摘 要:現(xiàn)今地下變電站已成為城市電力設(shè)施的重要組成部分,而目前地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并不健全。文章通過(guò)探討影響地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的因素,希望能為同類型的節(jié)能設(shè)計(jì)提供一些思路。
關(guān)鍵詞:地下變電站;通風(fēng)空調(diào);節(jié)能
1 概述
隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,城市供電越趨緊張,傳統(tǒng)的大型變電站已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求,而建設(shè)地下變電站是解決這一問(wèn)題的最佳方式之一。地下變電站在地面上僅需留出必要的出入口和通風(fēng)口,在建筑和裝飾工程量上大大地減少,和環(huán)境具有極高的協(xié)調(diào)性,所以在現(xiàn)代城市中地下變電站的建設(shè)已經(jīng)形成了必然的趨勢(shì)。
在地下變電站中,設(shè)備種類多,散熱量大,據(jù)研究顯示,在地下變電站中,發(fā)熱是引起機(jī)器故障的最主要因素,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的降溫是設(shè)備安全運(yùn)行的重要保障。在提倡可持續(xù)發(fā)展的今天,在保證地下變電站的正常運(yùn)行的前提下,加強(qiáng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究是地下變電站設(shè)計(jì)的重要方向,這極大的節(jié)約了資源。
2 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)概述
地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括了地下和地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)兩部分。
2.1 地下通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)
地下通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般是由制冷設(shè)備、供排水設(shè)備以及送風(fēng)口組成,負(fù)責(zé)調(diào)控地下變電站的溫度以保障機(jī)器能夠正常運(yùn)行。在地下變電站內(nèi),主要有主變壓器室、電抗器室等,各類設(shè)備正常運(yùn)行對(duì)溫度要求的不同,所以從外界引入的空氣需要經(jīng)過(guò)處理才能送往各個(gè)設(shè)備所在的房間。
2.2 地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)
地上通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一般是由冷卻設(shè)備和進(jìn)、排風(fēng)口組成,是地下與地上進(jìn)行能量交換的重要橋梁,其中進(jìn)排風(fēng)口的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)有著及其重要的影響。
3 地下變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)
3.1 送風(fēng)口的節(jié)能設(shè)計(jì)
3.1.1 合理選擇位置。地下變電站房間中的熱量能否及時(shí)排走與送風(fēng)口位置的選取有著極大的關(guān)聯(lián),以電抗器室為例,在保持送風(fēng)量一定的前提下,建立幾種送風(fēng)口位置模型如下。
模型1-1:送風(fēng)口距離地面2米,送風(fēng)口均居于左側(cè)。
模型1-2:一個(gè)送風(fēng)口移至右側(cè)頂部,送風(fēng)口尺寸與風(fēng)速不變。
模型1-3:送風(fēng)管放置在設(shè)備前后,送風(fēng)方式為對(duì)側(cè)向下式。
模型1-4:送風(fēng)管放置在設(shè)備斜對(duì)角,送風(fēng)方式為對(duì)側(cè)向下式。
模型1-5:在模型1-4的基礎(chǔ)上,在電抗器室的頂部中央設(shè)置排風(fēng)口,對(duì)側(cè)設(shè)置送風(fēng)口。
分析得,模型1-1和模型1-4中的房間整體溫度較低,這是因?yàn)閷?duì)側(cè)對(duì)角送風(fēng)能使新風(fēng)能及時(shí)擴(kuò)散,送風(fēng)最均勻,并能及時(shí)帶走產(chǎn)生的熱量,既保證了設(shè)備的正常運(yùn)行,對(duì)節(jié)能也有幫助。
3.1.2 合理選擇高度。由上述可知對(duì)側(cè)對(duì)角向下送風(fēng)為最佳送風(fēng)方式,下面我們建立模型來(lái)分析選取房間內(nèi)不同高度設(shè)計(jì)送風(fēng)口時(shí)房間內(nèi)的溫度隨高度分布情況。
模型2-1:送風(fēng)口中心高度為1m。
模型2-2:送風(fēng)口中心高度為1.5m。
模型2-3:送風(fēng)口中心高度為1.7m。
模型2-4:送風(fēng)口中心高度為2m。
