長江三峽左岸電站通風空調系統(tǒng)設計

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　1、概述

　　三峽工程是我國最大的跨世紀工程，三峽電站是連接華中、華東電網(wǎng)及對川東地區(qū)供電的關鍵性電站。搞好三峽電站廠房的通風、空調設計，對于保證發(fā)電機組的安全運行，改善運行人員的身心健康起著重要的作用。

　　左岸電站廠房的通風、空調系統(tǒng)分別在1992年和1994年進行了初步設計和單項工程技術設計，1996年9月，中國長江三峽開發(fā)總公司正式行文我委，將廠房改為封閉式廠房。針對這一改變，原來的空調方案要作較大的修改，1998年8月，我委提出了《長江三峽水利樞紐電站廠房通風、空調專題報告》，在該報告中對原來的設計方案作了以下較大的修改：

　?、偬岣吡藦S內空氣環(huán)境的設計標準。三峽電站舉世聞名，又濱臨著名的三峽風景區(qū)，建成后必然成為中外旅游參觀的熱點。所以，廠內空氣環(huán)境的設計宜采用較高標準進行；

　?、谥鲝S房發(fā)電層的送回風方式由原來的上游送、下游排的“直流式”改為現(xiàn)在的上、下游對送，中間搭接的分層空調送風方式；

　?、塾捎谛乱淮娮佑嬎銠C設備對環(huán)境溫濕度的要求不太嚴格，所以對中控室、電算室等房間采用了一般的舒適性空氣調節(jié)設計標準；

　?、芸紤]到整個廠房的建設周期很長，機電設備要分期投入使用的特點，特別是布置在廠內的勵磁變壓器室、單元控制室等部位，是機組發(fā)電的關鍵部位，設備發(fā)熱量大，對環(huán)境溫濕度要求高，在這些部位設置了能同期投入運行的2號中央空調系統(tǒng)，并設置了能遠程監(jiān)控的感溫探頭；

　?、萦捎趪覍ο赖囊笤絹碓絿栏?，根據(jù)新的規(guī)范，對全廠所有需要防、排煙的部位，均設置了機械防、排煙系統(tǒng)或自然排煙系統(tǒng)；

　　⑥空調主機取消了原來的水冷式冷水機組，改用先進的電腦全自動控制風冷式冷水機組，省去了冷卻塔和冷卻水管路，簡化了系統(tǒng)；

　?、呷珡S通風、空調系統(tǒng)采用計算機監(jiān)控，按無人值班，少人值守的原則，所有通風、空調設備的運行均能遠程觀測、啟、停。

　　專題設計報告于1998年10月、1999年12月由三峽總公司技委會、機電工程部分別在北京和宜昌三峽總公司大樓組織有關專家進行了審查并獲得通過。主廠房發(fā)電機層的分層空調設計方案經(jīng)重慶建筑大學進行熱態(tài)模型模擬實驗，證明設計是先進的，與全室空調相比，可以節(jié)省冷量約30%以上。以后施工圖階段的設計工作均是按照專題報告的設計內容、模型實驗的結論及專家審查意見執(zhí)行的。

　　2、設計原則和基本參數(shù)的選擇

　　2.1 設計原則

　　在總結以往水電站建設暖通設計的經(jīng)驗基礎上，結合三峽工程的實際情況，從改善三峽電站工作環(huán)境，確保設備的安全運行，提高人員的工作效率，電站廠房通風、空調的設計遵循以下設計原則：

　?、僦蛋嗳藛T短期巡邏，內設一般機械、儀表的房間，如主廠房水輪機層，下游副廠房各層等，采用機械通風（加輔助冷源）的方案；

　?、谥鲝S房發(fā)電機層采用分層空調，以節(jié)約冷量；

　?、壑蛋嗳藛T經(jīng)常工作以及內有對環(huán)境要求較高的機電設備房間，如中控室、單元控制室、勵磁變壓器室、通訊室、辦公室等，采用一般舒適性空調方案；

　?、苡蛶臁IS室、蓄電池室、氣體滅火器瓶存放室等特殊部位，采用單獨排風系統(tǒng)。

　　2.2 室外空氣計算參數(shù)選擇

　　三斗坪壩區(qū)位于宜昌和巴東之間，其河谷地形也介于二者之間，參照宜昌和巴東二地的氣象參數(shù)統(tǒng)計資料，確定壩區(qū)的各項室外空氣計算參數(shù)，作為三峽電站通風、空調的設計條件，如表－1所示。

