电气设备房间通风空调系统的分析

田雪梅

（连云港沃利帕森工程技术有限公司上海分公司，上海 200001）

电气设备房间通风空调系统的分析

田雪梅

（连云港沃利帕森工程技术有限公司上海分公司，上海 200001）

阐述了电气设备房间温湿度环境的重要性以及房间通风换气次数的确定原则。说明了电气设备房间采取通风空调措施的必要。结合工程经验，针对电气设备房间具体的要求，分析了不同通风空调的优缺点，以及设计时应该注意的问题。

必要性；温湿度的影响；通风空调方案

本文阐述了空气环境的温湿度对于电气设备的影响，说明了电气设备房间采取通风空调措施的必要，希望引起暖通和电气从业人员的重视。同时通过对多个项目的同类房间的设计方案的总结，能为今后此类房间的暖通设计提供一定的借鉴。

1 电气设备房间设置通风空调的必要性

根据项目所处地点不同的气候条件，通过计算确定采用通风的方式是否可以满足对电气设备房间的温度要求。但是近年来由于温室效应，气温逐年上升，大气环境逐步变差，诸如高温、高湿等多变气候，使室内配电设施面临的威胁越来越明显。在电气设备运行时，空气的温湿度对电气设备安全运行会产生很多的影响。过去，很多电气和暖通专业的工程师认为电气设备房间通过机械排风带走热量就可以满足要求，但是每个项目具体情况不同，有时仅考虑通风是不能满足要求的。

笔者参与的上海某化工项目，2015年5月初，该项目在运行调试阶段，综合楼内的电气设备房间，在空调设备还没有送电的情况下，电气设备已经开始运行。某天在下午6点多，该房间冒烟起火，造成设备损失100多万元，工期延迟，该区域及走道的墙面等重新装修，消防罚款等，如果该事件发生在项目正式运营阶段，发生的损失则更大。

1.1 电气设备房间温度过高对电气设备的影响

电气设备内部电能损耗导致设备本体具有一定的热温升。如果周围环境温度过高，设备的热量不能及时散失，将使设备内电子元器件过热，甚至烧坏，严重影响到产品的使用寿命，稳定性，可靠性和准确性。温度升高，电子元器件的金属材料容易软化，有机绝缘材料容易变脆老化［1-2］。

1.2 电气设备房间的湿度对电气设备的影响

湿度过高，降低电气设备的绝缘强度。潮湿空气容易使电力设备中的导电金属以及金属外壳锈蚀，这将降低设备的性能和使用寿命。干燥的空气环境，增强了电气设备产生静电的几率。设备静电会给工业生产带来不良的影响，甚至可能引起火灾和爆炸［2］。

2 通风空调方案的确定

综上所述，电气房间的温湿度对于电气设备的影响不容忽视，温湿度环境可以通过配置空调系统来实现。采用不同的空调方案，设计时应该注意的问题也有所不同。电气设备房间可以选用的方案也有多种，如通风系统、壁挂式空调机、VRV变频空调机组、单元式柜式空调机以及组合式空调机组等等。对于电气设备房间不同的规模，不同的要求，采用不同的方案。

设计背景：道康宁某项目的电气设备房间要求在符合国标的基础上，也需满足该业主的企业标准。该标准要求的室内计算参数如下［3］：夏季温度≤27℃，湿度≤70%；冬季温度≥17 ℃，湿度≥30%。该项目电气设备房间面积210 m2，房间高度6 m，一层建筑，电气设备散热量25 kW。

张家港地区室外气象参数：夏季通风：31.3 ℃；夏季空调： 34.4 ℃。

2.1 判定全面通风是否可以满足要求

在我们的日常工作中，要求室内温度小于40 ℃的电气设备房间［4］，需要计算校核设置自然通风或者机械通风是否满足要求。根据项目所处的地点，如果全面通风可以满足要求，那么无论在设计自然通风还是机械通风时，进、出风口的位置［5］和高度都是要考虑的问题，对于防雨百叶漏雨的问题，是难以避免的，通常会采用防雨弯头，但是效果最好的方式是设置遮雨棚。如巴斯夫的某个扩建项目，业主要求对现有配电室进行改造，原因是由于漏雨现象，强烈要求拆除现有百叶。该房间密闭效果良好，一旦拆除百叶，配备机械补风系统是必须的，补风系统新风入口配带防雨弯头。

