王帥 肖姝穎 張金岳 盧昌琴

1 工程概況

大興水利樞紐工程位于貴州省銅仁市碧江區(qū)和松桃縣境內(nèi)，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，由首部樞紐和輸水工程組成。首部樞紐—水庫位于松桃縣境內(nèi)的大梁河中游，工程主要任務為城鄉(xiāng)生活、工業(yè)和灌溉供水，兼顧發(fā)電等，是綜合利用水利工程。

大興水利樞紐壩址位于貴州省銅仁市松桃苗族自治縣境內(nèi)的大梁河上，地理坐標東經(jīng)109°13′3″、北緯27°55′20″。大興水利樞紐所在的流域屬亞熱帶季風氣候區(qū)，根據(jù)距壩址以北24 km 的松桃氣象站統(tǒng)計，多年平均氣溫16.3 ℃，極端最高氣溫39 ℃，極端最低氣溫-12 ℃，多年平均日照數(shù)1 220 h，多年平均相對濕度80.5%。

首部樞紐包括擋水建筑物、泄水建筑物、發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等組成。輸水工程由主輸水線路、3 條農(nóng)村人畜飲水支線、4 條灌溉支線、3 座泵站、管道附屬建筑物、終點建筑物及交叉建筑物等組成。本工程建筑物中需設置通風及空調系統(tǒng)的建筑物有電站主副廠房、泵站主副廠房、消防水泵房及其它水工建筑物的附屬用房。

廠房內(nèi)的通風與空調系統(tǒng)的工作任務就是為廠內(nèi)機電設備的安全運行和值班及檢修工作人員創(chuàng)造良好的室內(nèi)工作環(huán)境條件。因此，在大規(guī)模廠房建筑物內(nèi)設置1 套配置合理、運行可靠且經(jīng)濟適用的通風及空調系統(tǒng)是有必要的[1]。

2 設計依據(jù)

2.1 室外氣象資料整編

本工程主要建筑物分部區(qū)域地貌均為低山丘陵，根據(jù)NB/T 35040—2014《水力發(fā)電廠供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》的規(guī)定，山區(qū)水力發(fā)電建筑物無室外空氣設計計算參數(shù)，可選擇與水力發(fā)電廠所在地區(qū)地理和氣候相似的鄰近氣象臺站資料，并進行海拔高程差修正。

根據(jù)GB 50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》查找銅仁市的室外氣象參數(shù)如下：

夏季通風室外計算溫度/℃ 32.2

夏季空氣調節(jié)室外計算干球溫度/℃ 35.3

夏季空氣調節(jié)室外計算干球溫度/℃ 35.3

夏季空氣調節(jié)室外計算濕球溫度/℃ 26.7

冬季空氣調節(jié)室外計算溫度/℃ -0.5

冬季空氣調節(jié)室外計算相對濕度/% 76

冬季室外大氣壓力/hPa 991.3

夏季室外大氣壓力/hPa 973.1

根據(jù)設計資料可知氣象臺站、電站廠房及三級泵站的室外地坪海拔分別如下：

氣象臺站/m 279.7

電站廠房/m 474.8

一級泵站/m 492.0

二級泵站/m 596.8

三級泵站/m 695.3

根據(jù)NB/T 35040—2014《水力發(fā)電廠供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》的附錄A 中所述，分別對建筑物所在區(qū)域的室外空氣的大氣壓力、空氣干球溫度、空氣含濕量、空氣相對濕度進行海拔高程差的修正。

2.1.1 大氣壓力

建筑物所在地區(qū)海拔高程小于1 600 m 時，大氣壓力隨海拔高度的增加，近似按線性規(guī)律下降，可按下面近似公式計算：

式中Bi——建筑物所在地區(qū)的大氣壓力，hPa；

B0——鄰近氣象臺站的大氣壓力，hPa；

Hi——建筑物所在地區(qū)的海拔高程，m；

H0——鄰近氣象臺站的海拔高程，m。

2.1.2 空氣干球溫度

山區(qū)空氣溫度隨海拔高程增加而遞減，可按下列近似公式計算：

式中ti——建筑物所在地區(qū)的空氣干球溫度，℃；

t0——鄰近氣象臺站的的空氣干球溫度，hPa；

Yh——溫度遞減率，℃/m。當所在地區(qū)海拔高程在0～2 000 m時，Yh=0.003～0.004；當所在地區(qū)海拔高程大于2 000 m時，Yh=0.005 ～0.006。

