淺談變配電室降溫方式

李威峰 李京潤

[ 作者簡介 ]

李威峰，男，河南上蔡人，北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，助理工程師，本科，研究方向：暖通空調(diào)。

李京潤，男，遼寧沈陽人，北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，本科，研究方向：暖通空調(diào)。

[ 摘要 ]

變配電室作為電力網(wǎng)中的線路連接點，對室內(nèi)溫度有單獨要求，室內(nèi)排風溫度一般不高于40℃，在設(shè)計中存在多種計算方式，但在設(shè)計中往往存在偏差。綜合考慮造價和效果方面，在夏熱冬暖的地區(qū)，優(yōu)先采用夏季直流新風降溫處理與冬季混風的形式，在除上述兩個區(qū)域外，優(yōu)先采用直接通風降溫的方式降低變配電室溫度。

[ 關(guān)鍵詞 ]

變配電室;降溫;方案

中圖分類號：TM

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.04.058

1 變配電室降溫方式選擇注意要點

（1）在計算變配電室實際散熱負荷時，應(yīng)通過理論計算，避免實際計算與估算偏差較大。

（2）在前期與建筑結(jié)構(gòu)等配合方案時，應(yīng)充分考慮平面布局，處理好室外送風與取風口之間的關(guān)系，避免室外氣流短路，同時注意室內(nèi)氣流死角。變配電室內(nèi)經(jīng)常會散發(fā)有毒有害氣體，如氣流組織設(shè)置不當，死角區(qū)域會積聚有毒有害氣體。

（3）有些變配電室內(nèi)設(shè)置了氣體滅火設(shè)施，通風系統(tǒng)需考慮災(zāi)后排風問題，滅火氣體比空氣重，氣滅后會積聚在地面附近，災(zāi)后排風口需設(shè)置在距地0.30m處。

（4）為降低變配電室內(nèi)的灰塵對房間內(nèi)設(shè)備的影響，常在變配電室內(nèi)的送風機出口處設(shè)置空氣過濾裝置。

（5）同時要考慮當?shù)氐奶厥庖?，如北京地區(qū)要求夾層單設(shè)排風機。

在充分考慮各方面影響時候，應(yīng)以計算為準，避免估算指標與實際運行情況差別太大。

2 消除余熱計算方法

2.1 根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—暖通空調(diào)·動力》（2009版）以及《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》，變配電室散熱量計算公式如下：

熱平衡計算

Q =（1-η1）·η2·Φ·W=（0.0126～0.0152）W ? ? ? ? ? ? （1）

其中 η1——變壓器效率，一般取0.98;

η2——變壓器負荷率，一般取0.70-0.80;

Φ——變壓器功率因數(shù)，一般取0.90-0.95;

W——變壓器功率（Kv·A）。

2.2 換氣次數(shù)法

根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—暖通空調(diào)·動力》（2009版）所要求的，在變配電室室內(nèi)通風設(shè)計階段，尤其是在初步設(shè)計階段，往往因資料不全，難以確定變壓器功率及散熱量，此時可采用換氣次數(shù)法確定風量，一般按5～8次/h進行計算。不同標準的換氣次數(shù)的規(guī)定往往不同，如《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》中顯示，其推薦換氣次數(shù)為10次/h。

但是在實際情況中，以估算指標進行估算時，常造成估算不準。如公建和住宅，在設(shè)計面積相同、層高相近的變配電室，采用換氣次數(shù)估算時，其結(jié)果相近，但是當采用熱平衡計算時，其室內(nèi)散熱量差別較大。

因此只有在初步設(shè)計或者當變配電室資料不全時，才會使用此方法。在實際施工圖設(shè)計階段，不建議采用此方法。

2.3 熱平衡與換氣次數(shù)對比分析

變配電室設(shè)置機械通風的目的主要是消除室內(nèi)余熱，使設(shè)備在合適的運行溫度下運行，根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—暖通空調(diào)·動力》（2009版）所要求的，變配電室的排風溫度不宜≥40℃。

通風量的計算大小主要是與其本身的發(fā)熱量有關(guān)。本身的發(fā)熱量主要是由室內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生，與房間的容積無確定關(guān)系。在運用熱平衡方式計算變配電室的通風量時，常常因為參數(shù)取值的不同，造成計算結(jié)果會出現(xiàn)一定的差異。其主要因素是變熱平衡計算公式中的數(shù)值的選取，在本文實際案例計算時取值變電室發(fā)熱量Q為0.0152W。在使用熱平衡法計算時，因綜合考慮了變壓器負荷率、變壓器功率因素、室內(nèi)外溫度等參數(shù)，相對于換氣次數(shù)計算，其計算結(jié)果更接近實際需求，計算結(jié)果相對準確。

3 三種變配電室通風方式計算及對比

變配電室基本無散濕量，熱濕比ε=∞，因此在計算時，無需考慮濕負荷的影響。在變配電室設(shè)計中，電氣設(shè)備散熱量占相當大的一部分，而圍護結(jié)構(gòu)負荷較小，在實際計算時，常忽略不計。

3.1 直接通風法

夏季新風不經(jīng)過降溫處理，設(shè)送、排風機通風。其通風量計算公式如下：

（2）

式中L——通風換氣量（m3/h）;

