向正林 沈玉妹 肖益民

（1.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司 廣州 510630;2.重慶大學(xué) 重慶 400045）

0 引言

水電站主廠房通風(fēng)空調(diào)的任務(wù)主要是排除發(fā)電機(jī)、廠內(nèi)各電氣設(shè)備以及工作人員的余熱余濕，保持廠房?jī)?nèi)工作區(qū)的溫濕度及氣流速度在規(guī)范規(guī)定的允許范圍以內(nèi)。而氣流組織設(shè)計(jì)是通風(fēng)空調(diào)工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理高效的氣流組織對(duì)營(yíng)造舒適的工作環(huán)境、保證員工身心健康、提高生產(chǎn)效率等方面具有重要意義[1,2]。目前，對(duì)于水電站地下廠房氣流組織的研究，國(guó)內(nèi)外采取的研究方法主要有3 種，分別是區(qū)域模型、相似模型試驗(yàn)和CFD 數(shù)值模擬[3-6]，表1 是這3 種氣流組織研究方法的特點(diǎn)。

表1 3 種氣流組織研究方法的特點(diǎn)Table 1 Characteristics of the three airflow distribution research methods

對(duì)于研究水電站地下廠房的氣流組織，采用CFD 數(shù)值模擬方法有如下優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)建筑物的物理模型沒(méi)有限制條件，能夠模擬房間布局復(fù)雜、房間結(jié)構(gòu)不規(guī)則等建筑。②水電站地下洞室較多，區(qū)域分布較為復(fù)雜，而且各個(gè)區(qū)域之間相互關(guān)聯(lián)，在對(duì)其中一個(gè)區(qū)域模擬時(shí)，能夠?qū)肫渌嚓P(guān)聯(lián)區(qū)域的模擬結(jié)果，使得模擬結(jié)果更接近于實(shí)際情況。③CFD 模擬結(jié)果既可以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，又能采用云圖、動(dòng)畫(huà)等方式顯示，使仿真結(jié)果更加直觀、易懂。因此，本文以大萬(wàn)山島海水抽蓄電站地下主廠房為研究對(duì)象，采用CFD 數(shù)值模擬的研究方法，分析布置不同的氣流組織形式下主廠房?jī)?nèi)的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，為海水抽水蓄能電站地下廠房的氣流組織設(shè)計(jì)提供參考。

1 電站基本情況

1.1 工程概況

大萬(wàn)山島海水抽水蓄能電站是我國(guó)修建的第一座海水抽水蓄能電站，擬建于廣東省珠海市大萬(wàn)山島。該電站的裝機(jī)容量為20MW，廠房深埋于地下約30m。地下廠房分為主廠房、主變室和副廠房。其中，主廠房包括發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層。副廠房設(shè)有兩層，第一層有變頻器室、35KV 高壓開(kāi)關(guān)柜室等有配電設(shè)備的房間；第二層大多是辦公室、會(huì)議室等員工工作的房間。圖1 為大萬(wàn)山島海蓄電站地下廠房的平面圖。由于本電站整個(gè)空間較大，若將整個(gè)電站進(jìn)行模擬分析，其物理模型較大且計(jì)算復(fù)雜，此外考慮到論文篇幅的限制，本文僅對(duì)主廠房采用不同的氣流組織形式進(jìn)行模擬分析。

圖1 大萬(wàn)山島海蓄電站地下廠房的平面圖Fig.1 Layout of underground powerhouse of Dawanshan Island Seawater Pumped Storage Power Station

