水電站通風(fēng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)技術(shù)問題

      　摘要：在大多數(shù)水電站中，潮、悶是主要癥結(jié)所在，但通過合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)可以解決該問題。 

　　關(guān)鍵詞：圍護(hù)結(jié)構(gòu) 熱惰性 除濕  

　　中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 

　　 目前在我國已建成的各種大中小型水電站中，在電站通風(fēng)防潮上令人滿意的電站不多，“潮”、“悶”是主要癥結(jié)所在。當(dāng)然，究其原因有很多屬于運(yùn)行管理不當(dāng)所致，但是設(shè)計(jì)上的考慮不周、處理欠妥也絕非偶然之事。本文就水電站通風(fēng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)技術(shù)問題探討如下。 

　　1 不可忽視的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性 

　　 水電站的型式是多樣的，有地面式、地下式、壩后式、河床式等等，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即廠房多為大體積混泥土結(jié)構(gòu)或地下結(jié)構(gòu)，即使是地面式廠房，下部結(jié)構(gòu)也都是大體積混泥土結(jié)構(gòu)，其熱惰性相當(dāng)大，對(duì)廠房溫度的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用非常明顯。雖然機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過程中有一定的發(fā)熱量，但實(shí)測(cè)資料表明，幾乎所有電站在夏季室外溫度高峰時(shí)段，室內(nèi)溫度均低于室外溫度。以地面式廠房響水水電為例，夏季兩臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)層室內(nèi)氣溫低于室外氣溫的時(shí)間長達(dá)9h之久，直到下午5時(shí)，室內(nèi)外溫度才接近相等。 

　　 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性對(duì)廠房溫度的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用，地下式電站比地面式電站強(qiáng)烈得多。廠房內(nèi)發(fā)熱量變化越大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用或其蓄熱吸熱能力也愈明顯，有時(shí)甚至圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸蓄熱量要比廠房機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量還大。烏江水電站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)就證實(shí)了這一點(diǎn)，這也正是地下式廠房冬暖夏涼的原因所在。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性對(duì)廠房溫度的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用，在自然或機(jī)械通風(fēng)情況下，不論地面、地下電站，水輪機(jī)層等下部房間，空氣溫度的日變化幅度值一般均不超過2℃。 

　　 地下式廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸蓄熱量大小，也因地域差異而不同，北方地區(qū)年平均氣溫較低，日溫差較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性對(duì)室溫的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用要比南方地區(qū)更加強(qiáng)烈。但總的來說，不論南方北方，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性對(duì)室溫的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用都是不可忽視的，在進(jìn)行水電站的暖通設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該認(rèn)真考慮這一特性。 

　　2 利用地下洞室的吸熱蓄熱能力解決排熱 

　　 空氣流經(jīng)地下通風(fēng)洞時(shí)，由于地下風(fēng)洞具有熱惰性，溫度要發(fā)生變化，夏天溫度降低，冬天溫度升高，在同一天內(nèi)，一般白天降低，夜間升高。溫升溫降的大小和通過風(fēng)量與通風(fēng)洞熱交換面積的比值成比例關(guān)系，比值越大，溫降越小。因此地下電站如果夜間大量通風(fēng)（引入大量低溫室外空氣），白天少量通風(fēng)，就能充分利用地下洞室的熱惰性，收到更好的通風(fēng)排熱與節(jié)能效果。這一想法的可行性基于： 

　　 ⑴ 電站在運(yùn)行過程中雖有一定的機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量，但總的來說，水電站并不是發(fā)熱量大的熱力車間，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)層、母線層、水輪機(jī)層等部位其單位體積熱負(fù)荷通常為2~10W/(m3.h),即使是母線洞，一般也都小于20W/(m3.h)。因此，排除余熱以保證廠房內(nèi)各部位溫度并不是難以解決的問題。 

　　 ⑵ 夜間大量通風(fēng)，白天少量通風(fēng)是否會(huì)引起廠內(nèi)溫度波動(dòng)太大呢？回答也是樂觀的。據(jù)東北某地下電站的實(shí)測(cè)資料，在室外溫度日溫差為10℃的情況下，采用機(jī)械通風(fēng)，廠內(nèi)各部位溫度日變化幅值除發(fā)電機(jī)層稍大外，一般只有1～2℃，相對(duì)濕度只有5%～10%。白天少量通風(fēng)，可以加大通風(fēng)洞的溫降；夜間大量通風(fēng)，將會(huì)大大增加地下洞室的蓄吸熱量。因此，廠內(nèi)溫度日變化幅值是不會(huì)加大的。 

　　 應(yīng)該指出，電站投產(chǎn)后，廠內(nèi)工作人員很少，因此，電站通風(fēng)的目的只是確保電站的安全運(yùn)行，而絕非是要在大面積范圍內(nèi)創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境。這里有整體環(huán)境和局部環(huán)境的問題，局部環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)可以高些，但整體環(huán)境就不應(yīng)在舒適問題上花費(fèi)更多的投資。 

