電氣設(shè)備房間通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的分析

田雪梅

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200001）

電氣設(shè)備房間通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的分析

田雪梅

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200001）

闡述了電氣設(shè)備房間溫濕度環(huán)境的重要性以及房間通風(fēng)換氣次數(shù)的確定原則。說明了電氣設(shè)備房間采取通風(fēng)空調(diào)措施的必要。結(jié)合工程經(jīng)驗，針對電氣設(shè)備房間具體的要求，分析了不同通風(fēng)空調(diào)的優(yōu)缺點，以及設(shè)計時應(yīng)該注意的問題。

必要性；溫濕度的影響；通風(fēng)空調(diào)方案

本文闡述了空氣環(huán)境的溫濕度對于電氣設(shè)備的影響，說明了電氣設(shè)備房間采取通風(fēng)空調(diào)措施的必要，希望引起暖通和電氣從業(yè)人員的重視。同時通過對多個項目的同類房間的設(shè)計方案的總結(jié)，能為今后此類房間的暖通設(shè)計提供一定的借鑒。

1 電氣設(shè)備房間設(shè)置通風(fēng)空調(diào)的必要性

根據(jù)項目所處地點不同的氣候條件，通過計算確定采用通風(fēng)的方式是否可以滿足對電氣設(shè)備房間的溫度要求。但是近年來由于溫室效應(yīng)，氣溫逐年上升，大氣環(huán)境逐步變差，諸如高溫、高濕等多變氣候，使室內(nèi)配電設(shè)施面臨的威脅越來越明顯。在電氣設(shè)備運行時，空氣的溫濕度對電氣設(shè)備安全運行會產(chǎn)生很多的影響。過去，很多電氣和暖通專業(yè)的工程師認為電氣設(shè)備房間通過機械排風(fēng)帶走熱量就可以滿足要求，但是每個項目具體情況不同，有時僅考慮通風(fēng)是不能滿足要求的。

筆者參與的上海某化工項目，2015年5月初，該項目在運行調(diào)試階段，綜合樓內(nèi)的電氣設(shè)備房間，在空調(diào)設(shè)備還沒有送電的情況下，電氣設(shè)備已經(jīng)開始運行。某天在下午6點多，該房間冒煙起火，造成設(shè)備損失100多萬元，工期延遲，該區(qū)域及走道的墻面等重新裝修，消防罰款等，如果該事件發(fā)生在項目正式運營階段，發(fā)生的損失則更大。

1.1 電氣設(shè)備房間溫度過高對電氣設(shè)備的影響

電氣設(shè)備內(nèi)部電能損耗導(dǎo)致設(shè)備本體具有一定的熱溫升。如果周圍環(huán)境溫度過高，設(shè)備的熱量不能及時散失，將使設(shè)備內(nèi)電子元器件過熱，甚至燒壞，嚴重影響到產(chǎn)品的使用壽命，穩(wěn)定性，可靠性和準確性。溫度升高，電子元器件的金屬材料容易軟化，有機絕緣材料容易變脆老化［1-2］。

1.2 電氣設(shè)備房間的濕度對電氣設(shè)備的影響

濕度過高，降低電氣設(shè)備的絕緣強度。潮濕空氣容易使電力設(shè)備中的導(dǎo)電金屬以及金屬外殼銹蝕，這將降低設(shè)備的性能和使用壽命。干燥的空氣環(huán)境，增強了電氣設(shè)備產(chǎn)生靜電的幾率。設(shè)備靜電會給工業(yè)生產(chǎn)帶來不良的影響，甚至可能引起火災(zāi)和爆炸［2］。