1.2 通風(fēng)空調(diào)方案

與常規(guī)淡水抽蓄電站相比，海水抽水蓄能電站建設(shè)在海洋附近，其周?chē)諝猸h(huán)境中鹽分含量較高，需對(duì)引入地下廠房的室外空氣進(jìn)行除鹽處理。若引入地下廠房的室外新風(fēng)量越大，所需的除鹽霧過(guò)濾器就越多，其除鹽霧費(fèi)用及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也越高。針對(duì)這一工程特點(diǎn)，且結(jié)合文獻(xiàn)[7]分析，適用于海水抽水蓄能電站地下廠房的通風(fēng)空調(diào)方案主要有兩種，一種是直流式加集中制冷的方案，另一種是小新風(fēng)加局部制冷的方案，其通風(fēng)流程圖如圖2 所示。需要注意的是，在直流式方案中，主廠房采用的是多層串聯(lián)的氣流組織形式，即發(fā)電機(jī)層的排風(fēng)是水輪機(jī)層的送風(fēng)；在小新風(fēng)方案中，發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層的排風(fēng)各自排至室外。

圖2 各方案的通風(fēng)流程圖Fig.2 Ventilation flow chart of each scheme

1.3 氣流組織設(shè)計(jì)

在常規(guī)淡水抽蓄電站地下廠房的氣流組織中，通常采用的是廠房拱頂設(shè)置風(fēng)口下送和廠房腰部水平噴射送風(fēng)這兩種送風(fēng)方式[8-10]，因此本文將采用這兩種送風(fēng)方式作為直流式方案的模擬工況，模擬分析這兩種氣流組織對(duì)大萬(wàn)山島海蓄電站主廠房的適用性。其中，在研究送風(fēng)方式對(duì)氣流組織的影響時(shí)，應(yīng)保證送風(fēng)量不變，風(fēng)口均設(shè)置圓形風(fēng)口，且均勻布置。而對(duì)于小新風(fēng)方案，其氣流組織布置為：新風(fēng)從發(fā)電機(jī)層拱頂送入；室內(nèi)設(shè)備散熱量較大，室內(nèi)余熱余濕由房間的空調(diào)來(lái)承擔(dān)，局部空調(diào)設(shè)備布置在各散熱設(shè)備的附近。本文對(duì)大萬(wàn)山島海蓄電站主廠房的氣流組織模擬工況如表2 所示。

表2 模擬工況的參數(shù)設(shè)置Table 2 Parameter Settings of simulated working conditions

2 CFD 數(shù)值模擬設(shè)置要點(diǎn)

利用CFD 軟件對(duì)水電站地下廠房氣流組織進(jìn)行研究，對(duì)于確保通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣和地下廠房氣流分布的合理都具有重要的指導(dǎo)意義。在CFD 軟件使用的過(guò)程中，正確、合理地設(shè)定參數(shù)對(duì)保證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性是十分重要的。

2.1 控制方程

CFD 是在控制方程下來(lái)模擬流體的流動(dòng)，其中控制方程主要是指質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程以及能量守恒方程。

（1）質(zhì)量守恒方程

質(zhì)量守恒定律可以描述為：在單位時(shí)間內(nèi)，流體微元體中質(zhì)量的增加等于相同時(shí)間段內(nèi)流入該微元體的凈質(zhì)量，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量守恒方程見(jiàn)公式（1）。

式中：ρ為流體密度，kg/m3；t為時(shí)間，s；u、v、w是x、y、z方向上的速度分量，m/s。

（2）動(dòng)量守恒方程

動(dòng)量守恒定律可以描述為：在微元體中，流體的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率等于在該微元體上的外力之和，推導(dǎo)出x、y、z這3 個(gè)方向上的動(dòng)量守恒方程見(jiàn)公式（2）。

（3）能量守恒方程

能量守恒定律可以描述為：在微元體中，能量的增加率等于進(jìn)入微元體的凈熱量加上體力與面力對(duì)微元體所做的功，所對(duì)應(yīng)的能量守恒方程見(jiàn)公式（3）。

式中：T為溫度，K；k為流體的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；ST為粘性耗散項(xiàng)。

（4）通用控制方程

除了上述的3 個(gè)控制方程外，在研究流體時(shí)還可以運(yùn)用一些通用控制方程，其核心思想就是在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)物理量的守恒性質(zhì)，可用公式（4）表達(dá)。

式中：φ為通用變量，可以代表速度、溫度等求解變量；Γ 為廣義擴(kuò)散系數(shù)；S為廣義源項(xiàng)。

表3 通用控制方程中各符號(hào)表示的具體值Table 3 The value of the signs in the general controlling equations

