田雪梅

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200001）

電氣設(shè)備房間通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的分析

田雪梅

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200001）

闡述了電氣設(shè)備房間溫濕度環(huán)境的重要性以及房間通風(fēng)換氣次數(shù)的確定原則。說明了電氣設(shè)備房間采取通風(fēng)空調(diào)措施的必要。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電氣設(shè)備房間具體的要求，分析了不同通風(fēng)空調(diào)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問題。

必要性；溫濕度的影響；通風(fēng)空調(diào)方案

本文闡述了空氣環(huán)境的溫濕度對(duì)于電氣設(shè)備的影響，說明了電氣設(shè)備房間采取通風(fēng)空調(diào)措施的必要，希望引起暖通和電氣從業(yè)人員的重視。同時(shí)通過對(duì)多個(gè)項(xiàng)目的同類房間的設(shè)計(jì)方案的總結(jié)，能為今后此類房間的暖通設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。

1 電氣設(shè)備房間設(shè)置通風(fēng)空調(diào)的必要性

根據(jù)項(xiàng)目所處地點(diǎn)不同的氣候條件，通過計(jì)算確定采用通風(fēng)的方式是否可以滿足對(duì)電氣設(shè)備房間的溫度要求。但是近年來由于溫室效應(yīng)，氣溫逐年上升，大氣環(huán)境逐步變差，諸如高溫、高濕等多變氣候，使室內(nèi)配電設(shè)施面臨的威脅越來越明顯。在電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，空氣的溫濕度對(duì)電氣設(shè)備安全運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很多的影響。過去，很多電氣和暖通專業(yè)的工程師認(rèn)為電氣設(shè)備房間通過機(jī)械排風(fēng)帶走熱量就可以滿足要求，但是每個(gè)項(xiàng)目具體情況不同，有時(shí)僅考慮通風(fēng)是不能滿足要求的。

筆者參與的上海某化工項(xiàng)目，2015年5月初，該項(xiàng)目在運(yùn)行調(diào)試階段，綜合樓內(nèi)的電氣設(shè)備房間，在空調(diào)設(shè)備還沒有送電的情況下，電氣設(shè)備已經(jīng)開始運(yùn)行。某天在下午6點(diǎn)多，該房間冒煙起火，造成設(shè)備損失100多萬元，工期延遲，該區(qū)域及走道的墻面等重新裝修，消防罰款等，如果該事件發(fā)生在項(xiàng)目正式運(yùn)營(yíng)階段，發(fā)生的損失則更大。

1.1 電氣設(shè)備房間溫度過高對(duì)電氣設(shè)備的影響

電氣設(shè)備內(nèi)部電能損耗導(dǎo)致設(shè)備本體具有一定的熱溫升。如果周圍環(huán)境溫度過高，設(shè)備的熱量不能及時(shí)散失，將使設(shè)備內(nèi)電子元器件過熱，甚至燒壞，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的使用壽命，穩(wěn)定性，可靠性和準(zhǔn)確性。溫度升高，電子元器件的金屬材料容易軟化，有機(jī)絕緣材料容易變脆老化［1-2］。

1.2 電氣設(shè)備房間的濕度對(duì)電氣設(shè)備的影響

濕度過高，降低電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度。潮濕空氣容易使電力設(shè)備中的導(dǎo)電金屬以及金屬外殼銹蝕，這將降低設(shè)備的性能和使用壽命。干燥的空氣環(huán)境，增強(qiáng)了電氣設(shè)備產(chǎn)生靜電的幾率。設(shè)備靜電會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)帶來不良的影響，甚至可能引起火災(zāi)和爆炸［2］。

2 通風(fēng)空調(diào)方案的確定

綜上所述，電氣房間的溫濕度對(duì)于電氣設(shè)備的影響不容忽視，溫濕度環(huán)境可以通過配置空調(diào)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。采用不同的空調(diào)方案，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問題也有所不同。電氣設(shè)備房間可以選用的方案也有多種，如通風(fēng)系統(tǒng)、壁掛式空調(diào)機(jī)、VRV變頻空調(diào)機(jī)組、單元式柜式空調(diào)機(jī)以及組合式空調(diào)機(jī)組等等。對(duì)于電氣設(shè)備房間不同的規(guī)模，不同的要求，采用不同的方案。

