喬 琪，石 峰

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

蘇布雷水電站是科特迪瓦國家能源平衡戰(zhàn)略的核心項目，是該國最大的水電站，被譽(yù)為“科特迪瓦的三峽電站”；該電站位于薩桑德拉河著名景點(diǎn)納瓦(Nawa)瀑布附近，總裝機(jī)容量275 MW。該工程自2013年10月逐步開展技施設(shè)計工作，所有機(jī)組已于2018年全部投產(chǎn)運(yùn)行。

蘇布雷水電站為地面式廠房，地處低緯度地區(qū)，受赤道低氣壓帶影響，屬于熱帶季風(fēng)氣候，其主要特征為高溫多雨。每年2～4月氣溫最高，平均為24～32 ℃；8月氣溫最低，大部分地區(qū)年平均氣溫22～28 ℃；全年平均溫度約26.5 ℃。一年分為兩個雨季，分別為3～6月和9～10月，雨季雨量大。

在進(jìn)行該地區(qū)水電站工程的暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)研究時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)匮谉帷⒍嘤甑牡赜蛱攸c(diǎn)和電站實(shí)際布置情況，使設(shè)計合理化以滿足各區(qū)域溫濕度的參數(shù)要求，以及運(yùn)行的可靠性和布置的優(yōu)越性。

1 暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)

境外開展EPC項目暖通空調(diào)設(shè)計的首要依據(jù)是：EPC承包商與業(yè)主雙方簽字認(rèn)可的合同中的所有技術(shù)條款，它是具有法律效力的。合同內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)通常采用美標(biāo)及歐標(biāo)系列，某些規(guī)定與國標(biāo)尚存在一定差異，如室內(nèi)空氣設(shè)計溫濕度參數(shù)、換氣次數(shù)、通風(fēng)量及排煙量計算、設(shè)備噪聲及材質(zhì)要求等，需要特別重視并在設(shè)計研究中考慮。

1.1 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.2 通風(fēng)與防排煙設(shè)計

蓄電池室、電纜夾層、油系統(tǒng)房間排風(fēng)量均按規(guī)范要求，采用換氣次數(shù)不小于6 次/h計算。廠內(nèi)電纜層、油系統(tǒng)等防火區(qū)域按規(guī)范要求均考慮了事故排風(fēng)。風(fēng)機(jī)與火災(zāi)集中報警系統(tǒng)聯(lián)鎖，一旦發(fā)生火災(zāi)，風(fēng)機(jī)停運(yùn)?；馂?zāi)后，由消防控制中心或現(xiàn)地啟動全自動防煙防火閥，并聯(lián)動排風(fēng)機(jī)進(jìn)行災(zāi)后排煙。以上區(qū)域的正常通風(fēng)系統(tǒng)兼做事故排風(fēng)系統(tǒng)。

防火區(qū)域進(jìn)排風(fēng)口均設(shè)置了自動復(fù)位防煙防火閥，以達(dá)到防止煙火互竄、窒息火情、排走煙氣的目的。排風(fēng)系統(tǒng)中，凡有風(fēng)管穿防火墻與樓板處均設(shè)有自動復(fù)位防煙防火閥進(jìn)行事故隔斷。

主廠房主層設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。平時通風(fēng)和事故排煙的轉(zhuǎn)換通過外墻安裝的雙速排煙風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。副廠房兩部封閉樓梯間均設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，滿足火災(zāi)時人員疏散要求。

1.3 環(huán)保及節(jié)能措施

主廠房屋頂設(shè)置隔熱材料，大大減少空調(diào)能耗，并降低廠內(nèi)所需的空調(diào)冷負(fù)荷。根據(jù)廠內(nèi)外溫濕度探頭監(jiān)測的數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)集中空調(diào)系統(tǒng)的新回風(fēng)電動風(fēng)閥的開度比例、制冷機(jī)及水泵運(yùn)行的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷量與實(shí)時負(fù)荷的匹配，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的技術(shù)要求。風(fēng)機(jī)、水泵基礎(chǔ)設(shè)組合式減振臺座，水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)出口設(shè)柔性軟接頭?？照{(diào)、風(fēng)機(jī)采用低噪聲設(shè)備，按節(jié)能要求確定空調(diào)設(shè)備能效比，防止能源浪費(fèi)；所有風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)等耗能設(shè)備均選用效率高、COP高、噪聲小而且符合能源政策的設(shè)備，對主要用能設(shè)備配置計量器和控制儀表?？照{(diào)冷卻塔溢流水及空調(diào)冷凝水集中排放于室外排水溝，避免滋生軍團(tuán)菌，滿足環(huán)保要求。

