核電主控室熱舒適性分析

吳壽明

三門核電有限公司 浙江臺(tái)州 317112

空氣溫度、濕度、空氣流速等因素都將影響主控室人員的熱舒適性。為了保證主控室人員的舒適性，根據(jù)人因大綱和監(jiān)督試驗(yàn)程序，在AP1000電廠正常運(yùn)行工況下，由核島非放區(qū)域通風(fēng)子系統(tǒng)（VBS系統(tǒng)）控制的主控室溫度在19—23．9°C之間。但在長期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)三門核電主控室的垂直溫差較大，當(dāng)主控室排放溫度（在2．5米高處）達(dá)到21°C時(shí)，實(shí)際測得主控室操縱員腳部平均溫度只有16°C左右；由于主控室低平面處長期處于低溫，對(duì)主控人員的身體健康造成了不利影響。

1 主控室熱舒適性現(xiàn)狀

1.1 主控室的通風(fēng)現(xiàn)狀

以2號(hào)機(jī)組主控室為研究對(duì)象，對(duì)主控室當(dāng)前的通風(fēng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析：主控室外形尺寸為 1520mm×952mm×350mm，總面積為264．6㎡間。主控室的設(shè)計(jì)溫度范圍為19-24℃，設(shè)計(jì)濕度為35%-60%；由兩列VBS通風(fēng)機(jī)組供風(fēng)，正常運(yùn)行時(shí)，主控一列投入運(yùn)行，一列備用；設(shè)計(jì)供風(fēng)為40630m3/h，此時(shí)對(duì)應(yīng)的主控室設(shè)計(jì)供風(fēng)量為11170m3/h。

1.2 主控室的通風(fēng)參數(shù)設(shè)置

主控室由兩列主控室/技術(shù)支持中心通風(fēng)機(jī)組（VBS子系統(tǒng)）供風(fēng)，1用1備。以A列為例，由MCR/TSC的回風(fēng)和新風(fēng)排向A列通風(fēng)機(jī)組，回風(fēng)經(jīng)過通風(fēng)機(jī)組的降溫和凈化后排向主控室和技術(shù)支持中心。通風(fēng)機(jī)組的供風(fēng)溫度由VYS（熱水系統(tǒng)）和VWS（冷凍水系統(tǒng)）調(diào)節(jié)，通風(fēng)機(jī)組配置有加濕器，當(dāng)回風(fēng)濕度低時(shí)用來增大主控室的濕度[1]。

1.3 主控室的溫度狀況

主控室溫度分布是影響熱舒適性的主要因素，對(duì)主控室的各主要崗位進(jìn)行了溫度測量；人體附近的垂直溫度梯度直接關(guān)系到人體的熱舒適，較大的溫差會(huì)讓人不舒服，通過對(duì)主控室各主要崗位的不同高度進(jìn)行溫度測量；采用地板送風(fēng)，山下部的溫差較大，操縱員腳部附近的溫度為16．5℃左右，但在2．5m高度的區(qū)域溫度已達(dá)到了22℃左右。溫差達(dá)到了5℃。由于人的足部不會(huì)產(chǎn)生冷風(fēng)感。P1處由于受送風(fēng)射流的影響比較大，溫度普遍較低，且在一定范圍內(nèi)呈下降的趨勢，頭部附近溫度甚至低于足部附近。

1.4 主控室的濕度狀況

主控室的設(shè)計(jì)濕度為30%-55%，主要是從濕度計(jì)VBSMT008讀取，由于VBS-MT008安裝在回風(fēng)管線上，經(jīng)過一定的溫升后，相對(duì)濕度下降，通過主控室實(shí)地測量的濕度和VBSMT008比較，約有15%的誤差。主控室的濕度除了受到供風(fēng)溫度的影響，還受到室外新風(fēng)濕度的影響[2]。

2 人員對(duì)主控室熱舒適性的滿意度調(diào)查

本次調(diào)查在5月份進(jìn)行，主要采用問卷方式進(jìn)行，調(diào)查的內(nèi)容包括對(duì)主控室的溫度、濕度和風(fēng)速三方面。本次問卷共發(fā)放20份，回收16份，其中有效問卷16份。從問卷結(jié)果可以看出，主控室當(dāng)前熱舒適性主要存在以下問題：