　　表－1 壩區(qū)室外空氣計算參數(shù)

序號　 名 稱　 單 位　 數(shù) 值　 1　 年平均空氣溫度　 ℃　 17.3　 2　 夏季空調室外計算干球溫度　 ℃　 35.9　 3　 夏季空調室外計算濕球溫度　 ℃　 27.9　 4　 夏季空調室外計算日平均溫度　 ℃　 32　 5　 夏季通風室外計算溫度　 ℃　 33　 6　 夏季通風室外計算相對濕度　 %　 59　 7　 夏季室外計算大氣壓力　 hPa　 987.9　 8　 冬季空調室外計算干球溫度　 ℃　 -2　 9　 冬季空調室外計算相對濕度　 %　 70　 10　 冬季采暖室外計算溫度　 ℃　 1　 11　 冬季室外計算大氣壓力　 hPa　 1007.9　

　　2.3 室內空氣設計參數(shù)選擇

　　按照廠房各部位的功能，工作場所的重要性及工作人員、機電設備的運行需要，依據(jù)國家有關規(guī)范，考慮到三峽電站的特殊性，確定廠房各部位的室內空氣設計參數(shù)如表－2.

　　表－2 室內空氣設計參數(shù)

序號　 部 位　 夏 季　 冬 季　 溫度℃　 相對濕度%　 溫度℃　 相對濕度%　 1　 主廠房發(fā)電機層　 ≤28　 ≤70　 ≥12　 ≤70　 2　 水輪機層及下游副廠房各層　 ≤28　 ≤75　 ≥12　 ≤70　 3　 上游副廠房各層　 ≤30　 —　 ≥12　 —　 4　 變壓器室、母線室、電抗器室、GIS室　 ≤35　 —　 ≥12　 —　 5　 電算室、中控室、通訊室、單元控制室、其它房間（辦公室）等　 ≤27　 40～60　 16～20　 40～60　

　　3、負荷計算經(jīng)計算

　　全廠通風、空調總熱負荷約為753.16×104kcal/h，總余濕量約為355.0kg/h.見表－3.

　　表－3 左岸電站廠房通風、空調熱、濕負荷表

序號　 部 位　 熱負荷
（×10⁴kcal/h）　 余濕量
（356.2kg/h）　 1　 67.00m層主廠房水輪機層　 24.59　 20.0　 2　 67.00m層上游副廠房（勵磁變壓器）　 84.28　 　 3　 75.30m層上游副廠房　 74.56　 　 4　 93.60m層上副GIS室　 129.88　 　 5　 75.30m層安Ⅱ下副機修間　 19.75　 8.0　 6　 75.30m層主廠房發(fā)電機層　 304.1　 12.0　 7　 82.00m層安Ⅱ上副中控室　 4.75　 1.2　 8　 82.00m層安Ⅱ上副電算室、輔助盤室　 3.67　 1.2　 9　 82.00m層安Ⅱ上副交接班室、大廳　 5.59　 2.4　 10　 89.25m層安Ⅱ上游副廠房　 12.28　 12.0　 11　 87.80m層安Ⅲ上游副廠房　 9.83　 12.0　 12　 93.60m層安Ⅱ上副至大壩110.4m層觀光扶梯　 12.6　 4.0　 13　 75.30m層上副單元控制室　 61.18　 6.0　 14　 82.00m層安Ⅲ上副保護盤室　 6.1　 1.2　 15　 67.00m層下游副廠房　 　 125.0　 16　 61.24m層及以下各層下游副廠房、水車室　 　 150.0　 17　 合計　 753.16　 355.0　

　　4、設計方案全廠設有3個中央空調系統(tǒng)、1個主廠房水輪機層及下游副廠房各層通風空調系統(tǒng)、3個單獨空調系統(tǒng)、9個單獨排風系統(tǒng)和4個防、排煙系統(tǒng)以及廠內除濕系統(tǒng)。

　　4.1 中央空調系統(tǒng)

　　4.1.1 1號中央空調系統(tǒng)