1.4 暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制

為滿足電廠設(shè)備運(yùn)行的需要，減少運(yùn)行管理的工作量，滿足無人值班的要求，本電站設(shè)置了通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)，設(shè)計原則為：可靠、實(shí)用和簡單。自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能。

(1)暖通空調(diào)系統(tǒng)中的大型設(shè)備及重要設(shè)備(如離心風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組、風(fēng)冷冷水機(jī)組、冷凍循環(huán)水泵等)均設(shè)置自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)，對設(shè)備工作狀態(tài)及時反饋，對故障能及時報警；能現(xiàn)地及遠(yuǎn)方控制設(shè)備的啟停，并按合理的順序自動依次開啟或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備及相關(guān)附屬設(shè)備。

統(tǒng)計兩組患者治療前后血流變學(xué)指標(biāo)（血小板計數(shù)PLT、血小板平均容積MPV、血小板分布寬度PDW、紅細(xì)胞沉降率）和血小板參數(shù)（血漿黏度、全血黏度、血小板黏附率）變化情況[3-4]。

(2)自動控制系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)相聯(lián)系，在火災(zāi)報警情況下，能及時切斷相應(yīng)部位的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備電源，退出運(yùn)行狀態(tài)。

(3)通風(fēng)系統(tǒng)中的防排煙設(shè)備(排煙風(fēng)機(jī)、防火閥等)，應(yīng)受控于消防報警控制系統(tǒng)，火災(zāi)時能及時關(guān)閉或投入運(yùn)行。

2 全廠暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

基于暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計研究，本工程暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要設(shè)計采取如下思路。主廠房采用集中空調(diào)系統(tǒng)，將室外空氣過濾、冷卻、除濕處理后，經(jīng)送風(fēng)管送至主廠房各層，再通過主副廠房隔墻進(jìn)入地下副廠房，被送至主副廠房的空調(diào)冷風(fēng)部分回風(fēng)經(jīng)廠內(nèi)吊物孔和樓梯間上升至發(fā)電機(jī)層后，進(jìn)入空調(diào)機(jī)組總回風(fēng)管，部分回風(fēng)經(jīng)排風(fēng)機(jī)和預(yù)埋風(fēng)管排出廠外。集中空調(diào)系統(tǒng)冷源、水系統(tǒng)設(shè)備及管路、送風(fēng)設(shè)備設(shè)置于廠房上游專用空調(diào)機(jī)房內(nèi)。全廠各區(qū)域按合同規(guī)定的換氣次數(shù)計算通風(fēng)量，廠內(nèi)電纜層、油系統(tǒng)房間等防火重點(diǎn)區(qū)域的正常通風(fēng)系統(tǒng)兼作事故后排風(fēng)系統(tǒng)。地面副廠房辦公室、中控室、會議室等人員辦公區(qū)域，設(shè)置獨(dú)立局部空調(diào)系統(tǒng)來保證自動化元件運(yùn)行和人員舒適度要求。對于有防爆要求的蓄電池室、油系統(tǒng)房間等區(qū)域的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備采用防爆型設(shè)備。按照合同要求，發(fā)電機(jī)層采用機(jī)械排煙，封閉樓梯間設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。由于當(dāng)?shù)厝晔彝鉁囟容^高，故主副廠房均不需設(shè)計采暖系統(tǒng)。

3 暖通空調(diào)重點(diǎn)設(shè)計及難點(diǎn)分析

3.1 廠用電IT系統(tǒng)模式下通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的設(shè)置

西非國家水電工程項目的廠用電源普遍采用三相三線(IT)系統(tǒng)，即指在電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，將所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的保護(hù)線PE分別直接接地。IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不長時，可靠性高、安全性好，一般用于不允許停電或要求連續(xù)供電的場所，與國內(nèi)傳統(tǒng)的三相四線(TT)系統(tǒng)相比，主要區(qū)別在于IT系統(tǒng)缺少零線(N)。