2.2 物理建模

采用CFD 進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，需要根據(jù)水電站地下廠房的實(shí)際尺寸進(jìn)行物理建模?？紤]到水電廠地下廠房空間較大、內(nèi)部設(shè)備繁多且復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)其建模需要作一定的簡(jiǎn)化處理[11]：①考慮到發(fā)電機(jī)層的尺寸較大，可以將其拱形屋頂設(shè)置為平屋頂；②對(duì)于地下廠房?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)尺寸比較復(fù)雜的裝置或設(shè)備，如發(fā)電機(jī)組、變壓器等等，按照等外表面積的原理，將這些外形較為復(fù)雜的散熱源簡(jiǎn)化成為長(zhǎng)方體或者圓柱體；③將地下廠房各區(qū)域照明設(shè)備的散熱負(fù)荷轉(zhuǎn)化為各區(qū)域頂板均勻散熱的面熱源；④對(duì)廠房?jī)?nèi)的樓梯處理：將樓梯口設(shè)置為自由開(kāi)口，開(kāi)口尺寸為設(shè)計(jì)幾何尺寸，不用去考慮實(shí)際的樓梯階數(shù)。圖3 為大萬(wàn)山島海水抽蓄電站主廠房的物理模型。

圖3 主廠房的物理模型Fig.3 Physical model of the main plant

2.3 網(wǎng)格劃分

CFD 數(shù)值模擬是根據(jù)有限個(gè)離散節(jié)點(diǎn)近似形成連續(xù)區(qū)域來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，也就是說(shuō)劃分的區(qū)域網(wǎng)格越密，就越接近實(shí)際情況。但是，由于水電站地下廠房的模型較大，網(wǎng)格數(shù)量過(guò)多會(huì)影響模擬計(jì)算的速度，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法計(jì)算的問(wèn)題；而如果網(wǎng)格數(shù)量太少，就意味著采用的是大網(wǎng)格，這會(huì)使得在風(fēng)口、設(shè)備等區(qū)域無(wú)法真實(shí)地反映實(shí)際的模型形狀，造成計(jì)算誤差。在本次模擬過(guò)程中，由于主廠房規(guī)模較大、室內(nèi)設(shè)備較多，并考慮到UDF 程序占用內(nèi)存大小等因素，因此主廠房采用非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格。對(duì)于大的空間區(qū)域采用大網(wǎng)格；在送風(fēng)口、排風(fēng)口、發(fā)熱設(shè)備、吊物孔等小尺寸的區(qū)域采用小網(wǎng)格，大網(wǎng)格與小網(wǎng)格在整個(gè)空間上相互耦合。

圖4 主廠房網(wǎng)格劃分Fig.4 Grid division of main workshop

2.4 數(shù)學(xué)模型選擇

在CFD 軟件中共有5 種輻射模型可供選擇，分別是：DTRM 輻射模型、P-1 輻射模型、Rossland輻射模型、S2S 輻射模型以及DO 輻射模型。對(duì)于水電站而言，地下廠房中的流體介質(zhì)是空氣，它的主要成分是對(duì)稱(chēng)型的雙原子氣體，例如氮?dú)夂脱鯕猓鼈兗炔晃蛰椛淠?，也不發(fā)射輻射能，因此可認(rèn)為空氣的光學(xué)厚度為零。而對(duì)于光學(xué)薄介質(zhì)，在上述的5 種輻射模型中，采用DO 模型和DTRM模型取得的效果更好[12]。但是因?yàn)镈TRM 模型不能用于混合網(wǎng)格，所以本次數(shù)值模擬中采用的輻射模型是DO 模型。