2 通風(fēng)空調(diào)方案的確定

綜上所述，電氣房間的溫濕度對于電氣設(shè)備的影響不容忽視，溫濕度環(huán)境可以通過配置空調(diào)系統(tǒng)來實現(xiàn)。采用不同的空調(diào)方案，設(shè)計時應(yīng)該注意的問題也有所不同。電氣設(shè)備房間可以選用的方案也有多種，如通風(fēng)系統(tǒng)、壁掛式空調(diào)機、VRV變頻空調(diào)機組、單元式柜式空調(diào)機以及組合式空調(diào)機組等等。對于電氣設(shè)備房間不同的規(guī)模，不同的要求，采用不同的方案。

設(shè)計背景：道康寧某項目的電氣設(shè)備房間要求在符合國標的基礎(chǔ)上，也需滿足該業(yè)主的企業(yè)標準。該標準要求的室內(nèi)計算參數(shù)如下［3］：夏季溫度≤27℃，濕度≤70%；冬季溫度≥17 ℃，濕度≥30%。該項目電氣設(shè)備房間面積210 m2，房間高度6 m，一層建筑，電氣設(shè)備散熱量25 kW。

張家港地區(qū)室外氣象參數(shù)：夏季通風(fēng)：31.3 ℃；夏季空調(diào)： 34.4 ℃。

2.1 判定全面通風(fēng)是否可以滿足要求

在我們的日常工作中，要求室內(nèi)溫度小于40 ℃的電氣設(shè)備房間［4］，需要計算校核設(shè)置自然通風(fēng)或者機械通風(fēng)是否滿足要求。根據(jù)項目所處的地點，如果全面通風(fēng)可以滿足要求，那么無論在設(shè)計自然通風(fēng)還是機械通風(fēng)時，進、出風(fēng)口的位置［5］和高度都是要考慮的問題，對于防雨百葉漏雨的問題，是難以避免的，通常會采用防雨彎頭，但是效果最好的方式是設(shè)置遮雨棚。如巴斯夫的某個擴建項目，業(yè)主要求對現(xiàn)有配電室進行改造，原因是由于漏雨現(xiàn)象，強烈要求拆除現(xiàn)有百葉。該房間密閉效果良好，一旦拆除百葉，配備機械補風(fēng)系統(tǒng)是必須的，補風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)入口配帶防雨彎頭。

本項目如果采用全面通風(fēng)排除房間余熱，通風(fēng)原理參見圖1和圖2。

圖1 自然通風(fēng)Fig.1 Natural ventllation

圖2 機械通風(fēng)Fig.2 Mechanlcal ventllation

全面通風(fēng)的通風(fēng)量G1公式（1）計算［7］：

式中 Q——余熱量，kW；

tp——排出空氣的溫度，℃；

tj——進入空氣的溫度，℃；

c——空氣的比熱，1.0 kJ/（kg·K）。

本項目電氣設(shè)備散熱量25 kW，公式中各項數(shù)據(jù)如下：Q = 25 kW，tj= 31.3 ℃，求得5 tp= 31.8 ℃，計算得排風(fēng)量G = 175 870 m3/h，換氣次數(shù)n = 140次/h。

通過以上論述及計算所得排風(fēng)量過大，證明本項目采用全面通風(fēng)的方式排除余熱不合理，可采用空調(diào)降溫的方式。但是設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的電氣房間，若不設(shè)置日常排風(fēng)，在《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）中則要求設(shè)置排煙系統(tǒng)，此點有待關(guān)注。

2.2 確定空調(diào)的具體方式

2.2.1 空調(diào)方式的選擇

根據(jù)項目所處地點的不同，通過自然通風(fēng)和機械通風(fēng)無法滿足室內(nèi)溫度要求的場所，需要配置空調(diào)機組用于降溫。壁掛式空調(diào)機，VRV空調(diào)機組以及單元式機組都是可行的，都具有節(jié)省空間，安裝投產(chǎn)快，可以實現(xiàn)部分容量的互為備用，又可以根據(jù)需要靈活起停等優(yōu)點。但是，這三種類型的空調(diào)機組均不具有補充新風(fēng)的能力。如果需要補充新風(fēng)，需要額外設(shè)置補風(fēng)設(shè)備。對于壁掛式空調(diào)機還具有后期維修和更換方便、不占用室內(nèi)地面空間等優(yōu)點。VRV變頻空調(diào)機組可以根據(jù)室內(nèi)外溫度變化來自行調(diào)節(jié)，不占用室內(nèi)地面空間，單元式空調(diào)機后期維修和更換方便等。

