夏热冬暖地区变配电室暖通设计优化路径

王镇宝

(厦门合立道工程设计集团股份有限公司 福建厦门 361006)

0 引言

常规的变配电室通风设计是由通风管道加离心风机箱直接排至室外，所需的风管均很大，加变配电室里面各种电力管线、桥架很多；又担心热空气碰到风管的冷表面产生结露现象，因此，供电局进场，均会把原设计院出图的通风系统拆除，另外设几台壁式排风机排风，造成不必要的浪费。若变配电室跟高层住宅连一起，给排水专业均设气体灭火系统，且供电局一般未设事故后排风系统，引起漏项。

1 常规设计

暖通专业设置的通风系统，是为了排出变压器工作时产生的热量，提高变压器的效率。房间得热有：①变压器的热损，②高压开关柜、低压开关柜的发热，③电缆损耗功率，④ 围护结构得热及房间照明散热等。由于变配电室温度较高，所以后两种得热相对来说所占份额很小，可忽略不计。

依据《气体灭火系统设计规范》 (GB50370-2005) 第6.04条：“灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部并直通室外。通信机房、电子计算机房等场所的通风换气次数应不少于每小时5次。”[1]此款属黑体字，需强制执行。

依据《10kV及以下电力用户业扩工程技术规范》(DB35/T 1036-2019) 第7.11.1.2条规定：“新建住宅小区室外地面±0.00标高低于当地防洪用地高程或当地历史最高洪水位的配电站房、备用发电机房、消控中心应设置在地面一层及以上，其室内地面高程应高于当地防涝用地高程。”[2]故，福建地区的配电站房均设于地上，此对通风降温措施更有利。

以某变配电室为例：配两台1250kV·A的变压器。排风量计算：

(1)

其中Q(kW)为变压器发热量，可按式(2)计算或设备厂家提供：

Q=(1-η1)η2φW=(0.0126～0.0152)W

(2)

η1——变压器效率，一般取0.98；

η2——变压器负荷率，一般取0.7～0.8；

φ——变压器功率因数，一般取0.9～0.95；

W——变压器功率， ；

tp——室内排风温度，一般不宜高于40°C；

ts——送风温度，夏季通风室外计算干球温度31.3℃(以厦门地区为例)；

1.2——通风机风量应附加风管和设备的漏风量而叠加的安全系数[4]。得出：

又，依据《气体灭火系统设计规范》要求，设有气体灭火系统的电气用房需要设事故后通风系统，因此，事故排风量：160×3.9×5.0×1.2=9624m3/h。

160——变配电室的面积；

3.9——变配电室的净高；

5.0——事故后通风换气次数；

1.2——通风机风量应附加风管和设备的漏风量而叠加的安全系数。

由此可见，常规的变配电室通风设计：平时排风风量均大于事故后排风风量，可按平时排风风量选设备。为了节省工程造价，排风机及事故后排风共用排风系统，通过阀门控制(在气体灭火装置启动前，由消控中心控制关闭进、排风风管上的防烟阀和排风机。气体灭火完成后，开启排风管上电动调节阀及风机进行排风)；同时，电气专业需要在室外设置控制按钮，造成通风系统的复杂性。常规的变配电室的排风如图1所示。

图1 常规的变配电室的排风的做法

此做法，风管无可避免地会出现横跨电气设备上方情况，在潮湿天气下，变配电室里面的热风碰到排风管(热空气遇到冷表面)，当排风管表面温度低于室内空气的露点温度时，会产生结露现象，一旦结露大，水滴若落在电气设备上，将出现短路等事故。