（1）主控室溫度偏低：80%用戶感覺主控室溫度較冷。查看主控室歷史曲線，主控室回風(fēng)溫度維持常年在21℃左右，由于主控室上下部溫差在3-5℃，使主控室操縱員工作區(qū)域溫度只有18°左右，熱舒適性差，特別是夜班人的新陳代謝較為緩慢的時(shí)候，工作環(huán)境更加惡劣。

（2）控制盤臺(tái)門縫漏風(fēng)問題：問卷調(diào)查反饋，由于控制盤臺(tái)內(nèi)部吹出冷風(fēng)，用戶熱舒適性不佳。盤臺(tái)底座下方電纜敷設(shè)后未使用封堵材料封堵底座留洞，使地板下的冷風(fēng)進(jìn)入主控盤臺(tái)，通過盤臺(tái)檢修門和門框之間的間隙吹進(jìn)人員的下半身。在降低熱舒適性的同時(shí)，操縱員由于長期接觸冷風(fēng)容易患膝關(guān)節(jié)炎癥。

（3）主控室的濕度改進(jìn)空間：查看主控室濕度的歷史曲線值，主控室的濕度基本上在設(shè)計(jì)的限值范圍內(nèi)。問卷中大部分操縱員表示對(duì)當(dāng)前濕度滿意，但由于三門核電地處海邊，在部分月份濕度較大，甚至超過設(shè)計(jì)值范圍，對(duì)濕度的控制仍然有改進(jìn)的空間[3]。

3 主控室的熱舒適性分析

3.1 負(fù)荷計(jì)算模型的建立

核電站主控室房間內(nèi)熱負(fù)荷可分為人員、天花板、墻壁、通風(fēng)口（包送風(fēng)口、排風(fēng)口）和主控室內(nèi)設(shè)備（各類控制臺(tái)、顯示屏、控制柜以及其他設(shè)備等）熱負(fù)荷。主控室房間室內(nèi)傳熱模型作如下假設(shè)：室內(nèi)傳熱溫度均勻分布；以一維的方式進(jìn)行對(duì)流傳熱；其作業(yè)工況都維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，室內(nèi)熱環(huán)境受工況因素影響很小。

3.2 墻體傳輸熱量

主控室房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括天花板、四面墻壁以及地面。由于主控室與鄰近房間存在溫差；當(dāng)主控室溫度低于臨近房間時(shí)，部分通過溫差經(jīng)過墻壁傳入室內(nèi)，成為室內(nèi)的熱負(fù)荷；反之，則作為冷源將熱量傳至臨近房間。根據(jù)相鄰房間的溫度，通過溫差計(jì)算墻體熱負(fù)荷，一般可將主控地板作為絕熱壁面處理（和0米層有很大的間隙，可視為可隔熱層），主控室房間室內(nèi)傳熱模型作如下假設(shè)：室內(nèi)傳熱溫度均勻分布；以一維的方式進(jìn)行對(duì)流傳熱；其作業(yè)工況都維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，室內(nèi)熱環(huán)境受工況因素影響很小。

3.3 主控室人員散熱

人體散熱量受到人員活動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境溫度等因素的影響。在一定溫度范圍內(nèi)，當(dāng)活動(dòng)強(qiáng)度恒定時(shí)，人體的散熱量可近似為常數(shù)。為了簡化計(jì)算，按成年男子為基礎(chǔ)，年齡與衣著假設(shè)一致，以勞動(dòng)強(qiáng)度以及工作環(huán)境溫度確定其散熱量。在冷的空氣環(huán)境下，人體散熱增多。對(duì)于正常成年人而言，人體額外多散熱 90W 左右，此時(shí)人體皮膚溫度約下降了 2．8℃，此時(shí)人體將出現(xiàn)身體不適感，甚至對(duì)身體健康造成一定影響。

4 結(jié)語

本文對(duì)主控室的送風(fēng)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)主控室溫度和濕度進(jìn)行測量數(shù)據(jù)，得出主控室溫度較低其存在嚴(yán)重分層，提出當(dāng)前主控室低溫高濕度對(duì)主控室操縱員熱舒適度產(chǎn)生不利影響；分析主控室溫度和濕度的影響因素，提出了對(duì)主控室溫度和濕度的改進(jìn)方案，并通過理論計(jì)算和實(shí)際工單實(shí)際驗(yàn)證，保證方案的可行性；為改進(jìn)主控室熱舒適性提供參考，以降低由于熱舒適性導(dǎo)致的操縱人員的安全隱患。同時(shí)，為提高后續(xù)機(jī)組的主控室熱舒適性提供鑒賞意義。