錦屏二級水電站通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計淺析

朱斌++高國++張青偉++秦海龍

摘 要：通風空調(diào)系統(tǒng)對地下廠房式水電站廠內(nèi)空氣溫濕度的調(diào)節(jié)至關(guān)重要，文章通過對錦屏二級水電站通風空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)缺點的分析，有針對性地提出了合理的優(yōu)化建議，為后續(xù)同類型水電站通風系統(tǒng)的設(shè)計提供了一個可借鑒的案例。

關(guān)鍵詞：通風空調(diào)系統(tǒng)；地下廠房；溫度；控制

中圖分類號：TM622 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0110-02

前言

錦屏二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅奢江干流錦屏大河灣上，電站總裝機容量4800MW，單機容量600MW，屬于地下引水發(fā)電廠房。

對于地下水電站廠房復雜的濕熱環(huán)境，必須借助一定的通風設(shè)備，除去廠房內(nèi)多余的濕熱負荷，以維持廠房內(nèi)舒適的環(huán)境，以保證現(xiàn)場工作人員的身體健康，同時也為了保證廠房內(nèi)機電設(shè)備的安全運行。

本文通過對錦屏二級水電站通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的介紹，指出存在的問題，并提出探討性的建議，為后續(xù)同類型地下水電站的通風系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒和參考。

1 通風系統(tǒng)簡介

1.1 空間布局

錦屏二級電站地下廠房由主廠房、主變洞、端副廠房三大洞室構(gòu)成，通風系統(tǒng)分別從進場交通洞和通風兼安全洞進風，在廠內(nèi)各層進行循環(huán)通風后，最后從廠左主變排風洞和廠頂排風排煙洞排出，實現(xiàn)廠內(nèi)通風除濕，從圖1中可以看到全廠空氣的流通情況。

1.2 設(shè)備構(gòu)成

地下廠房空間巨大，整個廠房通風存在復雜的串并聯(lián)關(guān)系，廠房內(nèi)通風效果的實現(xiàn)必須依靠組織的氣流，通過送風機、排風機、風道、風口、風閥等設(shè)施使氣流流而不亂。錦屏二級水電站通風設(shè)備主要由4臺組合式雙表冷空調(diào)箱、2臺螺桿式冷水機組、若干風機及各類除濕機構(gòu)成。

1.3 通風系統(tǒng)控制及運行

通風系統(tǒng)控制部分由2臺上位機和14臺現(xiàn)地控制單元構(gòu)成，現(xiàn)地控制單元就近監(jiān)視附近區(qū)域的溫濕度、各類風機和除濕機運行狀態(tài)，接收上位機下發(fā)的控制命令，啟動風機、組合式空調(diào)以及水循環(huán)系統(tǒng)。

日常通風模式，組合式空調(diào)不運行，通過全廠各類送風機和排風機，使主廠房、主變洞等區(qū)域形成負壓，新鮮空氣由進廠交通洞和通風兼安全洞送至廠內(nèi)實現(xiàn)空氣置換。

特殊通風模式，當廠內(nèi)發(fā)熱量過大以及季節(jié)溫濕度的變化，在夏季普通通風模式已不能滿足廠內(nèi)空氣溫濕度的要求，此時啟動組合空調(diào)運行模式，圖2是組合空調(diào)運行的八種模式，根據(jù)溫度和濕度在模式之間切換，從圖3可以看出從模式一到模式八，控制流程中啟用的組合空調(diào)或表冷器數(shù)量不斷增多，通風降溫效果不斷加強，達到滿足廠內(nèi)溫濕度要求。

空調(diào)各運行模式下設(shè)備投運情況

2 存在的問題

2.1 預(yù)制風管堵塞、泄露

地下廠房施工是先將山體內(nèi)部掏空，再進行廠房建設(shè)，為穩(wěn)固地下洞室，會使用大量錨索加固山體，而預(yù)制風管位于廠房外緣與自然山體之間，空間狹窄，錨索縱橫交錯，無法進行整體式風管制作，根據(jù)空間情況采取鋼結(jié)構(gòu)風管與磚混管道結(jié)合的制作模式，且后期土建過程中，存在泥漿下泄堵塞部分風管的情況，導致多數(shù)送排風管道存在一定程度的堵塞和泄露，使得實際供風量小于設(shè)計值。