　　主要負責對主廠房發(fā)電機層、上、下游副廠房75.30m層等部位進行空調，兼顧向水輪機層上游側的柜式風機盤管機組提供冷源以及向上游副廠房75.30m層的單元控制室、67.00m層勵磁變壓器室少量送冷風。

　　本系統(tǒng)的冷源分別設在上游廠壩平臺和安Ⅲ段水輪機層。其中上游廠壩平臺布置6組模塊式風冷冷水機組，負責生產(chǎn)和供應本系統(tǒng)空調設備所需的冷凍水，還兼顧向布置在主廠房水輪機層上游墻處的立柜式風機盤管機組供應冷凍水。冷凍水供、回水水池和水泵房設在安Ⅲ段主廠房水輪機層，水泵房內設有管道離心式水泵14臺。

　　在上游副廠房82.00m層的3號、5號、9號、13號機組段、下游副廠房75.30m層的1號、4號、7號、11號機組段各設有1個空調機房，每個空調機房內布置1組組合式空氣處理機組，每組組合式空氣處理機組均由“新風回風混合初效過濾段”、“表冷段”、“風機段”、“均流段”、“中效過濾段”、“消聲段”、“送風段”共7個功能段組成。上述8組組合式空氣處理機組所需的冷凍水由安Ⅲ段水泵房水泵從冷凍水供水池抽取，然后通過管道供給，回水通過管道直接回到安Ⅲ段冷凍水回水池。組合式空氣處理機組對主廠房發(fā)電機層的回風和新風進行處理后，通過上、下游副廠房75.30m層頂部縱貫全廠的空調送、回風道向主廠房發(fā)電機層送風和回風。

　　另外，在上游副廠房75.30m層每個機組段發(fā)電機制動開關室上游左側，布置有一個送風豎井，送風豎井上部接上游側頂部送風道，左側開送風口向單元控制室送冷風；下部在67.00m層頂部安裝送風口，向下面勵磁變壓器送冷風。

　　1號中央空調系統(tǒng)的新風源是廊道風，通過安Ⅲ段、14號機組段2條引風廊道從大壩廊道引入，在下游75.30m層4個組合式空氣處理機房內與回風混合，經(jīng)組合式空氣處理機組處理后送入廠房。

　　4.1.2 2號中央空調系統(tǒng)

　　主要負責對上游副廠房75.30m層的單元控制室、7號機組段的電梯機房、67.00m層勵磁變壓器室以及安Ⅲ段82.00m層保護盤室、載波機室、安Ⅲ段及7號機組段87.80m層上游副廠房、安Ⅱ段82.00m層大廳、交接班室、安Ⅱ段及1號機組段89.25m層上游副廠房等部位進行空調。

　　本系統(tǒng)的冷源是5臺風冷熱泵式冷（熱）水機組，其中4臺布置在安Ⅱ段左端頭的上游副廠房屋頂，1臺布置在14號機組段右端頭的上游副廠房屋頂。每臺冷（熱）水機組配帶2臺循環(huán)水泵（1用1備），負責供應上述各部位空調設備所需的冷（熱）水。

　　單元控制室、勵磁變壓器室、層保護盤室、電梯機房的末端空調設備是吊頂式或立柜式風機盤管機組，布置在上述各部位的空調房內處理室內空氣，這些立柜式風機盤管機組對其所在部位的室內空氣進行處理后，再送入室內，消除室內冷（熱）負荷。

　　1號機組段上游副廠房89.25m層和安Ⅲ段87.80m層上游副廠房各設有一個空調機房，每個空調機房內布置2臺立柜式風機盤管機組，通過風管、風道對副廠房各個房進行空調送風和回風。

　　安Ⅱ段上游副廠房82.00m層的交接班室、大廳和安Ⅲ段上游副廠房82.00m層的載波機室布置臥式暗裝風機盤管，處理室內空氣。

　　4.1.2 安Ⅰ段上副擴建中央空調系統(tǒng)

　　主要負責對安Ⅰ段上游副廠房擴建部分進行空調。

　　本系統(tǒng)的冷源是1臺風冷熱泵式冷（熱）水機組，布置在安Ⅰ段擴建的上游副廠房屋頂，冷（熱）水機組配帶2臺變頻循環(huán)水泵（1用1備），負責供應安Ⅰ段上副擴建各層空調設備所需的冷（熱）水。