對(duì)于湍流模型，目前應(yīng)用最為廣泛的是標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型。標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型不僅計(jì)算量比直接模擬方法要小，而且它在工程實(shí)踐中也得到了良好的應(yīng)用。文獻(xiàn)[12]根據(jù)重正化群理論，推導(dǎo)了一種改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，即RNGk-ε模型，該模型考慮了平均流動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)和旋流流動(dòng)情況，可以在高應(yīng)變率的情況下自動(dòng)限制湍流粘性，提高了快應(yīng)變流動(dòng)的計(jì)算精度。改進(jìn)后的RNGk-ε模型，相比于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，RNGk-ε模型更適合于高大空間和通風(fēng)路徑較復(fù)雜的水電站，故在本次水電站地下廠房CFD數(shù)值模擬中的湍流模型選用RNGk-ε模型。

2.5 邊界條件設(shè)置

文獻(xiàn)[12]、文獻(xiàn)[13]、文獻(xiàn)[14]分別對(duì)白鶴灘水電站、西龍池水電站、仙游抽水蓄能電站地下廠房進(jìn)行了CFD 數(shù)值模擬，并將其結(jié)果與相似模型的數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，都驗(yàn)證了CFD 數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。分析這些地下廠房氣流組織數(shù)值模擬的設(shè)置，可以發(fā)現(xiàn)邊界條件的設(shè)置大致相同，因此地下廠房氣流組織數(shù)值模擬中的邊界條件的設(shè)置為：送風(fēng)口設(shè)置為velocity-inlet；各區(qū)域的循環(huán)風(fēng)口設(shè)置為velocity-inlet，從發(fā)電機(jī)層排入至其他區(qū)域的風(fēng)口也設(shè)置為velocity-inlet，不過(guò)此時(shí)需要將速度設(shè)置為負(fù)值；樓梯通道、吊物孔的邊界條件設(shè)置為interior；發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)柜等散熱設(shè)備的邊界條件設(shè)置為無(wú)滑移的wall 邊界；墻面、地面、屋頂?shù)倪吔鐥l件也設(shè)置為無(wú)滑移的wall 邊界。其中，由于變壓器、開(kāi)關(guān)柜等散熱設(shè)備散熱量較為恒定，則設(shè)定為第二類(lèi)邊界條件，即定熱流密度，按照單位面積散熱量確定，而對(duì)于墻面、地面、屋頂，本電站屬于深埋式建筑，巖體對(duì)室內(nèi)環(huán)境的吸熱作用是有利因素，并在負(fù)荷計(jì)算中作為富裕量不計(jì)入，故考慮為絕熱壁面。

對(duì)于模型材料邊界條件的設(shè)置按照設(shè)計(jì)院給的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，需要注意的是：在CFD軟件設(shè)置中，可以將空氣設(shè)置為實(shí)際氣體。但是，如果將空氣設(shè)置為實(shí)際氣體，那么控制方程中的密度就成了未知量，這增加了計(jì)算時(shí)間和收斂的難度。根據(jù)以前實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)，高大空間中的空氣溫度變化較小，即密度變化較小。因此，可以認(rèn)為高大空間內(nèi)的空氣流動(dòng)符合Boussinesq 假設(shè)。設(shè)置為Boussinesq 假設(shè)，不僅降低了收斂的難度、縮短了計(jì)算的時(shí)間，而且保持了空氣的流動(dòng)特性。所以，在本次模擬過(guò)程中，將空氣都設(shè)置為符合Boussinesq 假設(shè)。

灰體的輻射能力與固體材料的屬性密切相關(guān)，不同固體材料具有不同吸收率和表面粗糙度；表面粗糙度決定了物體在輻射過(guò)程中漫反射和鏡面反射所占的比例。因此，設(shè)置地下廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面為拉毛水泥墻面，吸收率為0.65；發(fā)熱設(shè)備表面為鍍鋅薄鋼板，吸收率為0.89；而且，所有參加輻射換熱的物體表面都足夠粗糙（都為漫射表面），所有入射的輻射射線沒(méi)有固定的反射角，而是均勻地發(fā)射到各個(gè)方向。

3 氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)