這三種空調(diào)類型存在優(yōu)缺點，通過完善設(shè)計以及加強運行管理，使用這三種空調(diào)類型，也可以滿足日常使用。

壁掛式空調(diào)機和單元式空調(diào)機安裝在室內(nèi)，存在噪聲振動較大的問題，但是由于電氣設(shè)備房間通常無人值班，所以并無大礙。而VRV空調(diào)機組的室外機是噪聲的主要來源，所以VRV空調(diào)機組較前兩者的噪聲問題就有明顯的改善。

壁掛式空調(diào)機和VRV空調(diào)機組的室內(nèi)冷凝水管，會存在漏水的情況，所以對于電氣設(shè)備房間來講，使用這類空調(diào)機增加了風(fēng)險。VRV空調(diào)機組室內(nèi)冷凝水管長度較長，漏水造成的風(fēng)險比壁掛式空調(diào)大。但是對空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水管做些處理，仍舊可以降低空調(diào)冷凝水漏水的風(fēng)險，比如設(shè)計過程中，在冷凝水管下方增加PVC托盤或者是冷凝水管的套管；嚴禁將冷凝水管與密閉雨水系統(tǒng)直接連接［1］；即使冷凝水管接入雨水檢查井也是嚴禁的［8］；施工過程中，控制冷凝水管的敷設(shè)坡度等規(guī)定；運行過程中，定期的日常巡檢等。但是，在實際工程中，由于業(yè)主自行改動冷凝水管道，導(dǎo)致冷凝水排水不暢或房間有較大異味的工程實例也很多。對于單元式空調(diào)機同樣存在冷凝水的問題，如果在單元式空調(diào)機的混凝土基礎(chǔ)上，做個圍堰，如果有漏水，積存的冷凝水可以通過圍堰排到室外，從而降低由于冷凝水的問題給電氣設(shè)備房間帶來的安全隱患。

VRV空調(diào)機組和帶風(fēng)管的單元式空調(diào)機可以使室內(nèi)得到比較均勻的氣流，而壁掛式空調(diào)機的氣流均勻程度無法得到保證。

壁掛式空調(diào)機，VRV空調(diào)機組和單元式空調(diào)機的安裝位置的確定，要避免直接吹向電氣設(shè)備。采用風(fēng)管式空調(diào)機組，室內(nèi)氣流更均勻；不存在冷凝水的隱患；可根據(jù)室外氣象參數(shù)的變化和室內(nèi)負荷變化實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調(diào)節(jié)，同時也可以對濕度有要求的工況；過度季節(jié)可以充分利用室外新風(fēng)，減少與避免冷熱抵消；同時機組配有粗中效過濾器，可以滿足和提高室內(nèi)空氣的清潔度；機組便于集中管理與維修，也可以有效地采取消聲和隔振措施；但是由于集中空調(diào)需要配置管路，從而使房間層高提升，增加了初投資；同樣對于電氣房間的送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)口布置也應(yīng)該避開電氣設(shè)備。