模型2-5:送風(fēng)口中心,高度為2.5m。
經(jīng)過(guò)對(duì)五種模型的分析,在不影響設(shè)備的正常運(yùn)行以及工作人員操作安全的前提下,送風(fēng)口的高度應(yīng)該控制在1.5~2m之間,人們進(jìn)一步研究確定最合理高度應(yīng)在1.5~1.7m之間,這樣房間內(nèi)的線平均溫度較低。
3.1.3 合理選擇尺寸及風(fēng)速。用有效面積代替送風(fēng)口尺寸進(jìn)行計(jì)算,分析風(fēng)口尺寸對(duì)流體流場(chǎng)的影響,現(xiàn)在選取位置和高度最優(yōu)情況來(lái)研究,送風(fēng)量不變。
模型3-1:送風(fēng)速度6.7m/s,總有效送風(fēng)面積0.985m2。
模型3-2:送風(fēng)速度5.8m/s,總有效送風(fēng)面積1.09m2。
模型3-3:送風(fēng)速度5.5m/s總有效送風(fēng)面積1.16m2。
模型3-4:送風(fēng)速度4.56m/s,總有效送風(fēng)血積1.40m2
模型3-5:送風(fēng)速度3.74m/s,總有效送風(fēng)面擬為1.80m2。
選擇不同尺寸和風(fēng)速時(shí)溫度隨高度分布圖。(如圖1所示)
由圖1可知送風(fēng)速度越低,新風(fēng)擴(kuò)散越充分,但送風(fēng)速度太低時(shí),設(shè)備產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)的排出,對(duì)設(shè)備的壽命和安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,也有可能引起其他并發(fā)的事故。經(jīng)過(guò)上述分析,可得風(fēng)速在4.56-5.91m/s、送風(fēng)口有效面積在1.4~1.08m2之間時(shí)房間溫度整體分布比較均勻,新風(fēng)擴(kuò)散均勻,符合節(jié)能的原則。
通過(guò)分析得:(1)送風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在房間對(duì)側(cè)以及設(shè)備的對(duì)角方向,向下送風(fēng)能使新風(fēng)均勻的擴(kuò)散;(2)確定了送風(fēng)口的位置之后,對(duì)送風(fēng)口高度的選擇應(yīng)該控制在1.5~1.7m之間,在這個(gè)范圍之內(nèi)溫度隨高度分布為最佳情況;(3)風(fēng)口有效面積在1.4~1.08m2,即風(fēng)速在4.56~5.91m/s之間時(shí),新風(fēng)擴(kuò)散更易均勻擴(kuò)散,有利于房間的及時(shí)降溫,同時(shí)也是相對(duì)節(jié)能的。
3.2 進(jìn)、排風(fēng)口的節(jié)能設(shè)置
地下變電站中一般都要設(shè)置與外界相通的排、進(jìn)風(fēng)豎井。新風(fēng)從進(jìn)風(fēng)井被引入至地下,再經(jīng)地下送風(fēng)道送入各設(shè)備間。
在室外無(wú)風(fēng)場(chǎng)的狀況下,排風(fēng)的擴(kuò)散對(duì)進(jìn)風(fēng)溫度的影響可以忽略不計(jì),在有室外風(fēng)的情況下,進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口氣流之間的空氣溫度影響大,就我們所知,障礙物能改變氣流的方向及速度,所以可以在兩井之間設(shè)置障礙物,使進(jìn)排風(fēng)氣流的流動(dòng)路徑合理,降低兩者間的影響。種植植被是設(shè)置障礙物中一種不錯(cuò)的方法,不僅能解決問(wèn)題,也能增加城市中的綠化率,可謂一舉兩得,在排風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)井之間種植植被,盡量使排風(fēng)井對(duì)進(jìn)風(fēng)井影響降到最低。
有無(wú)外界風(fēng)時(shí),排風(fēng)井與進(jìn)風(fēng)井相互之間的溫度影響大小是不同的,無(wú)風(fēng)時(shí)兩者相互之間幾乎沒(méi)有影響,可以忽略,但是在有風(fēng)時(shí),兩者相互影響較大,這個(gè)時(shí)候可以在進(jìn)排風(fēng)井之間種植植被,或者改變進(jìn)排風(fēng)井的間距以減小氣流相互作用的強(qiáng)度,降低對(duì)新風(fēng)溫度的影響。
4 結(jié)束語(yǔ)
城市化進(jìn)程正在逐步加快,建設(shè)地下變電站已經(jīng)是城市發(fā)展的必然趨勢(shì),它是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),而與其伴生的通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能必將是以后研究的重點(diǎn),但是具體的設(shè)計(jì)卻仍然沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),在這里對(duì)其進(jìn)行分析,希望能對(duì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)貢獻(xiàn)出一份力量。
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