設(shè)計(jì)背景：道康寧某項(xiàng)目的電氣設(shè)備房間要求在符合國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上，也需滿足該業(yè)主的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)要求的室內(nèi)計(jì)算參數(shù)如下［3］：夏季溫度≤27℃，濕度≤70%；冬季溫度≥17 ℃，濕度≥30%。該項(xiàng)目電氣設(shè)備房間面積210 m2，房間高度6 m，一層建筑，電氣設(shè)備散熱量25 kW。

張家港地區(qū)室外氣象參數(shù)：夏季通風(fēng)：31.3 ℃；夏季空調(diào)： 34.4 ℃。

2.1 判定全面通風(fēng)是否可以滿足要求

在我們的日常工作中，要求室內(nèi)溫度小于40 ℃的電氣設(shè)備房間［4］，需要計(jì)算校核設(shè)置自然通風(fēng)或者機(jī)械通風(fēng)是否滿足要求。根據(jù)項(xiàng)目所處的地點(diǎn)，如果全面通風(fēng)可以滿足要求，那么無論在設(shè)計(jì)自然通風(fēng)還是機(jī)械通風(fēng)時(shí)，進(jìn)、出風(fēng)口的位置［5］和高度都是要考慮的問題，對(duì)于防雨百葉漏雨的問題，是難以避免的，通常會(huì)采用防雨彎頭，但是效果最好的方式是設(shè)置遮雨棚。如巴斯夫的某個(gè)擴(kuò)建項(xiàng)目，業(yè)主要求對(duì)現(xiàn)有配電室進(jìn)行改造，原因是由于漏雨現(xiàn)象，強(qiáng)烈要求拆除現(xiàn)有百葉。該房間密閉效果良好，一旦拆除百葉，配備機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)是必須的，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)入口配帶防雨彎頭。

本項(xiàng)目如果采用全面通風(fēng)排除房間余熱，通風(fēng)原理參見圖1和圖2。

圖1 自然通風(fēng)Fig.1 Natural ventllation

圖2 機(jī)械通風(fēng)Fig.2 Mechanlcal ventllation

全面通風(fēng)的通風(fēng)量G1公式（1）計(jì)算［7］：

式中 Q——余熱量，kW；

tp——排出空氣的溫度，℃；

tj——進(jìn)入空氣的溫度，℃；

c——空氣的比熱，1.0 kJ/（kg·K）。

本項(xiàng)目電氣設(shè)備散熱量25 kW，公式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)如下：Q = 25 kW，tj= 31.3 ℃，求得5 tp= 31.8 ℃，計(jì)算得排風(fēng)量G = 175 870 m3/h，換氣次數(shù)n = 140次/h。

通過以上論述及計(jì)算所得排風(fēng)量過大，證明本項(xiàng)目采用全面通風(fēng)的方式排除余熱不合理，可采用空調(diào)降溫的方式。但是設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的電氣房間，若不設(shè)置日常排風(fēng)，在《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）中則要求設(shè)置排煙系統(tǒng)，此點(diǎn)有待關(guān)注。

2.2 確定空調(diào)的具體方式

2.2.1 空調(diào)方式的選擇

根據(jù)項(xiàng)目所處地點(diǎn)的不同，通過自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)無法滿足室內(nèi)溫度要求的場(chǎng)所，需要配置空調(diào)機(jī)組用于降溫。壁掛式空調(diào)機(jī)，VRV空調(diào)機(jī)組以及單元式機(jī)組都是可行的，都具有節(jié)省空間，安裝投產(chǎn)快，可以實(shí)現(xiàn)部分容量的互為備用，又可以根據(jù)需要靈活起停等優(yōu)點(diǎn)。但是，這三種類型的空調(diào)機(jī)組均不具有補(bǔ)充新風(fēng)的能力。如果需要補(bǔ)充新風(fēng)，需要額外設(shè)置補(bǔ)風(fēng)設(shè)備。對(duì)于壁掛式空調(diào)機(jī)還具有后期維修和更換方便、不占用室內(nèi)地面空間等優(yōu)點(diǎn)。VRV變頻空調(diào)機(jī)組可以根據(jù)室內(nèi)外溫度變化來自行調(diào)節(jié)，不占用室內(nèi)地面空間，單元式空調(diào)機(jī)后期維修和更換方便等。

