fēng)做法 圖4 設(shè)氣體滅火變配電室通風(fēng)的做法

3 結(jié)語

本文提出的方法，可以滿足變配電室溫濕度控制及通風(fēng)要求，并且避免了設(shè)計(jì)院與供電局對(duì)變配電室的重復(fù)設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的浪費(fèi)。夏熱冬暖地區(qū)氣候較潮濕，采用空調(diào)設(shè)計(jì)可以保證變配電室的相對(duì)溫度及濕度的穩(wěn)定。不足之處：夏熱冬暖地區(qū)仍然存在部分時(shí)間段是可以采用機(jī)械通風(fēng)的形式對(duì)變配電室進(jìn)行降溫處理，而本文闡述的設(shè)計(jì)思路只能利用空調(diào)進(jìn)行降溫，存在一定的能源浪費(fèi)。

本文提出的通風(fēng)做法，通過幾個(gè)項(xiàng)目的具體實(shí)施得到了業(yè)主及供電局的認(rèn)可，僅供同行參考討論。設(shè)計(jì)不是統(tǒng)一不變的，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。