到供电局介入时，供电局不允许变配电室内有任何不相关的设备管线，会将原施工的排风系统拆除(造成浪费)，另行设计一套采用壁式轴流风机通风系统，并同时设置分体空调。

但供电局设置的这套系统亦存在若干隐患，如：

(1)壁式轴流风机未经消音处理，噪音远超出规范规定值，影响周边人员正常的工作、生活，产生不必要的纠纷。

(2) 给排水专业若设置气体灭火系统时，供电局未设置相应的事故后通风系统，将产生两个问题：

①气体灭火的房间必须为密闭空间，气体灭火时，壁式排风机与室外直接相同，导致气体外泄，影响灭火功能。

②未设置事故后排风系统，灭火气体无法及时排除，事故后，如果相关人员需要进去处理变配电室事宜，可能对相关维护人员的生命安全造成威胁。

2 优化设计思路

(1)变配电室优先设计分体空调

夏热冬暖地区，属于亚热带、热带气候，气温高、日照多、风速小，大部分城市年平均温度在20℃以上。近几年，全球又持续变暖，用电高峰每年均在持续上升，所以大部分时间段通风系统是难以满足变压器在最高效率点的环境温度要求。为了减少设备因天气炎热产生故障，保证设备正常运行，必须给变电室配备空调降温，保证变压器在最高效率下工作。基于空调开启的时间远远高于通风系统运行时间，以及大风量风系统存在噪音及结露损坏电气设备的问题等多方面考虑，笔者建议给变配电室优先设计分体空调的方案。

笔者通过对几个变电所进行校核计算后得：变配电室冷指标约为180～220w/m2，而供电局提供的冷指标约为150 ～180w/m2，基此建议设计者在实际项目中务必对变配电室进行校核计算，以确保分体空调满足运行要求。

基于空调设备需要长时间运行，建议分体空调按照多台设置，防止因某台空调设备故障而导致整个变配电室无法正常使用。

(2)设置一套通风换气系统

变配电室一般设置固定窗，为相对密闭的房间。但设备需要维护，难免有人员进出，因此，笔者建议设置一套通风换气系统,以保证设备维护人员的新风要求。

由于仅用于满足进出人员新风需求，平时排风量可按≥3次/h换气次数计算(依据文献[5]第4.4.2.6条：配电站房采用其他降温措施，最小新风量应≥3次/h换气或≥5%的送风量)，同时设置进风风机。由于这套通风系统风量较小，为避免变配电室存在风管产生的结露损坏电气设备的风险，可选用壁式风机，但需考虑进排风机位置，尽量将其设置在对角线位置，避免气流短路；同时，只在维护人员入室维护设备时才打开。此外，该通风换气系统还需考虑风机运行时产生的噪音对周边环境的影响，选用满足规范噪音要求的低噪型风机。

此方案需要注意的事项：由于壁式风机与室外直接相通，为避免室内冷空气外泄，排风风机出口应把防雨百叶换成自垂百叶(若有事故后排风风机应同等设置)，进风风机在风机出口处应设置自垂百叶，以保证空调房间的密闭性，防止冷空气外泄。

(3)增设一套事故后排风系统

当给排水专业设置气体灭火系统时，还需增设一套事故后排风系统，且排风口设置在低处。由于风机只在事故后才开启，为避免风管进入变配电室产生不良影响，风机可采用大风量壁式轴流风机，并在风机入口处设置电动蝶阀，实现平时通风与事故后通风的转换，风机平时常闭，事故后开启。同时，平时给变配电室通风换气的两台低噪壁式风机上应增设防烟阀，联动风机平时常开，气体灭火及事故后通风时关闭。电气专业需要在室外设置控制按钮。

优化后的设计如图3～图4所示。

图3 独栋变配电室通风做法 图4 设气体灭火变配电室通风的做法

3 结语

本文提出的方法，可以满足变配电室温湿度控制及通风要求，并且避免了设计院与供电局对变配电室的重复设计及设备安装的浪费。夏热冬暖地区气候较潮湿，采用空调设计可以保证变配电室的相对温度及湿度的稳定。不足之处：夏热冬暖地区仍然存在部分时间段是可以采用机械通风的形式对变配电室进行降温处理，而本文阐述的设计思路只能利用空调进行降温，存在一定的能源浪费。

本文提出的通风做法，通过几个项目的具体实施得到了业主及供电局的认可，仅供同行参考讨论。设计不是统一不变的，需根据实际情况进行合理设计。