浅谈变配电室降温方式

浅谈变配电室降温方式

李威峰 1 ，张俊伟 2

1 ， 2 北京市建筑设计研究院有限公司，北京， 100000

摘要：变配电室是供配电系统的核心，在供配电系统中占有十分特殊的重要地位。变配电室主要功能是将高压电通过一系列的设备降压至用户所需电压并进行电能分配的电气机房。

在一栋建筑中，变配电室犹如心脏一样，为整个建筑提供动力。在实际工作中，确保变配电室的设备在合适的温度和湿度的条件下运行显得尤为重要。在变配电机房内，设备散热量大，基本无散湿量，要想保证这些设备运行状态良好，必须保证变配电室的室内温度满足设备的使用要求。为消除室内大量余热，控制室内温度，应根据项目实际情况采用适当的通风空调方案。

在实际设计中，因建筑物不同，应根据实际情况进行合理分析，在满足经济性合理性的同时选择合理的变配电室降温方式。在实际运行中，如果降温方式不合理，会造成室内温度不合适，影响配电室运行。 现就几种常用的降温方式进行以下论述。

关键词：变配电室；降温；方案

1 变配电室选择降温方案注意要点

变配电室常作为建筑的附属部分，常设在地下、地上、半地下。由于受建筑层高及建筑实际布局的影响，往往会出现使用机房面积紧张、层高不够、气流短路、室内温度偏高等各种问题。在进行变配电室通风设计时，应根据现场实际情况，充分考虑，且应避免以下问题：

1）在计算变配电室实际散热负荷时，应通过理论计算，避免实际计算与估算偏差较大；

2）在前期与建筑结构等配合方案时，应充分考虑平面布局，处理好室外送风与取风口之间的关系，避免室外气流短路，同时注意室内气流死角。在变配电室内经常会散发有毒有害气体，如气流组织设置不当，死角区域会积聚有毒有害气体。

3）有些变配电室内设置气体灭火设施，通风系统需考虑灾后排风问题，气体灭火比空气重，气灭后会积聚在地面附近，灾后排风排风口需设置距地0.30m处。

4）送风机处应设置空气过滤装置，常在进风口处设初效过滤器。

5）同时要考虑当地的特殊要求，如北京地区要求夹层单设排风机。

在充分考虑各方面影响时候，应以计算为准，避免估算指标与实际运行情况差别太大。

2 消除余热计算方法

根据《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》（2009版）《实用供热空调设计手册》，变配电室散热量计算公式如下：

1）热平衡计算 （1）

其中 ——变压器效率，一般取0.98；

——变压器负荷率，一般取0.70-0.80；

——变压器功率因数，一般取0.90-0.95；

——变压器功率（Kv·A）。

2）换气次数法

根据《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》（2009版），当资料不全难以确定变压器功率及散热量时，可采用换气次数法确定风量，一般按5~8次/h进行计算。根据《实用供热空调设计手册》推荐按10次/h换气次数。

但是在实际情况运行时，以估算指标进项估算时，常造成估算不准。如公建和住宅，在设计面积相同、层高相近的的变配电室时，采用换气次数估算时，其结果相近，但是当采用热平衡计算时，其室内散热量差别较大。

因此只有在初步设计或者当变配电室资料不全时，才会使用此方法。在实际施工图设计阶段，不建议采用此方法。

3）热平衡与换气次数对比分析

变配电室设置机械通风的目的主要是消除室内余热，使设备在合适的运行温度下运行，根据《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》（2009版），变配电室的排风温度不宜≥40℃。

通风量的计算主要是与与其本身的发热量有关，本身的发热量主要是由室内设备产生，与房间的容积无确定关系。在采用热平衡方式计算变配电室的通风量时，由于参数取值的不同，计算结果会出现一定的差异。其主要因素是变热平衡计算公式中的数值的选取，在本文实际案例计算时取值变电室发热量Q为0.0152W。在使用热平衡法计算时，因综合考虑了变压器负荷率、变压器功率因素、室内外温度等参数，相对于换气次数计算，其计算结果更接近实际需求，计算结果相对准确。

3 三种变配电室通风方式计算及对比

变配电室基本无散湿量，热湿比ε＝∞，因此在计算时，无需考虑湿负荷的影响。在变配电室中，因围护结构负荷较小，在实际计算时，常忽略不计。

计算时，根据《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》（2009版），变配电室的排风温度宜≤40℃

