惠州抽水蓄能电厂副厂房通风空调系统优化及改造

王 斌

（中国南方电网调峰调频发电公司惠州蓄能发电有限公司，广东 惠州516000）

0 电厂概况

惠州抽水蓄能电厂位于广东省惠州市博罗县城郊，是一座周调节的纯抽水蓄能电厂。电厂分A厂、B厂建设，A厂、B厂工程分别安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组，单机容量300MW，总装机容量2400MW，设计年发电量45.63亿kW·h，年抽水电量为60.03亿kW·h。电厂主体厂房位于地下深处的花岗岩山体中，A、B两厂分开布置，共用一条宽7.5m，高6.8m，长达1.6km的地下交通通道与外部相连。地下厂房分别由主厂房和副厂房组成，A厂副厂房布置在主厂房右侧，B厂副厂房布置在主厂房左侧，长×宽×高都为26m×21.5m×32.3m。

1 副厂房通风空调系统构成

A、B厂两厂为对称布置，设备结构一致，以B厂为例：新风机F-Z5B从地下交通通道引入21.6%全新风（13000m3/h）至副厂房▽163.20m（7楼）高程的 AHU-F1B（30000m3/h）、AHU-F2B（30000m3/h）空气处理机组混合箱内，经过2台冷水机提供的冷冻水进行冷却后，再通过空气处理机组内的送风机，利用下游侧隔墙布置的垂直送风管送至各层水平支管，并分配各房间的风量；各层回风经水平支管进入上游侧隔墙垂直回风管，其中一部分冷风再通过空气处理机组内置回风机回至混合箱内，实施循环，另一部分冷风通过副厂房排风机F-F1B（13000m3/h）排至排风洞，再利用安装于排风洞出口户外排风 楼 的 两 台 排 风 机 F-B-1（173115m3/h）、F-B-2（173115m3/h）排出户外。副厂房两台空气处理机组AHU-F1B、AHU-F2B的送风管和回风管在副厂房▽159.2m（6楼）相连，保证任意一台故障，不影响其他房间的正常通风。卫生间及蓄电池室排风口通过布置在拱顶的专用排风机F-F2B（2000m3/h）、F-F3B（11000m3/h）排至排风洞，并通过排风洞的排风机排至厂外。

2 存在问题

副厂房▽143.45m（3楼）400V厂用变压器室长期存在房间温度过高的问题，为排除热量，需要将该房间门保持开启，不符合厂房防火要求，且即使房间门全开，房间温度也达到32.8℃。

根据《GB50019-2015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》要求：设在地下的变配电室应设机械通风措施，室内温度不宜高于28℃，当通风无法保障变配电室设备正常工作要求时，宜设置空调降温系统。

400V厂用变压器室一共有4台变压器，每台变压器的容量为2500kVA，经过测量，该房间送风量9576m3/h，排风量5295m3/h。根据《惠蓄电站B厂厂用电变压器出厂验收报告》得知，每台变压器空载损耗为3598W，负载损耗为16245W。查看近3个月的公用变压器低压侧电流曲线，当同一个厂两台机组运行时，1台公用变压器低压侧的最大电流为1166.2A，取1166.2×1.2A作为可能出现的最大电流。4台公用变压器每小时的发热量为

根据全面通风消除室内余热风量公式：

G-通风风量，m3/h；

Q-室内余热量，W；

tp- 排气温度， ℃；

t0- 进气温度， ℃；

进气温度经过测量为17.3℃，排气温度取26℃，计算可得如消除该房间余热量，将房间温度降至26℃，需通风量13503m3/h（考虑到围护的吸热量，实际需要的通风量会小于该值）。

经过实测400V变压器室内送风5040m3/h，排风量1638m3/h，该房间处于正压。由于通风量不够，房间温度较高，变压器室温度高对变压器的绝缘及寿命都有所影响，需采取措施对该房间的通风空调系统进行优化改造。

3 通风空调优化

为保证副厂房各房间有新鲜的空气流通，同时保持室内温度恒定，对副厂房各房间进行风量平衡和热平衡计算。

风量平衡：Gzj+Gjj=Gzp+Gjp

式中Gzj-自动进风量，Gjj-机械进风量，Gzp-自然排风量，Gjp-机械排风量。在不设有组织自然通风的房间中，当机械进、排风量相等（Gjj=Gjp）时，室内压力等于室外大气压力，室内外压差为零。当机械进风量大于机械排风量（Gjj＞Gjp）时，室内压力升高，处于正压状态。反之，室内压力降低，处于负压状态。由于通风房间不是非常严密的，处于正压状态时，室内的部分空气会通过房间不严密的缝隙渗到室外，这部分空气量称为无组织排风。当室内处于负压状态时，室外空气会渗入室内，这部分空气量称为无组织进风。为保证相邻房间不受污染，需有意识的利用无组织进风和无组织排风。让清洁度要求高的房间保持正压，产生有害物的房间保持负压。惠蓄副厂房各个房间中蓄电池室需要保持负压（机械进风量＜机械排风量），其他房间要求正压（机械进风量≥机械排风量）。