這三種空調(diào)類型存在優(yōu)缺點(diǎn)，通過完善設(shè)計(jì)以及加強(qiáng)運(yùn)行管理，使用這三種空調(diào)類型，也可以滿足日常使用。

壁掛式空調(diào)機(jī)和單元式空調(diào)機(jī)安裝在室內(nèi)，存在噪聲振動(dòng)較大的問題，但是由于電氣設(shè)備房間通常無人值班，所以并無大礙。而VRV空調(diào)機(jī)組的室外機(jī)是噪聲的主要來源，所以VRV空調(diào)機(jī)組較前兩者的噪聲問題就有明顯的改善。

壁掛式空調(diào)機(jī)和VRV空調(diào)機(jī)組的室內(nèi)冷凝水管，會(huì)存在漏水的情況，所以對(duì)于電氣設(shè)備房間來講，使用這類空調(diào)機(jī)增加了風(fēng)險(xiǎn)。VRV空調(diào)機(jī)組室內(nèi)冷凝水管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，漏水造成的風(fēng)險(xiǎn)比壁掛式空調(diào)大。但是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水管做些處理，仍舊可以降低空調(diào)冷凝水漏水的風(fēng)險(xiǎn)，比如設(shè)計(jì)過程中，在冷凝水管下方增加PVC托盤或者是冷凝水管的套管；嚴(yán)禁將冷凝水管與密閉雨水系統(tǒng)直接連接［1］；即使冷凝水管接入雨水檢查井也是嚴(yán)禁的［8］；施工過程中，控制冷凝水管的敷設(shè)坡度等規(guī)定；運(yùn)行過程中，定期的日常巡檢等。但是，在實(shí)際工程中，由于業(yè)主自行改動(dòng)冷凝水管道，導(dǎo)致冷凝水排水不暢或房間有較大異味的工程實(shí)例也很多。對(duì)于單元式空調(diào)機(jī)同樣存在冷凝水的問題，如果在單元式空調(diào)機(jī)的混凝土基礎(chǔ)上，做個(gè)圍堰，如果有漏水，積存的冷凝水可以通過圍堰排到室外，從而降低由于冷凝水的問題給電氣設(shè)備房間帶來的安全隱患。

VRV空調(diào)機(jī)組和帶風(fēng)管的單元式空調(diào)機(jī)可以使室內(nèi)得到比較均勻的氣流，而壁掛式空調(diào)機(jī)的氣流均勻程度無法得到保證。

壁掛式空調(diào)機(jī)，VRV空調(diào)機(jī)組和單元式空調(diào)機(jī)的安裝位置的確定，要避免直接吹向電氣設(shè)備。采用風(fēng)管式空調(diào)機(jī)組，室內(nèi)氣流更均勻；不存在冷凝水的隱患；可根據(jù)室外氣象參數(shù)的變化和室內(nèi)負(fù)荷變化實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)也可以對(duì)濕度有要求的工況；過度季節(jié)可以充分利用室外新風(fēng)，減少與避免冷熱抵消；同時(shí)機(jī)組配有粗中效過濾器，可以滿足和提高室內(nèi)空氣的清潔度；機(jī)組便于集中管理與維修，也可以有效地采取消聲和隔振措施；但是由于集中空調(diào)需要配置管路，從而使房間層高提升，增加了初投資；同樣對(duì)于電氣房間的送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)口布置也應(yīng)該避開電氣設(shè)備。

2.2.2 空調(diào)方式的確定

該項(xiàng)目電氣房間采用空調(diào)系統(tǒng)降溫時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)流程圖參見圖3。

