惠州抽水蓄能電廠副廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化及改造

王 斌

（中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能發(fā)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(diào)節(jié)的純抽水蓄能電廠。電廠分A廠、B廠建設(shè)，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(jī)-發(fā)電電動機(jī)組，單機(jī)容量300MW，總裝機(jī)容量2400MW，設(shè)計(jì)年發(fā)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(dá)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(cè)，B廠副廠房布置在主廠房左側(cè)，長×寬×高都為26m×21.5m×32.3m。

1 副廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成

A、B廠兩廠為對稱布置，設(shè)備結(jié)構(gòu)一致，以B廠為例：新風(fēng)機(jī)F-Z5B從地下交通通道引入21.6%全新風(fēng)（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(jī)組混合箱內(nèi)，經(jīng)過2臺冷水機(jī)提供的冷凍水進(jìn)行冷卻后，再通過空氣處理機(jī)組內(nèi)的送風(fēng)機(jī)，利用下游側(cè)隔墻布置的垂直送風(fēng)管送至各層水平支管，并分配各房間的風(fēng)量；各層回風(fēng)經(jīng)水平支管進(jìn)入上游側(cè)隔墻垂直回風(fēng)管，其中一部分冷風(fēng)再通過空氣處理機(jī)組內(nèi)置回風(fēng)機(jī)回至混合箱內(nèi)，實(shí)施循環(huán)，另一部分冷風(fēng)通過副廠房排風(fēng)機(jī)F-F1B（13000m3/h）排至排風(fēng)洞，再利用安裝于排風(fēng)洞出口戶外排風(fēng) 樓 的 兩 臺 排 風(fēng) 機(jī) F-B-1（173115m3/h）、F-B-2（173115m3/h）排出戶外。副廠房兩臺空氣處理機(jī)組AHU-F1B、AHU-F2B的送風(fēng)管和回風(fēng)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(fēng)。衛(wèi)生間及蓄電池室排風(fēng)口通過布置在拱頂?shù)膶Ｓ门棚L(fēng)機(jī)F-F2B（2000m3/h）、F-F3B（11000m3/h）排至排風(fēng)洞，并通過排風(fēng)洞的排風(fēng)機(jī)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(dá)到32.8℃。

根據(jù)《GB50019-2015工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求：設(shè)在地下的變配電室應(yīng)設(shè)機(jī)械通風(fēng)措施，室內(nèi)溫度不宜高于28℃，當(dāng)通風(fēng)無法保障變配電室設(shè)備正常工作要求時(shí)，宜設(shè)置空調(diào)降溫系統(tǒng)。

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(jīng)過測量，該房間送風(fēng)量9576m3/h，排風(fēng)量5295m3/h。根據(jù)《惠蓄電站B廠廠用電變壓器出廠驗(yàn)收報(bào)告》得知，每臺變壓器空載損耗為3598W，負(fù)載損耗為16245W。查看近3個(gè)月的公用變壓器低壓側(cè)電流曲線，當(dāng)同一個(gè)廠兩臺機(jī)組運(yùn)行時(shí)，1臺公用變壓器低壓側(cè)的最大電流為1166.2A，取1166.2×1.2A作為可能出現(xiàn)的最大電流。4臺公用變壓器每小時(shí)的發(fā)熱量為

根據(jù)全面通風(fēng)消除室內(nèi)余熱風(fēng)量公式：

G-通風(fēng)風(fēng)量，m3/h；

Q-室內(nèi)余熱量，W；

tp- 排氣溫度， ℃；

t0- 進(jìn)氣溫度， ℃；

進(jìn)氣溫度經(jīng)過測量為17.3℃，排氣溫度取26℃，計(jì)算可得如消除該房間余熱量，將房間溫度降至26℃，需通風(fēng)量13503m3/h（考慮到圍護(hù)的吸熱量，實(shí)際需要的通風(fēng)量會小于該值）。

經(jīng)過實(shí)測400V變壓器室內(nèi)送風(fēng)5040m3/h，排風(fēng)量1638m3/h，該房間處于正壓。由于通風(fēng)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(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

3 通風(fēng)空調(diào)優(yōu)化

為保證副廠房各房間有新鮮的空氣流通，同時(shí)保持室內(nèi)溫度恒定，對副廠房各房間進(jìn)行風(fēng)量平衡和熱平衡計(jì)算。

風(fēng)量平衡：Gzj+Gjj=Gzp+Gjp

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

熱平衡：

表1 副廠房正常熱平衡計(jì)算參數(shù)

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(guān)室，本身發(fā)熱量較小，室內(nèi)溫度實(shí)測23℃左右，熱平衡滿足要求。▽137.60m（2樓）有冷水機(jī)和空壓機(jī)設(shè)備，屬于發(fā)熱量較大設(shè)備，但該層除通風(fēng)系統(tǒng)外，另布置4套FCU風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行輔助降溫，溫度實(shí)測22℃，故熱平衡滿足要求。