2.2.2 空調(diào)方式的確定

該項目電氣房間采用空調(diào)系統(tǒng)降溫時，空調(diào)系統(tǒng)流程圖參見圖3。

圖3 空調(diào)流程Fig.3 Air conditioning system diagram

該項目電氣房間的空調(diào)冷負荷采用鴻業(yè)軟件計算，計算結(jié)果見表1。

表1 冷負荷計算Tab.1 Air-condition load calculation table

對于本項目的設(shè)計要求，壁掛式空調(diào)機，VRV空調(diào)機組或者單元式柜式空調(diào)機無法保證濕度的控制要求，除非額外增加一套加濕系統(tǒng)，但對整個空調(diào)系統(tǒng)而言，自動調(diào)節(jié)能力以及控制精度難以保證。如果采用柜式恒溫恒濕空調(diào)機組是可行的，柜式恒溫恒濕空調(diào)機組除了具有與單元式空調(diào)機組相同的優(yōu)缺點外，還具有自動的調(diào)節(jié)溫濕度功能。本項目如果采用恒溫恒濕空調(diào)機組接風(fēng)管的形式，相對于采用多臺無風(fēng)管式恒溫恒濕空調(diào)機組而言，機組占用室內(nèi)地面空間明顯減少。但是設(shè)備的補水以及冷凝水的排水問題，也是業(yè)主考慮的主要問題正常運行時廠區(qū)內(nèi)定期巡檢，巡檢頻率較低，所以此方案存在這方面的安全隱患。

組合式空調(diào)或者屋頂式空調(diào)機在本設(shè)計中也是可行的。本項目企業(yè)標準要求電氣設(shè)備房間屋頂不允許放置空調(diào)機組的外機，所以放置在室外地面的空調(diào)機組室外機更便于運行后的集中管理與維修。當(dāng)然采用空調(diào)機組，對于電氣設(shè)備房間在設(shè)計過程中也有需要注意的問題：由于是露點送風(fēng)，在送風(fēng)口處容易產(chǎn)生冷凝水，對電氣設(shè)備存在潛在的安全隱患，但是在設(shè)計時要將空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)管路避開電氣設(shè)備的正上方或者采用防結(jié)露風(fēng)口，在施工過程中，風(fēng)管的安裝需要保證管路的坡度，也都可以降低隱患帶來的風(fēng)險。

3 結(jié)束語

溫濕度的控制對電氣設(shè)備房間來說關(guān)系重大，電氣設(shè)備的正常運行才能確保全廠的安全生產(chǎn)以及生產(chǎn)效益，所以此類房間采用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)空調(diào)措施是必要的。結(jié)合工程實例，對可以采用的方案進行了比較，同時對每種方案在設(shè)計中存在的問題和可以采納的措施給予了描述，希望為今后此類房間的暖通設(shè)計提供一定的參考。

［1］羅毅.變電站電氣設(shè)備溫度監(jiān)控的應(yīng)用研究［J］.中國知網(wǎng).2013

［2］王長善.電氣設(shè)備故障原因簡析［J］.農(nóng)村電氣化.2007

［3］中華人民共和國國家標準.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB50736-2012）［S］.

［4］中華人民共和國國家標準.20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范（ GB 50053—2013）［S］.

［5］中華人民共和國國家標準.工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB 50019—2015）［S］.

［6］中華人民共和國國家標準.火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范（GB50229-2006）［S］.

［7］陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊［M］.2版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［8］中華人民共和國國家標準.建筑給水排水設(shè)計規(guī)范（GB 50015—2003）［S］.

Analysis of Ventilation and Air Conditioning System for Electric Equipment Facility

Tian Xuemei
（Worley Parsons Engineering Technology Co.，Ltd （Shanghai），Shanghai 200001）

Importance of the temperature and humidity in electric equipment room was explained in this article，and the principle of determining air change number was expounded.The necessity of performing ventilation and using air conditioning in electric equipment room was then emphasized.Combined with engineering experiences and with respect to the concrete requirements for electric equipment room，the advantages and disadvantages in different ventilation and air conditioning system were analyzed.Finally the cores in the design were pointed out.

necessity； effects of temperature and humidity； scheme of ventilation and air conditioning

TU 831

A

2095-817X（2016）04-0057-004

2016-04-26

田雪梅（1978—），女，工程師，研究方向：工業(yè)暖通設(shè)計。