2.2 部分區(qū)域風機缺乏

目前GIS大廳、主變中間層溫度較為干燥悶熱，是由于該區(qū)域未形成空氣流動造成的，GIS大廳右側(cè)僅有一處送風口，GIS大廳左側(cè)有兩臺SF6排風機，大廳上下游側(cè)墻面底部分布若干小面積SF6排風口，但由于熱空氣上浮、冷空氣下沉的原理，該區(qū)域熱風很難排出，導致溫度積聚。GIS大廳頂部為主變室、中間層排風機出口，溫度較高，且拱頂未進行隔熱材料處理，僅有厚度為250mm的鋼筋混凝圖，存在熱量傳導的作用。

2.3 排風廊道存在建筑物阻擋

主變拱頂是主變室區(qū)域和主廠房區(qū)域的排風機的主要排風場所，大量熱風排至此處，再經(jīng)由廠左排風廊道有廠左排風機排出廠外。主變拱頂和副廠之間存在一處樓梯出口，使得風道送風面積縮減。

2.4 組合空調(diào)控制邏輯復雜

全廠端副和安裝間頂樓各設(shè)置2臺組合式空調(diào)表冷箱，設(shè)計的控制模式分為8種，1～4模式為送風模式，5～8模式為送風+表冷模式，在實際使用中采取溫濕度控制，在模式之間進行切換。模式設(shè)置過多，導致控制邏輯復雜，設(shè)備可靠性降低，維護量增大。

3 優(yōu)點

3.1 綜合利用進風通道

在通風進口的選取上利用進廠交通洞做進風洞。交通洞口至主廠房約1.5公里，屬于深埋式建筑，且有多處支洞，與山體連通性良好，空氣與巖體存在熱交換，可使夏季廠外空氣進行自然降溫，廠外空氣進入廠內(nèi)約降低8℃，達到了初步降溫的效果，同時減少了進風洞的開挖量。

3.2 利用天然冷源降溫

錦屏二級電站屬于引水式電站，利用長達17公里的錦屏山引水隧洞，將二級攔河閘壩庫區(qū)內(nèi)的水引至二級地下廠房發(fā)電，由于引水隧道深埋錦屏山底，尾水水溫常年約為8～15℃，是極好的天然冷源。組合式空調(diào)一級表冷器水源取自機組蝸殼尾水，降低運行費用，符合國家提倡的綠色節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策。

4 地下廠房通風系統(tǒng)設(shè)計建議

4.1 重視系統(tǒng)方案設(shè)計，強化施工質(zhì)量

通風系統(tǒng)由大量風管、風道構(gòu)成，在水電站的建設(shè)工期中，屬于前期土建施工，一旦施工完成，無法改變其基本結(jié)構(gòu)。這就要求設(shè)計人員做好系統(tǒng)模擬，認真規(guī)劃風道和風管的布置，實現(xiàn)通風效果的最優(yōu)化。在土建施工中，對風道的安裝制作要保質(zhì)保量完成，采取整體式風管，減少風管內(nèi)風量泄露和堵塞。

4.2 簡化控制流程，提高可靠性

控制流程的設(shè)計應(yīng)根據(jù)電站的具體實際，而不應(yīng)采用通用式的設(shè)計流程，例如錦屏二級電站可將控制流程簡化為汛期模式和枯期模式，汛期機組滿發(fā)，廠內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生熱量較大，應(yīng)使用強度較高的模式，而冬季室內(nèi)溫度較低且運行機組數(shù)量偏少，應(yīng)使用強度較低的模式，由于已采用天然冷源，可不使用冷水機組制冷，減少設(shè)備量。

5 結(jié)束語

錦屏二級水電站通風空調(diào)系統(tǒng)基本能滿足廠內(nèi)通風除濕的需要，但存在一些可優(yōu)化的方面。對于地下式廠房，通風空調(diào)系統(tǒng)對廠內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)作用巨大。本文通過對錦屏二級電站通風系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析，對后續(xù)同類型電站的通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、施工、建造，提供了一個可借鑒的案例，對于地下廠房應(yīng)重視通風空調(diào)系統(tǒng)的前期方案確立和后期建筑施工的實現(xiàn)。

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