CFD 模擬結(jié)果不僅能直觀地顯示出各截面的溫度、速度云圖，而且還能在不同位置得到較為精確的溫度、速度。在氣流組織設(shè)計(jì)過(guò)程中，溫度和速度是兩個(gè)比較重要的參數(shù)，想要明確地下廠房?jī)?nèi)工作區(qū)域溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)的分布情況，需對(duì)廠房?jī)?nèi)工作區(qū)域進(jìn)行合理的布置測(cè)點(diǎn)，以便于評(píng)價(jià)廠房?jī)?nèi)的氣流組織。在布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，盡量將同側(cè)同層測(cè)點(diǎn)布置在同一軸線上，測(cè)點(diǎn)位置盡量避開(kāi)熱源的影響，將工作區(qū)的測(cè)點(diǎn)布置在離地面1.5m 處。從CFD模擬結(jié)果中導(dǎo)出各布置測(cè)點(diǎn)的溫度、速度，并采用相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)氣流組織性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，評(píng)價(jià)空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的性能指標(biāo)主要有：不均勻系數(shù)、空氣分布特性指標(biāo)和能量利用系數(shù)[11,13]。

3.1 不均勻系數(shù)

不均勻系數(shù)是用來(lái)描述工作區(qū)的溫度、速度的均勻程度。不均勻系數(shù)越小，表示室內(nèi)的氣流分布越均勻。其計(jì)算方法是在工作區(qū)取n個(gè)測(cè)點(diǎn)，求出溫度均值、速度均值，再根據(jù)式（5）、式（6）分別求其均方根偏差σt、σu，然后利用式（7）、式（8）計(jì)算得到溫度不均勻系數(shù)kt、速度不均勻系數(shù)ku。

在本地區(qū)開(kāi)展地質(zhì)遺跡考察活動(dòng)，不僅能夠提高地理教師的課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施能力，同時(shí)還加深學(xué)生對(duì)斷層、褶皺、“地形倒置”現(xiàn)象、內(nèi)外力作用等相關(guān)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、綜合思維以及地理實(shí)踐力，提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)家鄉(xiāng)的健康情感均具有重要作用.

3.2 空氣分布特性指標(biāo)

空氣分布特性指標(biāo)ADPI是用來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)氣流組織性能的，它綜合考慮了溫度、氣流速度對(duì)人體舒適度的影響。空氣分布特性指標(biāo)ADPI是基于有效溫度差來(lái)定義的，有效溫度差ΔET與室內(nèi)氣流速度的關(guān)系可通過(guò)公式（9）表達(dá)。ADPI值越大，工作區(qū)感到舒適的人員就越多，通常ADPI大于80%，可認(rèn)為室內(nèi)的氣流組織是較好的[15]。

式中：ΔET為有效溫度差，℃；ti為室內(nèi)工作區(qū)某測(cè)點(diǎn)的溫度，℃；tn為設(shè)計(jì)的室內(nèi)溫度，℃；vi為室內(nèi)工作區(qū)某測(cè)點(diǎn)的氣流速度，m/s。

當(dāng)有效溫度差ΔET在-1.7～1.1℃范圍內(nèi)時(shí)，多數(shù)人是感覺(jué)到舒適的。所以，將ADPI定義為：

3.3 能量利用系數(shù)

能量利用系數(shù)η是用來(lái)評(píng)價(jià)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能量利用效率的一個(gè)指標(biāo)，其計(jì)算方法見(jiàn)公式（11）。由公式（11）可知：當(dāng)能量利用系數(shù)η大于1 時(shí)，表明房間的排風(fēng)溫度大于送風(fēng)溫度，說(shuō)明送入房間的氣流吸收了室內(nèi)的余熱，其系統(tǒng)能量被有效利用，經(jīng)濟(jì)性較好；當(dāng)能量利用系數(shù)η小于1 時(shí)，表明排風(fēng)溫度小于送風(fēng)溫度，說(shuō)明送入房間的冷量并沒(méi)有被充分利用，這可能是因?yàn)闅饬鹘M織設(shè)計(jì)不合理，造成室內(nèi)氣流出現(xiàn)短路，無(wú)法充分發(fā)揮送入空氣的除熱作用，其系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較差。