Q——室內(nèi)散熱量（W）;

tp——室內(nèi)排風設(shè)計溫度（℃）;

ts——送風溫度（℃）;

采用本方法，其優(yōu)點為節(jié)能、系統(tǒng)較為簡單，運行時只有風機耗能。

主要缺點為，在夏熱冬暖地區(qū)，計算時，室外通風計算溫度與室內(nèi)設(shè)計溫度差值較小，計算風量較大，通風降溫效果較差，有時無法滿足室內(nèi)降溫的要求。電氣設(shè)備在一定環(huán)境溫度下效率較高，若室內(nèi)溫度一直偏高時，會影響電氣設(shè)備的工作效率及使用壽命。

3.2 夏季采用直流新風降溫處理，冬季混風

采用上述方法時，其運行狀態(tài)在焓濕圖上的表示如圖1所示：

由圖可見，變配電室基本無散濕量，熱濕比ε=∞。

室內(nèi)溫度由設(shè)計者根據(jù)相關(guān)規(guī)范及經(jīng)驗自己選擇確定點。

空調(diào)機組基本為干工況運行，不對室外空氣進行除濕，室內(nèi)含濕量與室外相同，可滿足室內(nèi)的濕度要求并不因去濕消耗更多的制冷量，理想的空氣變化過程如上圖實線所示。在實際工程中，送風狀態(tài)點溫度與機器露點溫度相近，但不相等，實際計算時，可采用機器露點加1℃來表達送風狀態(tài)點。

采用直流式新風降溫形式，在冬季室外溫度較低時運行有些許缺點，那就是需考慮盤管凍脹的風險。一般大型的變配電室因發(fā)熱量較大，常采用這種形式。通過對新風進行降溫處理，即消除了室內(nèi)余熱，又保證室內(nèi)儀表設(shè)備的干燥。但是選擇此方案時，應(yīng)考慮運行能耗及初投資。

3.3 采用循環(huán)風降溫處理加通風形式，限定通風量

在設(shè)計階段，如遇到變配電室因土建條件和室外溫度影響，無法直接消除室內(nèi)余熱時，也可以采用循環(huán)風降溫處理和通風形式聯(lián)合運行的方式，在變配電室分別設(shè)計送風、排風、循環(huán)風，當設(shè)備運行時，應(yīng)優(yōu)先采用通風形式消除室內(nèi)余熱。設(shè)備的通風量應(yīng)按以下方法計算：

夏季通風承擔的室內(nèi)余熱量：

Q1 =1.2×1.013×V1×（tn-tw）/3 600 kW ? ?（3）

其中Q1——通風量，取值采用方案二;

tn——室內(nèi)溫度;

tw——室外通風計算溫度;

Q =Q1+Q2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

Q2 =1.2×1.013×V2×（tn-ts）/3 600 ? ? ?（5）

其中Q——計算余熱，采用熱平衡計算得;

Q1——循環(huán)風機組消除的余熱;

t2——循環(huán)風機組風量;

ts——送風狀態(tài)點;

采用循環(huán)風降溫處理加通風形式的優(yōu)點：能有效減少室外通風豎井的面積，減少送排風風道截面。在實際設(shè)計中，設(shè)置變頻風機或者雙速風機更能有效降低風機的運行能耗。

4 實例

4.1 項目概況

本項目位于北京市懷柔區(qū)雁棲湖，建筑類型為商業(yè)、辦公、住宅多功能類型的綜合用地。建筑面積為198 446.140 m2（其中住宅部分為60 846.08 m2），地上建筑面積為117 825m2（其中住宅部分為35 347.50 m2），地下建筑面積為80 621.14 m2（其中住宅部分為25 498.58 m2）。變配電室位于地下一層（帶夾層），面積為300 m2，層高為5.80 m，根據(jù)電氣提資，內(nèi)部布置變配電裝置功率為2 000 kV·A。

查《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012可知，北京的室外參數(shù)見表1：

4.2 通風量計算值

采用上述方法計算，計算結(jié)果見表2：

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，地下建筑面積相對緊張，無機房區(qū)域，故經(jīng)方案對比后，選擇方案1，實際計算通風量為12 894 mm2/h?？紤]氣體滅火裝置，災(zāi)后排風次數(shù)按12次/h計算，計算通風量不小于300×5.8×12=20 880 mm2/h，因此計算通風量不小于20 880 mm2/h，排風量等于通風量的80 %。

根據(jù)供電設(shè)計相關(guān)要求室內(nèi)設(shè)計送排風管道。根據(jù)《北京市電力公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計——配電設(shè)計》的要求，首層和夾層的排風需要單獨設(shè)置。

5 結(jié)束語

本文羅列了國內(nèi)常用變配電室的計算方法，并羅列各個優(yōu)缺點及注意事項，但在實際設(shè)計中，對于變配電室的降溫方式的選擇，要考慮的因素有很多，需要從實際出發(fā)，選擇經(jīng)濟合理的方案。綜合考慮造價和效果方面，在夏熱冬暖的地區(qū)，優(yōu)先采用夏季直流新風降溫處理和冬季混風形式，在除了上述兩個區(qū)域外，優(yōu)先采用直接通風降溫的方式降低變配電室的溫度。

參考文獻

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