本项目如果采用全面通风排除房间余热，通风原理参见图1和图2。

图1 自然通风Fig.1 Natural ventllation

图2 机械通风Fig.2 Mechanlcal ventllation

全面通风的通风量G1公式（1）计算［7］：

式中 Q——余热量，kW；

tp——排出空气的温度，℃；

tj——进入空气的温度，℃；

c——空气的比热，1.0 kJ/（kg·K）。

本项目电气设备散热量25 kW，公式中各项数据如下：Q = 25 kW，tj= 31.3 ℃，求得5 tp= 31.8 ℃，计算得排风量G = 175 870 m3/h，换气次数n = 140次/h。

通过以上论述及计算所得排风量过大，证明本项目采用全面通风的方式排除余热不合理，可采用空调降温的方式。但是设置空调系统的电气房间，若不设置日常排风，在《建筑防排烟系统技术规范》（征求意见稿）中则要求设置排烟系统，此点有待关注。

2.2 确定空调的具体方式

2.2.1 空调方式的选择

根据项目所处地点的不同，通过自然通风和机械通风无法满足室内温度要求的场所，需要配置空调机组用于降温。壁挂式空调机，VRV空调机组以及单元式机组都是可行的，都具有节省空间，安装投产快，可以实现部分容量的互为备用，又可以根据需要灵活起停等优点。但是，这三种类型的空调机组均不具有补充新风的能力。如果需要补充新风，需要额外设置补风设备。对于壁挂式空调机还具有后期维修和更换方便、不占用室内地面空间等优点。VRV变频空调机组可以根据室内外温度变化来自行调节，不占用室内地面空间，单元式空调机后期维修和更换方便等。

这三种空调类型存在优缺点，通过完善设计以及加强运行管理，使用这三种空调类型，也可以满足日常使用。

壁挂式空调机和单元式空调机安装在室内，存在噪声振动较大的问题，但是由于电气设备房间通常无人值班，所以并无大碍。而VRV空调机组的室外机是噪声的主要来源，所以VRV空调机组较前两者的噪声问题就有明显的改善。

壁挂式空调机和VRV空调机组的室内冷凝水管，会存在漏水的情况，所以对于电气设备房间来讲，使用这类空调机增加了风险。VRV空调机组室内冷凝水管长度较长，漏水造成的风险比壁挂式空调大。但是对空调系统的冷凝水管做些处理，仍旧可以降低空调冷凝水漏水的风险，比如设计过程中，在冷凝水管下方增加PVC托盘或者是冷凝水管的套管；严禁将冷凝水管与密闭雨水系统直接连接［1］；即使冷凝水管接入雨水检查井也是严禁的［8］；施工过程中，控制冷凝水管的敷设坡度等规定；运行过程中，定期的日常巡检等。但是，在实际工程中，由于业主自行改动冷凝水管道，导致冷凝水排水不畅或房间有较大异味的工程实例也很多。对于单元式空调机同样存在冷凝水的问题，如果在单元式空调机的混凝土基础上，做个围堰，如果有漏水，积存的冷凝水可以通过围堰排到室外，从而降低由于冷凝水的问题给电气设备房间带来的安全隐患。