2.1.3 空氣含濕量

空氣含濕量隨海拔高程的增加，按指數(shù)規(guī)律下降，可按下列近似公式計算：

式中di——建筑物所在地區(qū)的空氣含濕量，g/kg（干空氣）；

d0——鄰近氣象臺站的空氣含濕量，g/kg（干空氣）。

2.1.4 空氣相對濕度

空氣相對濕度可按下列公式計算：

式中φi——建筑物所在地區(qū)的相對濕度，%；

di——建筑物所在地區(qū)的空氣含濕量，可按公式（3）計算；

Bi——建筑物所在地區(qū)的大氣壓力，可按公式（1）計算；

Pb——建筑物所在地區(qū)的室外算溫度所對應的空氣飽和蒸汽分壓力，hPa。

依據(jù)上述公式對各個建筑物的室外空氣計算參數(shù)進行海拔高差修正，整編后的數(shù)據(jù)即可作為本工程通風及空調系統(tǒng)的設計提供基礎資料。

2.2 室內(nèi)空氣設計參數(shù)

根據(jù)本工程區(qū)域的氣候特點和建筑物的主要使用功能，建筑物內(nèi)設置通風及空調系統(tǒng)的主要作用是降低高溫季節(jié)的室內(nèi)工作場所環(huán)境溫度和濕度。

主要區(qū)域的夏季室內(nèi)空氣設計參數(shù)見表1。

設有機械通風的房間，人員所需的新風量應不小于30 m3/h；當人員所在房間不設機械通風時，應有滿足需要的可開啟外窗。

設置通風系統(tǒng)的主要房間的換氣次數(shù)見表2。

3 通風及系統(tǒng)設計概述

3.1 系統(tǒng)設計原則

水利工程建筑物內(nèi)因布置有較多數(shù)量的機電設備，設備運行時會有大量的熱、濕或有害物質向人員活動區(qū)散發(fā)。為防止有害物質對環(huán)境的污染，水工建筑物內(nèi)的工藝、工作場所應設置有效的綜合預防和治理措施，通常的技術手段是采用通風措施。

設置在地面的廠房類建筑物應優(yōu)先考慮采用自然通風，當自然通風達不到室內(nèi)溫度、濕度要求或有效排除有害物質時，可采用機械通風，或自然通風與機械通風結合的復合通風。

表1 主要區(qū)域夏季室內(nèi)空氣設計參數(shù)表

表2 主要房間通風換氣次數(shù)表

3.2 電站主副廠房的通風及空調系統(tǒng)設計

大興水利樞紐工程電站廠房的主要建筑物包括主廠房、副廠房和開關站等。主廠房采用單層布置形式，副廠房為地上2層框架結構，位于主廠房后側，與主廠房貼臨。

主廠房內(nèi)發(fā)電機組的冷卻方式為風冷，需自主廠房取風，空氣流經(jīng)發(fā)電機組帶走熱量升溫后再排至室外，單臺機組的排風量為14 400 m3/h。因此，主廠房設置了機械送風系統(tǒng)，室外空氣通過設置在外墻上的土建進風豎井進入取風小室，經(jīng)初效過濾器過濾后，由風機通過風管將室外新風送至到主廠房，再由發(fā)電機自帶的風冷設備排風至室外。

安裝場下部的空壓機室設機械通風系統(tǒng)，在隔墻上設送、排風軸流風機。安裝下部的油處理室設獨立的排風系統(tǒng)（兼事故排煙）采用防爆排煙風機排風到室外，利用金屬風管及土建排風豎井排出含油氣體至室外大氣，風機安裝在排風機房內(nèi)。

副廠房高低壓盤室設機械通風系統(tǒng)，在外墻上設置4臺軸流風機，其中送、排風風機各2 臺，送風風機進風口設置防雨百葉風口，排風風機出風口設置自垂百葉風口。

為保證副廠房辦公室、值班室等電器設備房間夏季室內(nèi)設計參數(shù)，設置1 套多聯(lián)式空調系統(tǒng)，系統(tǒng)制冷量為61.5 kW。室外機設置在副廠房屋頂上，室內(nèi)機采用吊頂嵌入式。蓄電池室因有防爆要求且室內(nèi)運行環(huán)境溫度要求較高，設置1 套單獨的分體空調系統(tǒng)，并設置機械排風系統(tǒng)，風機選用防爆軸流風機。

3.3 泵站主副廠房的通風及空調系統(tǒng)設計

大興水利樞紐工程在輸水線路上共設置了3 座泵站，3 座泵站的建筑物結構形式均為地面廠房形式，通風及空調系統(tǒng)的設計思路也一致。

3.3.1 一級泵站

主廠房設機械通風系統(tǒng)，室外空氣通過進風豎井由離心風機通過風管送風到廠房水泵層，廠房安裝間層外墻上部設軸流風機將廠內(nèi)空氣排至室外。10 kV 盤柜室設機械通風系統(tǒng)，室外空氣通過進風豎井由軸流風機送入室內(nèi)，再由與主廠房的隔墻上設軸流風機排風至主廠房。站變及400 V 盤柜室設機械通風系統(tǒng)，室外空氣通過進風豎井由軸流風機送入室內(nèi)，再由與主廠房的隔墻上設軸流風機排風至主廠房。檢修排水泵房設機械通風系統(tǒng)，泵房與廠房的隔墻上設2 臺軸流風機送排風。