圖3 空調(diào)流程Fig.3 Air conditioning system diagram

該項(xiàng)目電氣房間的空調(diào)冷負(fù)荷采用鴻業(yè)軟件計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 冷負(fù)荷計(jì)算Tab.1 Air-condition load calculation table

對(duì)于本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，壁掛式空調(diào)機(jī)，VRV空調(diào)機(jī)組或者單元式柜式空調(diào)機(jī)無法保證濕度的控制要求，除非額外增加一套加濕系統(tǒng)，但對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)而言，自動(dòng)調(diào)節(jié)能力以及控制精度難以保證。如果采用柜式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組是可行的，柜式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組除了具有與單元式空調(diào)機(jī)組相同的優(yōu)缺點(diǎn)外，還具有自動(dòng)的調(diào)節(jié)溫濕度功能。本項(xiàng)目如果采用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組接風(fēng)管的形式，相對(duì)于采用多臺(tái)無風(fēng)管式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組而言，機(jī)組占用室內(nèi)地面空間明顯減少。但是設(shè)備的補(bǔ)水以及冷凝水的排水問題，也是業(yè)主考慮的主要問題正常運(yùn)行時(shí)廠區(qū)內(nèi)定期巡檢，巡檢頻率較低，所以此方案存在這方面的安全隱患。

組合式空調(diào)或者屋頂式空調(diào)機(jī)在本設(shè)計(jì)中也是可行的。本項(xiàng)目企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求電氣設(shè)備房間屋頂不允許放置空調(diào)機(jī)組的外機(jī)，所以放置在室外地面的空調(diào)機(jī)組室外機(jī)更便于運(yùn)行后的集中管理與維修。當(dāng)然采用空調(diào)機(jī)組，對(duì)于電氣設(shè)備房間在設(shè)計(jì)過程中也有需要注意的問題：由于是露點(diǎn)送風(fēng)，在送風(fēng)口處容易產(chǎn)生冷凝水，對(duì)電氣設(shè)備存在潛在的安全隱患，但是在設(shè)計(jì)時(shí)要將空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)管路避開電氣設(shè)備的正上方或者采用防結(jié)露風(fēng)口，在施工過程中，風(fēng)管的安裝需要保證管路的坡度，也都可以降低隱患帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

溫濕度的控制對(duì)電氣設(shè)備房間來說關(guān)系重大，電氣設(shè)備的正常運(yùn)行才能確保全廠的安全生產(chǎn)以及生產(chǎn)效益，所以此類房間采用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)空調(diào)措施是必要的。結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)可以采用的方案進(jìn)行了比較，同時(shí)對(duì)每種方案在設(shè)計(jì)中存在的問題和可以采納的措施給予了描述，希望為今后此類房間的暖通設(shè)計(jì)提供一定的參考。

［1］羅毅.變電站電氣設(shè)備溫度監(jiān)控的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)知網(wǎng).2013

［2］王長(zhǎng)善.電氣設(shè)備故障原因簡(jiǎn)析［J］.農(nóng)村電氣化.2007

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50736-2012）［S］.

［4］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB 50053—2013）［S］.

［5］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50019—2015）［S］.

［6］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50229-2006）［S］.

［7］陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.2版，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［8］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50015—2003）［S］.

Analysis of Ventilation and Air Conditioning System for Electric Equipment Facility

Tian Xuemei
（Worley Parsons Engineering Technology Co.，Ltd （Shanghai），Shanghai 200001）

Importance of the temperature and humidity in electric equipment room was explained in this article，and the principle of determining air change number was expounded.The necessity of performing ventilation and using air conditioning in electric equipment room was then emphasized.Combined with engineering experiences and with respect to the concrete requirements for electric equipment room，the advantages and disadvantages in different ventilation and air conditioning system were analyzed.Finally the cores in the design were pointed out.

necessity； effects of temperature and humidity； scheme of ventilation and air conditioning

TU 831

A

2095-817X（2016）04-0057-004

2016-04-26

田雪梅（1978—），女，工程師，研究方向：工業(yè)暖通設(shè)計(jì)。