IT配電系統(tǒng)對于通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的適應(yīng)性無疑提出了更高的要求，某些設(shè)備如按國內(nèi)常規(guī)配置，接線完畢后將無法運(yùn)行。如電壓等級為380 V的3P家用空調(diào)柜機(jī)或多聯(lián)空調(diào)主機(jī)，其制冷壓縮機(jī)為220 V單相負(fù)荷，電源與負(fù)荷之間就必須有中性線。IT系統(tǒng)缺少零線，因而不具備保護(hù)中性線，導(dǎo)致設(shè)備無法正常啟動。設(shè)計中采用電壓等級為380 V的家用空調(diào)柜機(jī)或多聯(lián)機(jī)時，需單獨(dú)配置變壓器將IT系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為常規(guī)的TT系統(tǒng)，使電源與負(fù)荷之間具備中性線作為以上空調(diào)設(shè)備的專用用電回路。因此，對于西非國家異于常規(guī)的廠用電供電系統(tǒng)與通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的兼容問題，應(yīng)具備超前意識，做好市場調(diào)查工作，合理進(jìn)行設(shè)備選型，并加強(qiáng)設(shè)備廠商技術(shù)交流，強(qiáng)化與電氣接口專業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，精細(xì)把控設(shè)計細(xì)節(jié)，確保通風(fēng)空調(diào)設(shè)備在規(guī)定的廠用電系統(tǒng)環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 大空間主廠房集中空調(diào)系統(tǒng)

電站當(dāng)?shù)匮谉岢睗?，廠內(nèi)電氣盤柜及水泵電機(jī)等發(fā)熱量大，合同對主廠房、電氣房間等均規(guī)定“室內(nèi)環(huán)境溫度不超過27 ℃”，因此需設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)對進(jìn)入廠內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻除濕處理。結(jié)合以上各因素進(jìn)行可行性分析后，本項目主廠房集中空調(diào)系統(tǒng)采用“冷卻塔+冷水機(jī)組+組合式空氣處理機(jī)組”的常規(guī)方式?？照{(diào)系統(tǒng)集中布置與廠房上游空調(diào)機(jī)房內(nèi)，通過風(fēng)管向廠內(nèi)各區(qū)域送風(fēng)，副廠房經(jīng)主機(jī)間串聯(lián)進(jìn)風(fēng)，利用各層之間的吊物孔和樓梯間串聯(lián)回風(fēng)，設(shè)計送風(fēng)溫度為17 ℃。

發(fā)電機(jī)層為高大空間，為節(jié)約能源采用分層空調(diào)，即下部人員活動及設(shè)備區(qū)域采用空調(diào)風(fēng)道配置球形噴口遠(yuǎn)程送風(fēng)，氣流組織形式為上送下回。發(fā)電機(jī)層上部為非空調(diào)區(qū)域，采用排風(fēng)機(jī)排出上部聚集的熱量，保證了廠房必要的換氣要求。經(jīng)電站投運(yùn)后測試，該分層空調(diào)系統(tǒng)工作區(qū)溫濕度及風(fēng)速滿足設(shè)計要求，下部空調(diào)區(qū)與上部非空調(diào)區(qū)分層明顯，具有巨大的節(jié)能意義，適合于西非地區(qū)太陽得熱負(fù)荷大、室外氣溫高的地區(qū)。

集中空調(diào)采用部分回風(fēng)、部分排風(fēng)的方式。將部分空調(diào)冷風(fēng)經(jīng)各層主機(jī)間區(qū)域溫升后直接引入相鄰的副廠房區(qū)域，再經(jīng)副廠房溫升后排出廠外，不作為空調(diào)機(jī)組的回風(fēng)。該設(shè)計方式具有以下優(yōu)越性和必要性。