式中：te為排風(fēng)溫度，℃；tn為工作區(qū)空氣平均溫度，℃；t0為送風(fēng)溫度，℃。

4 模擬結(jié)果分析

在對(duì)大萬(wàn)山島海水抽水蓄能電站地下廠房進(jìn)行建立物理模型、劃分網(wǎng)格、設(shè)置邊界條件后，模擬計(jì)算了電站主廠房采用不同的氣流組織時(shí)室內(nèi)工作區(qū)域的溫度、氣流速度，并采用溫度不均勻系數(shù)、速度不均勻系數(shù)、能量利用系數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)主廠房的氣流組織進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1 模擬結(jié)果

采用CFD 對(duì)上述的3 種模擬工況進(jìn)行了計(jì)算，并采用云圖顯示了發(fā)電機(jī)層和水輪機(jī)層工作區(qū)域截面的溫度云圖、氣流速度云圖，如圖5～圖7 所示。

圖5 工況1 主廠房工作區(qū)溫度和速度分布Fig.5 Temperature and velocity distribution in working area of main workshop under working condition 1

圖6 工況2 主廠房工作區(qū)溫度和速度分布Fig.6 Temperature and velocity distribution in working area of main workshop under working condition 2

圖7 工況3 主廠房工作區(qū)溫度和速度分布Fig.7 Temperature and velocity distribution in working area of main workshop under working condition 3

4.2 結(jié)果分析

為了更準(zhǔn)確地分析大萬(wàn)山島海水抽水蓄能電站主廠房工作區(qū)的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)，對(duì)廠房?jī)?nèi)的氣流組織進(jìn)行評(píng)價(jià)，需對(duì)各區(qū)域工作區(qū)進(jìn)行合理地布置測(cè)點(diǎn)。在布置測(cè)點(diǎn)的過(guò)程中，應(yīng)注意測(cè)點(diǎn)不能布置在散熱設(shè)備上，工作區(qū)的測(cè)點(diǎn)布置在距離地面1.5m 處的斷面。主廠房?jī)?nèi)各測(cè)點(diǎn)的具體布置如圖8所示。

圖8 主廠房工作區(qū)域測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.8 Layout of measuring points in the working area of the main workshop

根據(jù)CFD 數(shù)值模擬的結(jié)果，采用不均勻系數(shù)、能量利用系數(shù)以及ADPI對(duì)大萬(wàn)山島海水抽水蓄能電站主廠房不同工況下的氣流組織進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果如表4 所示。

表4 不同氣流組織下主廠房室內(nèi)的氣流參數(shù)Table 4 Air flow parameters in the main workshop with different air distribution

由圖5～圖7、表4 可知，3 種模擬工況下發(fā)電機(jī)層工作區(qū)的平均溫度和平均速度能夠滿足房間設(shè)計(jì)要求（室內(nèi)溫度＜30℃、氣流速度在0.2～0.8m/s之間）。但是主廠房發(fā)電機(jī)層工作區(qū)溫度場(chǎng)分布并不嚴(yán)格均勻，這是因?yàn)榉块g右邊部分為安裝間區(qū)域，散熱設(shè)備少，溫度相對(duì)偏低，而靠近發(fā)電機(jī)組的左邊部分溫度相對(duì)偏高。此外，在雙側(cè)送風(fēng)的模擬工況中，主廠房發(fā)電機(jī)層工作區(qū)截面各處的溫度基本在27℃，滿足≤30℃的設(shè)計(jì)要求；但采用頂部送風(fēng)時(shí)，發(fā)電機(jī)層風(fēng)口正下方出現(xiàn)局部過(guò)冷的現(xiàn)象，這是因?yàn)橄募纠淇諝獬两?，頂部風(fēng)口速度衰減過(guò)慢而風(fēng)口送風(fēng)風(fēng)速過(guò)大引起的。相較于雙側(cè)送風(fēng)，采用頂部送風(fēng)發(fā)電機(jī)層的溫度不均勻系數(shù)和速度不均勻系數(shù)更小，而送風(fēng)方式對(duì)水輪機(jī)層的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)影響都不大，這是因?yàn)樗啓C(jī)層的送風(fēng)來(lái)自于發(fā)電機(jī)層的排風(fēng)，通過(guò)樓梯口和吊物孔送入的，其位置和尺寸是固定的。