按國標(biāo)GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，辦公室每人所需的最小風(fēng)量為30m3/h，根據(jù)副廠房各個(gè)房間的屬性及平時(shí)活動人數(shù)，按照2倍的冗余合理分配各個(gè)房間通風(fēng)量。通過調(diào)整后，實(shí)測400V變壓器室內(nèi)送風(fēng)9576m3/h，排風(fēng)量5292m3/h，在保持防火門關(guān)閉情況下，溫度保持在29.2℃，在原基礎(chǔ)上有所減小，但仍不滿足國標(biāo)要求。

4 通風(fēng)空調(diào)改造方案

（1）在400V變壓器室加裝空調(diào)，用于降溫。

優(yōu)點(diǎn)：降溫效果明顯。缺點(diǎn)：造價(jià)高，由于可利用空間狹小，空調(diào)外掛機(jī)的設(shè)置和排水管路鋪設(shè)存在一定困難，另外額外消耗電能，同時(shí)后期需對空調(diào)進(jìn)行維護(hù)。

（2）增加副廠房排風(fēng)機(jī)的功率。

優(yōu)點(diǎn)：不占用面積。缺點(diǎn)：需購置新風(fēng)機(jī)，造價(jià)高，造成原有風(fēng)機(jī)浪費(fèi)。

（3）400V變壓器室進(jìn)口處上方增加1根排風(fēng)管至逃生通道，加裝1臺排風(fēng)機(jī)，將風(fēng)排至逃生通道。

優(yōu)點(diǎn)：可以有效的增加排風(fēng)量，加強(qiáng)400V變壓器室的通風(fēng)。缺點(diǎn)：需購置新風(fēng)機(jī)、新風(fēng)管，施工量大，造價(jià)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(yōu)點(diǎn)：利用蓄電池室排風(fēng)機(jī)的功率形成的負(fù)壓，將變壓器室內(nèi)風(fēng)排至排風(fēng)洞，可有效的增加變壓器室的通風(fēng)量，造價(jià)低。缺點(diǎn)：當(dāng)蓄電池室排風(fēng)機(jī)長時(shí)間停運(yùn)時(shí)，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(jīng)濟(jì)性考慮，推薦方案1、4。現(xiàn)對2個(gè)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(jù)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(jì)算空調(diào)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(diào)或安裝2臺5匹的立式空調(diào)，再加上房間原有的通風(fēng)條件，可確保降低房間溫度。

（2）方案4可行性分析

機(jī)械通風(fēng)分為正壓通風(fēng)、負(fù)壓通風(fēng)和平衡通風(fēng)3種模式。在需要保護(hù)或?qū)崈舳纫蟊容^高的房間一般采用正壓通風(fēng)；在需要排除異味或危險(xiǎn)氣體的房間一般采用負(fù)壓通風(fēng)，如蓄電池室；在需要利用大量空氣進(jìn)行冷卻的房間采用平衡通風(fēng)，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(fēng)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(jù)《水力發(fā)電廠廠房采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》要求：蓄電池室應(yīng)經(jīng)常保持負(fù)壓，進(jìn)風(fēng)量一般為排風(fēng)量的80%。排風(fēng)量應(yīng)根據(jù)空氣中允許含氫量、含酸量或換氣次數(shù)計(jì)算，取最大值。室內(nèi)空氣不允許再循環(huán)。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(shù)，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(shí)，蓄電池的換氣次數(shù)不小于6次/h。

我廠蓄電池為閥控式免維護(hù)酸性蓄電池，以換氣次數(shù)15次/h進(jìn)行計(jì)算可知：蓄電池室1、2的額定排風(fēng)量分別為5068.8m3/h、4181.76m3/h，故蓄電池室的額定排風(fēng)量應(yīng)為9250.56m3/h。而實(shí)際經(jīng)過測量，蓄電池室的排風(fēng)量達(dá)到14643m3/h。故相應(yīng)的進(jìn)風(fēng)通道很小，導(dǎo)致房間負(fù)壓很大，開門困難。另直流屏室的送風(fēng)管與該房間的送風(fēng)管相連，由于此房間負(fù)壓過大，導(dǎo)致本應(yīng)為送風(fēng)至直流屏室的風(fēng)口變成排風(fēng)口。

400V變壓器室內(nèi)送風(fēng)9576m3/h，排風(fēng)量5292m3/h，該房間處于正壓。由于未實(shí)現(xiàn)空氣平衡，實(shí)際的通風(fēng)降溫效果不好，另機(jī)械工具室與該房間排風(fēng)量管相連，由于此房間正壓過大，導(dǎo)致本應(yīng)作為機(jī)械工具室的排風(fēng)風(fēng)口變成送風(fēng)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(fēng)，又減少了蓄電池室的負(fù)壓。中間加裝70℃防火閥，可以避免單個(gè)房間火災(zāi)對另一房間的影響。經(jīng)實(shí)際勘測及尺寸測量，推薦在墻壁下端安裝800mm×400mm的雙層可調(diào)百葉風(fēng)口。

6 方案實(shí)施

方案4因地制宜，施工難度小，造價(jià)低，故予以采納。2016年12月份，對惠蓄副廠房按照方案4進(jìn)行改造。改造后，當(dāng)該防火閥全開情況下，排風(fēng)量達(dá)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(shí)踐表明，對惠蓄副廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化改造是成功的。