热平衡：

表1 副厂房正常热平衡计算参数

副厂房各层中除了▽143.45m（3楼）和▽137.60m（2楼）外其他各层主要是办公室、工具房、休息室、资料室及开关室，本身发热量较小，室内温度实测23℃左右，热平衡满足要求。▽137.60m（2楼）有冷水机和空压机设备，属于发热量较大设备，但该层除通风系统外，另布置4套FCU风机盘管进行辅助降温，温度实测22℃，故热平衡满足要求。

按国标GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》要求，办公室每人所需的最小风量为30m3/h，根据副厂房各个房间的属性及平时活动人数，按照2倍的冗余合理分配各个房间通风量。通过调整后，实测400V变压器室内送风9576m3/h，排风量5292m3/h，在保持防火门关闭情况下，温度保持在29.2℃，在原基础上有所减小，但仍不满足国标要求。

4 通风空调改造方案

（1）在400V变压器室加装空调，用于降温。

优点：降温效果明显。缺点：造价高，由于可利用空间狭小，空调外挂机的设置和排水管路铺设存在一定困难，另外额外消耗电能，同时后期需对空调进行维护。

（2）增加副厂房排风机的功率。

优点：不占用面积。缺点：需购置新风机，造价高，造成原有风机浪费。

（3）400V变压器室进口处上方增加1根排风管至逃生通道，加装1台排风机，将风排至逃生通道。

优点：可以有效的增加排风量，加强400V变压器室的通风。缺点：需购置新风机、新风管，施工量大，造价高。

（4）在400V变压器室与蓄电池室相邻的墙壁上开洞，安装防火阀及双层百叶。

优点：利用蓄电池室排风机的功率形成的负压，将变压器室内风排至排风洞，可有效的增加变压器室的通风量，造价低。缺点：当蓄电池室排风机长时间停运时，可能造成蓄电池室温度高。

5 方案可行性分析

从降温效果、施工难度、经济性考虑，推荐方案1、4。现对2个方案可行性分析如下：

（1）方案1可行性分析

400V变压器室面积92.4m2，一般家用根据房间面积大小及密封保温条件好坏，按每平方米配制冷量150～220W计算空调的制冷量大小，取220W，需要的制冷量为92.4×220=20328W，一般情况下制冷量2200～2600W为1匹，3200～3600W为1.5匹，4500～5500W为2匹。故安装4台3匹的立式空调或安装2台5匹的立式空调，再加上房间原有的通风条件，可确保降低房间温度。

（2）方案4可行性分析

机械通风分为正压通风、负压通风和平衡通风3种模式。在需要保护或对洁净度要求比较高的房间一般采用正压通风；在需要排除异味或危险气体的房间一般采用负压通风，如蓄电池室；在需要利用大量空气进行冷却的房间采用平衡通风，如变压器房。

蓄电池室2位于400V变压器室隔壁。蓄电池室1与蓄电池室2排风管相连，它们的面积分别为 105.6m2、87.12m2，层高 3.2m，故体积分别为337.92m3、278.784m3。

根据《水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定》要求：蓄电池室应经常保持负压，进风量一般为排风量的80%。排风量应根据空气中允许含氢量、含酸量或换气次数计算，取最大值。室内空气不允许再循环。①含氢量按空气体积不得超过0.7%；②含酸量按空气体积不得超过0.002mg/L；③采用敞开式蓄电池室，蓄电池室的换气次数，地面式不小于12次/h，地下式不小于15次/h。采用防酸隔爆型蓄电池时，蓄电池的换气次数不小于6次/h。

我厂蓄电池为阀控式免维护酸性蓄电池，以换气次数15次/h进行计算可知：蓄电池室1、2的额定排风量分别为5068.8m3/h、4181.76m3/h，故蓄电池室的额定排风量应为9250.56m3/h。而实际经过测量，蓄电池室的排风量达到14643m3/h。故相应的进风通道很小，导致房间负压很大，开门困难。另直流屏室的送风管与该房间的送风管相连，由于此房间负压过大，导致本应为送风至直流屏室的风口变成排风口。

400V变压器室内送风9576m3/h，排风量5292m3/h，该房间处于正压。由于未实现空气平衡，实际的通风降温效果不好，另机械工具室与该房间排风量管相连，由于此房间正压过大，导致本应作为机械工具室的排风风口变成送风口。

将400V变压器室与蓄电池室通过双层百叶相连，既增加了400V变压器室的通风，又减少了蓄电池室的负压。中间加装70℃防火阀，可以避免单个房间火灾对另一房间的影响。经实际勘测及尺寸测量，推荐在墙壁下端安装800mm×400mm的双层可调百叶风口。

6 方案实施

方案4因地制宜，施工难度小，造价低，故予以采纳。2016年12月份，对惠蓄副厂房按照方案4进行改造。改造后，当该防火阀全开情况下，排风量达到14054.4m3/h，A厂400V变压器室温度保持在21.2℃，B厂400V变压器室温度保持在21.9℃。实践表明，对惠蓄副厂房通风空调系统的优化改造是成功的。