副廠房中的水質監(jiān)測室、門衛(wèi)值班室、中央控制室、繼電保護盤室、會議室、水情監(jiān)測室、通信室、交接班室、辦公室設多聯(lián)式空調系統(tǒng)，選用四面出風嵌入式室內(nèi)機，室外機設置在副廠房屋頂；蓄電池室設分體柜式空調。35 kV 盤柜室采用外墻上安裝的軸流風機送排風，蓄電池室及移動式油處理設備儲藏室采用防爆軸流風機排風，變頻器室采用管道風機排風，風機設置在副廠房屋頂。

3.3.2 二級泵站

二級泵站主廠房設機械通風系統(tǒng)，室外空氣通過進風豎井由離心風機通過風管送風到廠房水泵層，廠房安裝間層外墻上部設軸流風機排風至室外。檢修排水泵房設機械通風系統(tǒng)，泵房與廠房的隔墻上設2 臺軸流風機送排風。

副廠房中的門衛(wèi)值班室、軟啟動盤室、繼電保護室、中央控制室、接待室、會議室、通信室、交接班室、辦公室設多聯(lián)式空調系統(tǒng)，選用四面出風嵌入式室內(nèi)機，室外機設置在副廠房屋頂；變頻器室設多聯(lián)式空調，選用低靜壓風管機，室外機設置在副廠房屋頂；蓄電池室設分體柜式空調。

廠用變壓器及400 V 盤柜室、10 kV 盤柜室采用外墻上安裝的軸流風機送排風；蓄電池室及柴油發(fā)電機室采用外墻上安裝的防爆軸流風機排風；儲油間室內(nèi)設防爆軸流風機通過風管排風至室外，風管穿墻處設防火閥，風管沿墻設置至屋頂；SVG 室采用外墻上安裝的軸流風機送排風，送風風機接風管送至房間內(nèi)側。

3.3.3 三級泵站

主廠房設機械通風系統(tǒng)，室外空氣通過進風豎井由離心風機通過風管送風到廠房水泵層，廠房安裝間層外墻上部設軸流風機排風至室外。檢修排水泵房設機械通風系統(tǒng)，泵房與廠房的隔墻上設2 臺軸流風機送排風。

副廠房中的門衛(wèi)值班室、通訊室、休息室、繼電保護室、中央控制室、辦公室設多聯(lián)式空調系統(tǒng)，選用四面出風嵌入式室內(nèi)機，室外機設置在副廠房屋頂；蓄電池室設分體柜式空調。

主變壓器室、廠變及400 V 盤柜室、10 kV 盤柜室采用外墻上安裝的軸流風機送排風；蓄電池室及柴油發(fā)電機室采用外墻上安裝的防爆軸流風機排風；儲油間室內(nèi)設防爆軸流風機通過風管排風至室外，風管穿墻處設防火閥，風管沿墻設置至屋頂。

4 附屬建筑物

電站廠區(qū)柴油發(fā)電機房的發(fā)電機室及油罐室分別設置機械排風系統(tǒng)，采用防爆軸流風機，換氣次數(shù)按不小于12 次/h 計算，外墻安裝。壩區(qū)柴油發(fā)電機房的發(fā)電機室及油罐室分別設置機械排風系統(tǒng)，采用防爆軸流風機，換氣次數(shù)按不小于12 次/h 計算。

值班宿舍設分體熱泵冷暖空調，衛(wèi)生間設置低噪聲吊頂式排風扇。

水泵房設機械排風，采用軸流風機通過風管排風至室外，換氣次數(shù)按不小于6 次/h 計算。

機修中心設機械排風，設2 臺屋頂風機排風，換氣次數(shù)按不小于3 次/h 計算。

5 結 語

大興水利樞紐的建設可以保障銅仁市經(jīng)濟、城市發(fā)展用水需求，為銅仁電網(wǎng)提供清潔能源，是一項民生工程及重點水源工程。設置合理的通風及空調系統(tǒng)，確保工程中各項機電設備正常運轉是必要的。本工程在設計電站和泵站的通風和空調系統(tǒng)時充分考慮了利用廠房的自然通風，并在過渡季節(jié)時加大新風的引入減少空調系統(tǒng)的運行時間，減少了能源的消耗。大興水利樞紐通風及空調系統(tǒng)的設計工作，為本工程的順利投產(chǎn)創(chuàng)造了有力條件，也為銅仁地區(qū)其它水利工程通風空調系統(tǒng)的設計工作積累了經(jīng)驗。