水輪機(jī)層工作區(qū)的溫度基本在28℃，滿足室內(nèi)溫度小于30℃的設(shè)計(jì)要求；水輪機(jī)層工作區(qū)截面處的風(fēng)速均在0.8m/s 以下，滿足《規(guī)范》的0.8m/s的風(fēng)速上限要求。在采用小新風(fēng)方案下的氣流組織時(shí)，發(fā)電機(jī)層工作區(qū)的平均速度也滿足設(shè)計(jì)要求，但水輪機(jī)層工作區(qū)的平均速度沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的下限值0.2m/s，這是因?yàn)樗啓C(jī)層的負(fù)荷較小，局部空調(diào)布置發(fā)熱設(shè)備附近，而發(fā)熱設(shè)備布置集中，且水輪機(jī)層的空間較大，這就造成了除設(shè)備附近外的其他區(qū)域氣流未受到擾動(dòng)，使得室內(nèi)空氣速度較小。

從表4 還可以看出，3 種模擬工況下主廠房氣流組織的能量利用系數(shù)均大于1，說(shuō)明其系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較好。而小新風(fēng)方案對(duì)應(yīng)的ADPI值是最大的，說(shuō)明采用小新風(fēng)方案對(duì)應(yīng)的氣流組織形式使得室內(nèi)工作區(qū)感到舒適的人員最多。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）大萬(wàn)山島海水抽蓄電站主廠房采用直流式加集中制冷的通風(fēng)空調(diào)方案時(shí)，發(fā)電機(jī)層的送風(fēng)為拱頂送風(fēng)或雙側(cè)送風(fēng)，其室內(nèi)工作區(qū)域的溫度和氣流速度都能滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。相較于雙側(cè)送風(fēng)，采用頂部送風(fēng)發(fā)電機(jī)層的溫度、速度不均勻系數(shù)更小，水輪機(jī)層的不均勻系數(shù)相差不大。當(dāng)采用頂部送風(fēng)時(shí)，發(fā)電機(jī)層風(fēng)口正下方出現(xiàn)局部過(guò)冷的現(xiàn)象，這是因?yàn)槠滹L(fēng)口是圓形噴口，夏季冷空氣沉降，噴口往下直吹、氣流速度衰減過(guò)慢引起的，在今后的設(shè)計(jì)中可以考慮將其風(fēng)口設(shè)置為可調(diào)型旋流風(fēng)口，根據(jù)送風(fēng)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以得到更均勻的氣流組織。

（2）大萬(wàn)山島海水抽蓄電站主廠房采用小新風(fēng)方案下的氣流組織，發(fā)電機(jī)層和水輪機(jī)層工作區(qū)的平均溫度均滿足設(shè)計(jì)要求。但水輪機(jī)層工作區(qū)的平均速度小于0.2m/s，其原因在于水輪機(jī)層的空間較大且發(fā)熱設(shè)備布置較集中，而局部空調(diào)僅設(shè)在發(fā)熱設(shè)備附近，因此除發(fā)熱設(shè)備附近外的其他區(qū)域氣流未受到擾動(dòng)，因而室內(nèi)空氣的平均速度較小，此時(shí)可考慮在室內(nèi)增設(shè)風(fēng)機(jī)來(lái)加強(qiáng)室內(nèi)氣流的循環(huán)。

（3）在3 種模擬工況下，主廠房氣流組織的能量利用系數(shù)均大于1，說(shuō)明其系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。其中，小新風(fēng)方案對(duì)應(yīng)的空氣分布特性指標(biāo)值最大，說(shuō)明該方案對(duì)應(yīng)的氣流組織形式使室內(nèi)工作區(qū)感到舒適的人員最多。