　　三、四、五層在每一層走廊左側端頭附近吊頂內各布置一臺吊頂式風機盤管機組，通過風管向每層的各個房間送、回風，新風通過新風管從左側墻外吸取。

　　一層保衛(wèi)值班室、二層工作間布置臥式暗裝風機盤管，就近處理室內空氣。

　　一層配電房設二臺軸流風機進行通風換氣，發(fā)生火災時可進行排煙。軸流風機布置在右側磚墻上部。

　　4.2 主廠房水輪機層及下游副廠房各層通風空調系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)主要負責對主廠房水輪機層、下游副廠房各層進行通風、空調。

　　在主廠房水輪機層靠上游墻處，每個機組段布置2臺立柜式明裝風機盤管機組，共28臺，冷凍水由1中央空調系統(tǒng)供給，負責對主廠房水輪機層的空氣進行降溫去濕處理。

　　在上游副廠房67.00m層的1號、6號、7號、11號機組段各設有1個送風機房，每個送風機房內設有1個引風室，1個風機室。引風室與風機室之間用初效平板式空氣過濾器（整面墻布設）分隔。且通過1條引風廊道從大壩廊道引風，出風口處設置防火閥；風機室內布置1臺離心式送風機。

　　廊道風在送風機的抽吸作用下，經(jīng)引風廊道進入到引風室，再經(jīng)空氣過濾器過濾后，進入到送風機房，由送風機送入到上游側縱貫全廠的送風道，在送風道里，每個機組段通過1根風管向44.00m層交通廊道少量送風，其余絕大部份空氣均通過每個機組段4根送風管送往主廠房水輪機層。送風氣流除一部分被送入水輪機室外，其余部分在吸取了主廠房水輪機層的熱、濕負荷后，橫穿主廠房水輪機層，通過下游承重墻的門洞進入到下游副廠房67.00m層，繼續(xù)吸取該部位的熱、濕負荷后，進入該層頂部的排風道。

　　每臺發(fā)電機組的水輪機室設有1臺軸流送風機，布置在主廠房水輪機層發(fā)電機圍墻外附近上游側，抽取主廠房水輪機層的空氣，通過預埋風管向水輪機室送風，再通過預埋風管（鋼管）、明裝風管（玻璃鋼風管）向下游副廠房49.72m、55.48m、61.24m各層排風。排出的空氣繼續(xù)吸取上述各層副廠房的濕負荷，然后經(jīng)下游防潮墻上排風口、排風管進入到下游副廠房67.00m層頂部縱貫全廠的排風道。

　　在下游副廠房75.30m層的3號、6號、9號、13號機組段各設有1個排風機房，每個排風機房內布置1臺離心式排風機。排風機通過排風道、排風口收集下游副廠房67.00m層及以下各層的空氣后，再通過下游尾水平臺的排風窗排出廠外。

　　4.3 單獨空調系統(tǒng)

　　觀光扶梯空調系統(tǒng)：安Ⅱ段上副93.60m層設有通往大壩110.40m層的觀光自動扶梯，在安Ⅰ段上副擴建部分？93.60m層的空調機房內布置2臺帶余壓的分體熱泵式空調室內機，室外機布置在安Ⅰ段上副擴建部分的屋頂。室內機通過二側與扶梯平行的風管向觀光自動扶梯的通道大廳、玻璃罩扶梯空間送風，并通過吊頂回風。

　　中控室空調系統(tǒng)：中控室、計算機及輔助盤室、監(jiān)控系統(tǒng)主機及工程師站機房設在安Ⅱ段上副82.00m層，作為一個單獨的空調系統(tǒng)設有空調機房。在空調機房內布置2臺帶余壓的分體熱泵式空調機，通過風管向上述部位各房間送、回風。

　　電梯機房空調系統(tǒng)：在下游副廠房尾水平臺及上游副廠房屋頂?shù)母鱾€電梯機房內，布置分體空調機進行空調。

　　4.4 單獨排風系統(tǒng)

