地下变电站通风空调系统的节能探讨

摘 要：现今地下变电站已成为城市电力设施的重要组成部分，而目前地下变电站通风空调系统的设计标准并不健全。文章通过探讨影响地下变电站通风空调系统节能的因素，希望能为同类型的节能设计提供一些思路。

关键词：地下变电站；通风空调；节能

1 概述

随着城市建设的飞速发展，城市供电越趋紧张，传统的大型变电站已经不能满足城市发展的需求，而建设地下变电站是解决这一问题的最佳方式之一。地下变电站在地面上仅需留出必要的出入口和通风口，在建筑和装饰工程量上大大地减少，和环境具有极高的协调性，所以在现代城市中地下变电站的建设已经形成了必然的趋势。

在地下变电站中，设备种类多，散热量大，据研究显示，在地下变电站中，发热是引起机器故障的最主要因素，通风空调系统的降温是设备安全运行的重要保障。在提倡可持续发展的今天，在保证地下变电站的正常运行的前提下，加强通风空调系统的节能性研究是地下变电站设计的重要方向，这极大的节约了资源。

2 通风空调系统概述

地下变电站通风空调系统主要包括了地下和地上通风空调系统两部分。

2.1 地下通风空调系统

地下通风空调系统一般是由制冷设备、供排水设备以及送风口组成，负责调控地下变电站的温度以保障机器能够正常运行。在地下变电站内，主要有主变压器室、电抗器室等，各类设备正常运行对温度要求的不同，所以从外界引入的空气需要经过处理才能送往各个设备所在的房间。

2.2 地上通风空调系统

地上通风空调系统一般是由冷却设备和进、排风口组成，是地下与地上进行能量交换的重要桥梁，其中进排风口的设计对系统有着及其重要的影响。

3 地下变电站通风空调系统节能设计

3.1 送风口的节能设计

3.1.1 合理选择位置。地下变电站房间中的热量能否及时排走与送风口位置的选取有着极大的关联，以电抗器室为例，在保持送风量一定的前提下，建立几种送风口位置模型如下。

模型1-1：送风口距离地面2米，送风口均居于左侧。

模型1-2：一个送风口移至右侧顶部，送风口尺寸与风速不变。

模型1-3：送风管放置在设备前后，送风方式为对侧向下式。

模型1-4：送风管放置在设备斜对角，送风方式为对侧向下式。

模型1-5：在模型1-4的基础上，在电抗器室的顶部中央设置排风口，对侧设置送风口。

分析得，模型1-1和模型1-4中的房间整体温度较低，这是因为对侧对角送风能使新风能及时扩散，送风最均匀，并能及时带走产生的热量，既保证了设备的正常运行，对节能也有帮助。

3.1.2 合理选择高度。由上述可知对侧对角向下送风为最佳送风方式，下面我们建立模型来分析选取房间内不同高度设计送风口时房间内的温度随高度分布情况。

模型2-1：送风口中心高度为1m。

模型2-2：送风口中心高度为1.5m。

模型2-3：送风口中心高度为1.7m。

模型2-4：送风口中心高度为2m。

模型2-5：送风口中心，高度为2.5m。

经过对五种模型的分析，在不影响设备的正常运行以及工作人员操作安全的前提下，送风口的高度应该控制在1.5～2m之间，人们进一步研究确定最合理高度应在1.5～1.7m之间，这样房间内的线平均温度较低。

3.1.3 合理选择尺寸及风速。用有效面积代替送风口尺寸进行计算，分析风口尺寸对流体流场的影响，现在选取位置和高度最优情况来研究，送风量不变。

模型3-1：送风速度6.7m/s，总有效送风面积0.985m2。

模型3-2：送风速度5.8m/s，总有效送风面积1.09m2。

模型3-3：送风速度5.5m/s总有效送风面积1.16m2。

模型3-4：送风速度4.56m/s，总有效送风血积1.40m2

模型3-5：送风速度3.74m/s，总有效送风面拟为1.80m2。

选择不同尺寸和风速时温度随高度分布图。（如图1所示）

由图1可知送风速度越低，新风扩散越充分，但送风速度太低时，设备产生的热量不能及时的排出，对设备的寿命和安全运行产生影响，也有可能引起其他并发的事故。经过上述分析，可得风速在4.56-5.91m/s、送风口有效面积在1.4～1.08m2之间时房间温度整体分布比较均匀，新风扩散均匀，符合节能的原则。

通过分析得：（1）送风口应设置在房间对侧以及设备的对角方向，向下送风能使新风均匀的扩散；（2）确定了送风口的位置之后，对送风口高度的选择应该控制在1.5～1.7m之间，在这个范围之内温度随高度分布为最佳情况；（3）风口有效面积在1.4～1.08m2，即风速在4.56～5.91m/s之间时，新风扩散更易均匀扩散，有利于房间的及时降温，同时也是相对节能的。

3.2 进、排风口的节能设置

地下变电站中一般都要设置与外界相通的排、进风竖井。新风从进风井被引入至地下，再经地下送风道送入各设备间。

在室外无风场的状况下，排风的扩散对进风温度的影响可以忽略不计，在有室外风的情况下，进风口与排风口气流之间的空气温度影响大，就我们所知，障碍物能改变气流的方向及速度，所以可以在两井之间设置障碍物，使进排风气流的流动路径合理，降低两者间的影响。种植植被是设置障碍物中一种不错的方法，不仅能解决问题，也能增加城市中的绿化率，可谓一举两得，在排风口与进风井之间种植植被，尽量使排风井对进风井影响降到最低。

有无外界风时，排风井与进风井相互之间的温度影响大小是不同的，无风时两者相互之间几乎没有影响，可以忽略，但是在有风时，两者相互影响较大，这个时候可以在进排风井之间种植植被，或者改变进排风井的间距以减小气流相互作用的强度，降低对新风温度的影响。

4 结束语

城市化进程正在逐步加快，建设地下变电站已经是城市发展的必然趋势，它是经济发展的重要基础，而与其伴生的通风空调的节能必将是以后研究的重点，但是具体的设计却仍然没有相关的标准，在这里对其进行分析，希望能对相关的标准建设贡献出一份力量。

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