1）直接通风法

夏季新风不经过降温处理，设送、排风机通风。其通风量计算公式如下：

（2）

式中L——通风换气量（m³/h）；

Q——室内散热量（W）；

——室内排风设计温度（℃）；

——送风温度（℃）；

采用本方法，其优点为节能、系统较为简单，运行时只有风机耗能。主要缺点为，当室外温度较高时，其通风降温效果较差，有时无法满足室内降温的要求。当室内温度一直偏高时，会影响电气设备的工作效率及使用寿命。

2）夏季直流新风降温处理、冬季混风

采用此方法时，其运行状态在焓湿图上的表示如图所示：

图1 夏季直流新风降温处理焓湿图

其中变配电室基本无散湿量，热湿比ε＝∞。

室内温度由设计者根据相关规范及经验自己选择确定点。

空调机组基本为干工况运行，不对室外空气进行除湿，室内含湿量与室外相同，可满足室内的湿度要求并不因去湿消耗更多的制冷量，理想的空气变化过程如上图实线所示。在实际工程中，送风状态点温度与机器露点温度相近，但不相等，实际计算时，可采用机器露点加1℃来表达送风状态点。

室外通风计算温度应根据当地夏季通风室外计算温度及夏季通风室外计算相对湿度确定。其取值可参考《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012附录A。

采用直流式新风降温形式，在冬季室外温度较低时运行，需考虑盘管冻胀的风险。大型的变配电室因发热量较大，常采用这种形式，通过对新风降温处理，即消除了室内余热，有保证室内仪表设备的干燥。选择此方案时，应考虑运行能耗及初投资。

3）采用循环风降温处理加通风形式，限定通风量

当变配电室因土建条件受限时，无法直接消除室内余热时，也可以采用循环风降温处理和通风形式联合运行的方式。在变配电室分别设计送风、排风、循环风，当设备运行时，应优先采用通风形式消除室内余热。设备的计算方式应按以下方法计算：

夏季通风承担的室内余热量：

（3）

其中V1——通风量，取值采用方案二；

tn——室内温度；

tw——室外通风计算温度；

（4）

（5）

其中Q——计算余热，采用热平衡计算得

Q2——循环风机组消除的余热

V2——循环风机组风量

ts——送风状态点

采用循环风降温处理加通风形式的优点：能有效减少室外通风竖井的面积，减少送排风风道截面。在实际设计中，设置变频风机或者双速风机更能有效的降低风机的运行能耗。

4 实例

1）项目概况

本 项目位于北京市怀柔区，建筑类型为商业、办公、住宅多功能类型的综合用地。 建筑面积：198446.140㎡（其中住宅部分60846.08㎡）其中地上建筑面积：117825㎡（其中住宅部分35347.50㎡），地下建筑面积：80621.14㎡（其中住宅部分25498.58㎡）。变配电室位于地下一层（带夹层），面积300㎡，层高5.80m，变配电室布置如下图所示，根据电气提资，内部布置变配电装置功率为2000kV·A。

图2 变配电室布置图

2）通风量计算值

采用上述方法计算，计算结果如下：

3）根据现场实际情况，地下建筑面积相对紧张，无机房区域，故经方案对比后，选择方案1，实际计算通风量为12894m³/h。考虑气体灭火装置，灾后排风次数按12次/h计算，计算通风量不小于300*5.8*12=20880m³/h，因此计算通风量不小于20880m³/h，排风量等于通风量的80%。

5 变配电室设计计算中应注意问题

1）计算通风量时，应以计算为准。

2）通风量计算时采用灾后排风量进行校核，以二者之间的最大值为通风量。

3）当条件允许的情况下，首选方案一。

结束语

对于变配电室的降温方式的选择，要考虑的因素有很多，不同的项目有不同的需求，需要从实际出发，选择经济合理的方案。

参考文献：

[1] GB 50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 黄季宜，孙敏生.变配电机房通风空调节能方案选择和控制策略[J].暖通空调，2008(9).

[3] 北京市建筑设计研究院.建筑设备专业技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[4] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施[M].北京：中国计划出版社，2009.

[5] 戴婵. 浅谈变配电室的通风空调方案[J]. 建筑设计管理，2015（02）：82-84.