(1)利用空間串聯(lián)送回風(fēng)，可大大減少風(fēng)管布置，節(jié)約投資，減少風(fēng)管與其他管路、電纜橋架沖突的可能性。

(2)主合同對電氣房間、油系統(tǒng)房間等均有換氣次數(shù)要求，即通風(fēng)量有最低下限要求。副廠房利用主廠房溫升后的空調(diào)冷風(fēng)作為進(jìn)風(fēng)源，其計算排風(fēng)溫度基本與設(shè)計要求吻合，避免了在滿足相同換氣次數(shù)的通風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)溫度前提下，排風(fēng)溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計值的能源浪費(fèi)問題。

(3)油系統(tǒng)房間、污水泵房、蓄電池室等區(qū)域的送風(fēng)溫升后直接排走，不作為回風(fēng)，避免了對廠房造成整體環(huán)境污染。

(4)廠房為無人值班、少人值守。室內(nèi)設(shè)計溫度主要確定原則為滿足設(shè)備及自動化元件運(yùn)行環(huán)境要求，空調(diào)送風(fēng)溫度較常規(guī)系統(tǒng)取值高，制冷機(jī)組蒸發(fā)溫度高，有利于提高空調(diào)系統(tǒng)能效比。但是，如果送風(fēng)溫度取值太高，則廠內(nèi)通風(fēng)量需求增大，風(fēng)管斷面將增大，這將給該地區(qū)緊湊式廠房設(shè)計帶來布置困難、成本增加的不利因素。本工程經(jīng)綜合權(quán)衡，將集中空調(diào)送風(fēng)溫度取值確定為17 ℃，總空調(diào)送風(fēng)量為24萬m3/h。

(5)空調(diào)系統(tǒng)無需在廠內(nèi)分散設(shè)置回風(fēng)管，溫升后的空調(diào)送風(fēng)通過各層格柵式吊物孔上升至發(fā)電機(jī)層后，集中回風(fēng)至空調(diào)機(jī)組，進(jìn)一步精簡了風(fēng)管系統(tǒng)。

(6)主機(jī)間均為大空間區(qū)域，重點(diǎn)發(fā)熱區(qū)域為變壓器和盤柜區(qū)。采用非均勻送風(fēng)，送風(fēng)口集中布置重點(diǎn)發(fā)熱區(qū)域，其他區(qū)域僅設(shè)置少量送風(fēng)口滿足基本換氣要求，這有利于提高整個大空間空調(diào)區(qū)域的溫濕度均勻性，減少總空調(diào)送風(fēng)量，使空調(diào)系統(tǒng)更具針對性和節(jié)能性。

3.3 風(fēng)口及風(fēng)機(jī)防雨設(shè)計

由于電站當(dāng)?shù)乇┯陼r期多，雨量大，若無防御設(shè)施，極易導(dǎo)致地面副廠房外墻上的風(fēng)口進(jìn)水和露天布置的風(fēng)機(jī)受損，影響室內(nèi)裝修，損壞電氣設(shè)備和風(fēng)機(jī)電機(jī)。

設(shè)計中，外墻設(shè)置的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置為防雨百葉風(fēng)口，風(fēng)口材質(zhì)采用鋁合金或不銹鋼。當(dāng)遭遇暴雨天氣時，百葉葉片鋪集的雨水不宜直接由葉片表面往下徑流排出，應(yīng)在葉片設(shè)置導(dǎo)水溝槽將鋪集的雨水導(dǎo)入兩側(cè)封閉的支撐豎料后匯集排出，葉片在0°～105°間可調(diào)。同時，百葉風(fēng)口應(yīng)具備遮陽、通風(fēng)、防雨、防風(fēng)及防塵作用，關(guān)閉后可實(shí)現(xiàn)完全封閉。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)充分考慮防雨百葉風(fēng)口有效面積小、阻力大的特點(diǎn)，相應(yīng)地增大與風(fēng)口連接的風(fēng)機(jī)設(shè)備的風(fēng)壓，確保風(fēng)機(jī)按設(shè)計風(fēng)量出力。墻體和風(fēng)井對外的風(fēng)口底邊安裝高度應(yīng)在500 mm以上，避免雨水濺入。