　　GIS室排風系統(tǒng)：按排除下部泄漏的SF6氣體和排除室內上部熱空氣二方面考慮，排風系統(tǒng)分排SF6系統(tǒng)和排熱系統(tǒng)。排SF6系統(tǒng)的風機房設在上游副廠房82.00m層的6號、8號機組段，各布置1臺離心風機，通過布置在GIS室下游側樓板上的鋁合金排風口和樓板下縱貫全廠的排風道，吸取室內地面附近的含SF6空氣，然后由豎直磚砌風道排至上游副廠房屋頂排出；排熱風機布置在GIS室上游墻上部，每個機組段布置3臺軸流風機，全廠共48臺。抽取聚集在室內上部的熱空氣，直接排至室外。進風口布置在GIS室上游墻下部，沿廠房縱向均勻布置，直接從上游廠外進風。

　　油庫排風系統(tǒng)：油庫排風機房設在安Ⅰ段72.60m層的油庫內，布置1臺防爆離心風機。室內排風管在房間上部和地面附近設置排風口，以兼顧平時排風和事故排煙的需要，排風管采用無機不燃型玻璃鋼風管。風機出風口處和油庫進風口處均設置防火閥。

　　另外，在中控室照明夾層、上副安Ⅱ段89.25m層電源室、7號機組段82.00m層蓄電池室、上副82.00m層電抗器、廠內廁所、污水處理控制柜室、氣體滅火器瓶存放室等部位也設置了單獨的排風系統(tǒng)。

　　4.5 廠內事故防排煙系統(tǒng)

　　主廠房發(fā)電機層事故排煙系統(tǒng)：在主廠房發(fā)電機層上游承重墻上部和下游屋頂各布置17臺軸流風機和17臺屋頂風機，用來排除火災時聚集在廠房上部的煙氣。

　　上游副廠房封閉樓梯間、電梯間防煙系統(tǒng)：在上游副廠房的安Ⅱ段、7號機組段的左端和14號機組段的右端分別設有5號、9號、10號樓梯，與6號、7號、8號電梯之間有共用前室。其中，安Ⅱ、14號機組段的樓梯、電梯從67.00m～108.00m層，總提升高度為41m；7機組段的樓梯、電梯從67.00m～93.60m層，總高度為26.6m.根據(jù)消防要求，應設防煙系統(tǒng)。在每個封閉樓梯間或樓梯、電梯的合用前室內，設有從頂?shù)降椎耐L豎井。每個豎井各布置1臺防煙軸流風機。另在豎井上對應每一個站點的前室和封閉樓梯間各設1個板式排煙口（當送風口用）。發(fā)生火災時，煙感器給出信號，所有的板式排煙口開啟，防煙軸流風機啟動，從室外抽風并通過通風豎井、板式排煙口送入前室和封閉樓梯間，使整個前室、樓梯間形成正壓，防止外面煙氣侵入，便于人員逃生。

　　下游副廠房排沙孔啟閉機房及機修間排煙系統(tǒng)：在啟閉機房和機修間內布置排煙風管，并接入設在下游副廠房75.30m層頂部的排煙主風道。排煙風機為混流式排煙風機，安裝在安Ⅱ左端附近主排煙風管上，抽排的煙氣排至安Ⅱ段尾水平臺。

　　上游副廠房？75.3m層、？67.0m層排煙系統(tǒng)：排風豎井布置在上游副廠房每個發(fā)電機制動開關室內，平時排風，發(fā)生火災時排煙。當煙氣溫度超過280℃時，防火閥排風口關閉，并給出電信號，排煙風機停止。排風豎井穿過82.00m層樓板，在86.00m層處封頂，且在85.00m層處側墻上安裝1臺軸流排風機，共14臺，平時將廠內的排風引至母線處排放，對母線進行冷卻，發(fā)生火災時，可用來排除煙氣。排風豎井上在75.30m層發(fā)電機制動開關室屋頂附近和樓板附近處、右側直流盤室屋頂附近以及上副70.80m層電纜廊道頂部排風管道上和上副75.30m層配電盤室等處分別設防火閥排風口，對上述部位進行排風和排煙。

　　4.6 廠內除濕系統(tǒng)

　　廠內下游副廠房各層布置有水處理設備，比較潮濕，需要除濕。在下游副廠房的49.72m、55.48m、61.24m、67.0m層的每2個機組段，以及安Ⅲ段高、低壓空壓機室等部位，各布置1臺移動式除濕機，共30臺，對上述部位進行除濕，凝結水用軟管就近接排水溝。