VRV空调机组和带风管的单元式空调机可以使室内得到比较均匀的气流，而壁挂式空调机的气流均匀程度无法得到保证。

壁挂式空调机，VRV空调机组和单元式空调机的安装位置的确定，要避免直接吹向电气设备。采用风管式空调机组，室内气流更均匀；不存在冷凝水的隐患；可根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，同时也可以对湿度有要求的工况；过度季节可以充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消；同时机组配有粗中效过滤器，可以满足和提高室内空气的清洁度；机组便于集中管理与维修，也可以有效地采取消声和隔振措施；但是由于集中空调需要配置管路，从而使房间层高提升，增加了初投资；同样对于电气房间的送风系统的风口布置也应该避开电气设备。

2.2.2 空调方式的确定

该项目电气房间采用空调系统降温时，空调系统流程图参见图3。

图3 空调流程Fig.3 Air conditioning system diagram

该项目电气房间的空调冷负荷采用鸿业软件计算，计算结果见表1。

表1 冷负荷计算Tab.1 Air-condition load calculation table

对于本项目的设计要求，壁挂式空调机，VRV空调机组或者单元式柜式空调机无法保证湿度的控制要求，除非额外增加一套加湿系统，但对整个空调系统而言，自动调节能力以及控制精度难以保证。如果采用柜式恒温恒湿空调机组是可行的，柜式恒温恒湿空调机组除了具有与单元式空调机组相同的优缺点外，还具有自动的调节温湿度功能。本项目如果采用恒温恒湿空调机组接风管的形式，相对于采用多台无风管式恒温恒湿空调机组而言，机组占用室内地面空间明显减少。但是设备的补水以及冷凝水的排水问题，也是业主考虑的主要问题正常运行时厂区内定期巡检，巡检频率较低，所以此方案存在这方面的安全隐患。

组合式空调或者屋顶式空调机在本设计中也是可行的。本项目企业标准要求电气设备房间屋顶不允许放置空调机组的外机，所以放置在室外地面的空调机组室外机更便于运行后的集中管理与维修。当然采用空调机组，对于电气设备房间在设计过程中也有需要注意的问题：由于是露点送风，在送风口处容易产生冷凝水，对电气设备存在潜在的安全隐患，但是在设计时要将空调系统的送风管路避开电气设备的正上方或者采用防结露风口，在施工过程中，风管的安装需要保证管路的坡度，也都可以降低隐患带来的风险。

3 结束语

温湿度的控制对电气设备房间来说关系重大，电气设备的正常运行才能确保全厂的安全生产以及生产效益，所以此类房间采用适当的通风空调措施是必要的。结合工程实例，对可以采用的方案进行了比较，同时对每种方案在设计中存在的问题和可以采纳的措施给予了描述，希望为今后此类房间的暖通设计提供一定的参考。

［1］罗毅.变电站电气设备温度监控的应用研究［J］.中国知网.2013

［2］王长善.电气设备故障原因简析［J］.农村电气化.2007

［3］中华人民共和国国家标准.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）［S］.

［4］中华人民共和国国家标准.20 kV及以下变电所设计规范（ GB 50053—2013）［S］.

［5］中华人民共和国国家标准.工业建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB 50019—2015）［S］.

［6］中华人民共和国国家标准.火力发电厂与变电站设计防火规范（GB50229-2006）［S］.

［7］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.2版，北京：中国建筑工业出版社，2008.

［8］中华人民共和国国家标准.建筑给水排水设计规范（GB 50015—2003）［S］.

Analysis of Ventilation and Air Conditioning System for Electric Equipment Facility

Tian Xuemei
（Worley Parsons Engineering Technology Co.，Ltd （Shanghai），Shanghai 200001）

Importance of the temperature and humidity in electric equipment room was explained in this article，and the principle of determining air change number was expounded.The necessity of performing ventilation and using air conditioning in electric equipment room was then emphasized.Combined with engineering experiences and with respect to the concrete requirements for electric equipment room，the advantages and disadvantages in different ventilation and air conditioning system were analyzed.Finally the cores in the design were pointed out.

necessity； effects of temperature and humidity； scheme of ventilation and air conditioning

TU 831

A

2095-817X（2016）04-0057-004

2016-04-26

田雪梅（1978—），女，工程师，研究方向：工业暖通设计。