　　3 防潮是水電站通風(fēng)的首要任務(wù) 

　　 水電站通風(fēng)的目地是確保機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)為運(yùn)行維護(hù)人員創(chuàng)造較為安全、舒適的室內(nèi)環(huán)境。過去，電站通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常都是以排除室內(nèi)余熱來確定通風(fēng)量、選擇通風(fēng)設(shè)備。而對(duì)排除余濕僅作校核計(jì)算。然而在計(jì)算中，常常對(duì)土建結(jié)構(gòu)及機(jī)械管路的吸熱蓄熱考慮不周或不作考慮，再加上不考慮機(jī)電設(shè)備特別是主機(jī)設(shè)備的間斷運(yùn)行，因而往往使得通風(fēng)量過大造成室內(nèi)相對(duì)濕度偏高。實(shí)測(cè)資料表明，在設(shè)計(jì)工況下，絕大多數(shù)電站的室內(nèi)溫度均低于設(shè)計(jì)值，相對(duì)濕度高于設(shè)計(jì)值。電站管理部門對(duì)通風(fēng)所反應(yīng)的問題以多集中于一些部位潮濕，影響設(shè)備安全運(yùn)行等等。而對(duì)溫度的反應(yīng)多集中在悶熱不舒服上，因?yàn)槌龢O個(gè)別電站外，幾乎沒有出現(xiàn)過溫度高于設(shè)計(jì)值或高于設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定數(shù)值的情況。 

　　 至于潮濕，多數(shù)出現(xiàn)在水輪機(jī)層、蝶閥室及其他一些水下房間，發(fā)電機(jī)層，母線層、變壓器室等則很少出現(xiàn)潮濕問題。水下房間的潮濕固然與這些房間有一定的散濕有關(guān)，但根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，潮濕主要原因大多不是因?yàn)樯�濕，而是因�(yàn)檫@些房間散熱大、溫度低，換句話說是由于“缺熱”所致。根據(jù)實(shí)測(cè)，水輪機(jī)層與發(fā)電機(jī)層相比較，溫度約低1～2℃，相對(duì)濕度約高5%～10%。對(duì)于地下電站更是如此，通常水輪機(jī)層、蝶閥室等水下房間，發(fā)熱設(shè)備少，而散熱面積卻很大，不僅墻壁、地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)要散熱，而且水管路吸熱也相當(dāng)可觀，散熱量常常大于設(shè)備發(fā)熱量。送入的室外空氣不僅不能升溫，而且還要降溫。有人試圖從發(fā)電機(jī)層向下引熱風(fēng)到水輪機(jī)層以升溫降濕，但實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，水輪機(jī)層溫度一般仍低于發(fā)電機(jī)層，而相對(duì)濕度仍高于發(fā)電機(jī)層。所有這些都表明，水輪機(jī)層等水下房間通風(fēng)的難題不是缺冷，而是缺熱。如果水輪機(jī)層發(fā)熱量大些，則防潮問題會(huì)更易解決。 

　　4 采用除濕系統(tǒng)解決水下房間防潮 

　　 水電站的水輪機(jī)層、主閥室及下部廊道等水下房間，受水電站過水構(gòu)筑物和圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱的影響，一般都是溫度低、濕度大，多年來一直是水電站通風(fēng)防潮的重點(diǎn)部位，解決這些部位的防潮一直是設(shè)計(jì)人員的棘手問題。由于水下房間缺熱，通風(fēng)常常無濟(jì)于世，因?yàn)榧哟笸�風(fēng)常會(huì)使得結(jié)露問題更加嚴(yán)重，以致越發(fā)潮濕。采用加熱送風(fēng)或從發(fā)電機(jī)層引入溫度較高的空氣來提高室溫降低濕度，其效果也不理想。水電站的通風(fēng)防潮借鑒軍火軍械庫的通風(fēng)防潮。軍火軍械庫一般都在地下，設(shè)備發(fā)熱量小，室內(nèi)防潮主要借助除濕系統(tǒng)，通風(fēng)換氣量并不大，但室內(nèi)相對(duì)濕度卻不高。國外有些電站的水輪機(jī)層、主閥室等水下房間也是采用這種通風(fēng)防潮方式設(shè)置了除濕系統(tǒng)。目前國內(nèi)水電站也有在主閥室設(shè)置除濕系統(tǒng)的例子，運(yùn)行情況良好，室內(nèi)濕度可以滿足要求。設(shè)置除濕系統(tǒng)的通風(fēng)方式是否是當(dāng)今解決水下房間潮濕的有效方式，還有待更多工程實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證。