地下變電站通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能探討

摘 要：現(xiàn)今地下變電站已成為城市電力設(shè)施的重要組成部分，而目前地下變電站通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計標準并不健全。文章通過探討影響地下變電站通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的因素，希望能為同類型的節(jié)能設(shè)計提供一些思路。

關(guān)鍵詞：地下變電站；通風空調(diào)；節(jié)能

1 概述

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，城市供電越趨緊張，傳統(tǒng)的大型變電站已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求，而建設(shè)地下變電站是解決這一問題的最佳方式之一。地下變電站在地面上僅需留出必要的出入口和通風口，在建筑和裝飾工程量上大大地減少，和環(huán)境具有極高的協(xié)調(diào)性，所以在現(xiàn)代城市中地下變電站的建設(shè)已經(jīng)形成了必然的趨勢。

在地下變電站中，設(shè)備種類多，散熱量大，據(jù)研究顯示，在地下變電站中，發(fā)熱是引起機器故障的最主要因素，通風空調(diào)系統(tǒng)的降溫是設(shè)備安全運行的重要保障。在提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，在保證地下變電站的正常運行的前提下，加強通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究是地下變電站設(shè)計的重要方向，這極大的節(jié)約了資源。

2 通風空調(diào)系統(tǒng)概述

地下變電站通風空調(diào)系統(tǒng)主要包括了地下和地上通風空調(diào)系統(tǒng)兩部分。

2.1 地下通風空調(diào)系統(tǒng)

地下通風空調(diào)系統(tǒng)一般是由制冷設(shè)備、供排水設(shè)備以及送風口組成，負責調(diào)控地下變電站的溫度以保障機器能夠正常運行。在地下變電站內(nèi)，主要有主變壓器室、電抗器室等，各類設(shè)備正常運行對溫度要求的不同，所以從外界引入的空氣需要經(jīng)過處理才能送往各個設(shè)備所在的房間。

2.2 地上通風空調(diào)系統(tǒng)

地上通風空調(diào)系統(tǒng)一般是由冷卻設(shè)備和進、排風口組成，是地下與地上進行能量交換的重要橋梁，其中進排風口的設(shè)計對系統(tǒng)有著及其重要的影響。

3 地下變電站通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

3.1 送風口的節(jié)能設(shè)計

3.1.1 合理選擇位置。地下變電站房間中的熱量能否及時排走與送風口位置的選取有著極大的關(guān)聯(lián)，以電抗器室為例，在保持送風量一定的前提下，建立幾種送風口位置模型如下。

模型1-1：送風口距離地面2米，送風口均居于左側(cè)。

模型1-2：一個送風口移至右側(cè)頂部，送風口尺寸與風速不變。

模型1-3：送風管放置在設(shè)備前后，送風方式為對側(cè)向下式。

模型1-4：送風管放置在設(shè)備斜對角，送風方式為對側(cè)向下式。

模型1-5：在模型1-4的基礎(chǔ)上，在電抗器室的頂部中央設(shè)置排風口，對側(cè)設(shè)置送風口。

分析得，模型1-1和模型1-4中的房間整體溫度較低，這是因為對側(cè)對角送風能使新風能及時擴散，送風最均勻，并能及時帶走產(chǎn)生的熱量，既保證了設(shè)備的正常運行，對節(jié)能也有幫助。

3.1.2 合理選擇高度。由上述可知對側(cè)對角向下送風為最佳送風方式，下面我們建立模型來分析選取房間內(nèi)不同高度設(shè)計送風口時房間內(nèi)的溫度隨高度分布情況。

模型2-1：送風口中心高度為1m。

模型2-2：送風口中心高度為1.5m。

模型2-3：送風口中心高度為1.7m。

模型2-4：送風口中心高度為2m。

模型2-5：送風口中心，高度為2.5m。

經(jīng)過對五種模型的分析，在不影響設(shè)備的正常運行以及工作人員操作安全的前提下，送風口的高度應(yīng)該控制在1.5～2m之間，人們進一步研究確定最合理高度應(yīng)在1.5～1.7m之間，這樣房間內(nèi)的線平均溫度較低。

3.1.3 合理選擇尺寸及風速。用有效面積代替送風口尺寸進行計算，分析風口尺寸對流體流場的影響，現(xiàn)在選取位置和高度最優(yōu)情況來研究，送風量不變。

模型3-1：送風速度6.7m/s，總有效送風面積0.985m2。

模型3-2：送風速度5.8m/s，總有效送風面積1.09m2。

模型3-3：送風速度5.5m/s總有效送風面積1.16m2。

模型3-4：送風速度4.56m/s，總有效送風血積1.40m2

模型3-5：送風速度3.74m/s，總有效送風面擬為1.80m2。

選擇不同尺寸和風速時溫度隨高度分布圖。（如圖1所示）

由圖1可知送風速度越低，新風擴散越充分，但送風速度太低時，設(shè)備產(chǎn)生的熱量不能及時的排出，對設(shè)備的壽命和安全運行產(chǎn)生影響，也有可能引起其他并發(fā)的事故。經(jīng)過上述分析，可得風速在4.56-5.91m/s、送風口有效面積在1.4～1.08m2之間時房間溫度整體分布比較均勻，新風擴散均勻，符合節(jié)能的原則。

通過分析得：（1）送風口應(yīng)設(shè)置在房間對側(cè)以及設(shè)備的對角方向，向下送風能使新風均勻的擴散；（2）確定了送風口的位置之后，對送風口高度的選擇應(yīng)該控制在1.5～1.7m之間，在這個范圍之內(nèi)溫度隨高度分布為最佳情況；（3）風口有效面積在1.4～1.08m2，即風速在4.56～5.91m/s之間時，新風擴散更易均勻擴散，有利于房間的及時降溫，同時也是相對節(jié)能的。

3.2 進、排風口的節(jié)能設(shè)置

地下變電站中一般都要設(shè)置與外界相通的排、進風豎井。新風從進風井被引入至地下，再經(jīng)地下送風道送入各設(shè)備間。

在室外無風場的狀況下，排風的擴散對進風溫度的影響可以忽略不計，在有室外風的情況下，進風口與排風口氣流之間的空氣溫度影響大，就我們所知，障礙物能改變氣流的方向及速度，所以可以在兩井之間設(shè)置障礙物，使進排風氣流的流動路徑合理，降低兩者間的影響。種植植被是設(shè)置障礙物中一種不錯的方法，不僅能解決問題，也能增加城市中的綠化率，可謂一舉兩得，在排風口與進風井之間種植植被，盡量使排風井對進風井影響降到最低。

有無外界風時，排風井與進風井相互之間的溫度影響大小是不同的，無風時兩者相互之間幾乎沒有影響，可以忽略，但是在有風時，兩者相互影響較大，這個時候可以在進排風井之間種植植被，或者改變進排風井的間距以減小氣流相互作用的強度，降低對新風溫度的影響。

4 結(jié)束語

城市化進程正在逐步加快，建設(shè)地下變電站已經(jīng)是城市發(fā)展的必然趨勢，它是經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而與其伴生的通風空調(diào)的節(jié)能必將是以后研究的重點，但是具體的設(shè)計卻仍然沒有相關(guān)的標準，在這里對其進行分析，希望能對相關(guān)的標準建設(shè)貢獻出一份力量。

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