外墻安裝的軸流風(fēng)機(jī)應(yīng)在室外側(cè)設(shè)置45°防雨彎頭，送排風(fēng)機(jī)盡量避免露天布置，應(yīng)設(shè)置在專用風(fēng)機(jī)房內(nèi)。如果露天布置不可避免，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)采用風(fēng)機(jī)箱，將電機(jī)內(nèi)置，箱體內(nèi)離心風(fēng)機(jī)采用0°或180°出風(fēng)型，減少雨水直接滲入的風(fēng)險，并于進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置防雨罩，風(fēng)機(jī)電機(jī)的防護(hù)等級應(yīng)在IP55以上。

3.4 通風(fēng)空調(diào)設(shè)備材質(zhì)選型和防噪聲技術(shù)

西非國家水電工程項目中，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備材質(zhì)和噪聲通常按照ASTM、ANSI、DIN、AFNOR等歐美標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

在材質(zhì)方面，設(shè)備鋼制外殼及內(nèi)部部件、螺釘、螺母、螺栓、螺桿等附件均須按照歐美標(biāo)準(zhǔn)或相當(dāng)于歐美標(biāo)準(zhǔn)的材料工藝要求制作。經(jīng)過對規(guī)范的深入學(xué)習(xí)和研究，對于絕大部分設(shè)備材質(zhì)，國標(biāo)要求均不低于歐美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。設(shè)備制造可按國內(nèi)較高等級進(jìn)行，報送設(shè)備材質(zhì)文件審批時，應(yīng)將設(shè)備各部件的歐美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和國標(biāo)規(guī)定作對應(yīng)表，證明兩者的等效性和通用性即可。

歐美標(biāo)準(zhǔn)對通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的噪聲要求較高，如軸流風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)等小型風(fēng)機(jī)設(shè)備要求運(yùn)行噪聲不大于70 dB(A)，大型離心風(fēng)機(jī)設(shè)備要求運(yùn)行噪聲不大于80 dB(A)。按照國內(nèi)生產(chǎn)水平和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，小型風(fēng)機(jī)設(shè)備設(shè)計和選型時，選擇低噪聲型設(shè)備或在風(fēng)機(jī)設(shè)備接口處增設(shè)消聲裝置通常能滿足“噪聲不大于70 dB(A)”的規(guī)定。但對于工業(yè)建筑常用的大風(fēng)量、高風(fēng)壓的離心風(fēng)機(jī)設(shè)備，將運(yùn)行噪聲控制在80 dB(A)較為困難。因此在設(shè)計中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的離心風(fēng)機(jī)均應(yīng)設(shè)置風(fēng)機(jī)箱，且在箱體內(nèi)層設(shè)置足夠厚度的吸聲材料降噪。集中空調(diào)系統(tǒng)中的組合式空氣處理機(jī)組除應(yīng)在箱體采取降噪措施以外，還應(yīng)在常規(guī)配置基礎(chǔ)上加大消聲段和送風(fēng)均流段的長度。電站投運(yùn)后的現(xiàn)場驗收測試中，所有通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行噪聲測試值均控制在合同要求范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

蘇布雷水電站暖通空調(diào)設(shè)計，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)爻睗?、炎熱、多雨的氣候條件，以及設(shè)備發(fā)熱量大、廠房布局緊湊、設(shè)備材質(zhì)及噪聲要求高的特點(diǎn)，合理選用氣流組織形式、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方式、設(shè)備形式及布局，并做好廠用電與暖通設(shè)備的協(xié)調(diào)配合工作，在滿足全廠溫濕度、風(fēng)速、換氣次數(shù)、設(shè)備及管路布置等要求的基礎(chǔ)上實(shí)施節(jié)能優(yōu)化措施。

西非國家EPC水電站工程暖通設(shè)計工作要求工程師應(yīng)具備過硬的專業(yè)技術(shù)水平和執(zhí)行協(xié)調(diào)能力，熟知國際規(guī)范，并具有將實(shí)際環(huán)境與設(shè)計高度結(jié)合的能力以及風(fēng)險控制能力。在開展設(shè)計工作時應(yīng)深入研究中外設(shè)計咨詢工作方式的差異，轉(zhuǎn)變理念和服務(wù)方式，因地制宜地開展設(shè)計工作，通過實(shí)踐不斷積累經(jīng)驗，為中國企業(yè)“走出去”做好技術(shù)支持。