大兴水利枢纽工程主要建筑物的通风及空调系统设计

王帅 肖姝颖 张金岳 卢昌琴

1 工程概况

大兴水利枢纽工程位于贵州省铜仁市碧江区和松桃县境内，工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，由首部枢纽和输水工程组成。首部枢纽—水库位于松桃县境内的大梁河中游，工程主要任务为城乡生活、工业和灌溉供水，兼顾发电等，是综合利用水利工程。

大兴水利枢纽坝址位于贵州省铜仁市松桃苗族自治县境内的大梁河上，地理坐标东经109°13′3″、北纬27°55′20″。大兴水利枢纽所在的流域属亚热带季风气候区，根据距坝址以北24 km 的松桃气象站统计，多年平均气温16.3 ℃，极端最高气温39 ℃，极端最低气温-12 ℃，多年平均日照数1 220 h，多年平均相对湿度80.5%。

首部枢纽包括挡水建筑物、泄水建筑物、发电引水系统及电站厂房等组成。输水工程由主输水线路、3 条农村人畜饮水支线、4 条灌溉支线、3 座泵站、管道附属建筑物、终点建筑物及交叉建筑物等组成。本工程建筑物中需设置通风及空调系统的建筑物有电站主副厂房、泵站主副厂房、消防水泵房及其它水工建筑物的附属用房。

厂房内的通风与空调系统的工作任务就是为厂内机电设备的安全运行和值班及检修工作人员创造良好的室内工作环境条件。因此，在大规模厂房建筑物内设置1 套配置合理、运行可靠且经济适用的通风及空调系统是有必要的[1]。

2 设计依据

2.1 室外气象资料整编

本工程主要建筑物分部区域地貌均为低山丘陵，根据NB/T 35040—2014《水力发电厂供暖通风与空气调节设计规范》的规定，山区水力发电建筑物无室外空气设计计算参数，可选择与水力发电厂所在地区地理和气候相似的邻近气象台站资料，并进行海拔高程差修正。

根据GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》查找铜仁市的室外气象参数如下：

夏季通风室外计算温度/℃ 32.2

夏季空气调节室外计算干球温度/℃ 35.3

夏季空气调节室外计算干球温度/℃ 35.3

夏季空气调节室外计算湿球温度/℃ 26.7

冬季空气调节室外计算温度/℃ -0.5

冬季空气调节室外计算相对湿度/% 76

冬季室外大气压力/hPa 991.3

夏季室外大气压力/hPa 973.1

根据设计资料可知气象台站、电站厂房及三级泵站的室外地坪海拔分别如下：

气象台站/m 279.7

电站厂房/m 474.8

一级泵站/m 492.0

二级泵站/m 596.8

三级泵站/m 695.3

根据NB/T 35040—2014《水力发电厂供暖通风与空气调节设计规范》的附录A 中所述，分别对建筑物所在区域的室外空气的大气压力、空气干球温度、空气含湿量、空气相对湿度进行海拔高程差的修正。

2.1.1 大气压力

建筑物所在地区海拔高程小于1 600 m 时，大气压力随海拔高度的增加，近似按线性规律下降，可按下面近似公式计算：

式中Bi——建筑物所在地区的大气压力，hPa；

B0——邻近气象台站的大气压力，hPa；

Hi——建筑物所在地区的海拔高程，m；

H0——邻近气象台站的海拔高程，m。

2.1.2 空气干球温度

山区空气温度随海拔高程增加而递减，可按下列近似公式计算：

式中ti——建筑物所在地区的空气干球温度，℃；

t0——邻近气象台站的的空气干球温度，hPa；

Yh——温度递减率，℃/m。当所在地区海拔高程在0～2 000 m时，Yh=0.003～0.004；当所在地区海拔高程大于2 000 m时，Yh=0.005 ～0.006。

2.1.3 空气含湿量

空气含湿量随海拔高程的增加，按指数规律下降，可按下列近似公式计算：

式中di——建筑物所在地区的空气含湿量，g/kg（干空气）；

d0——邻近气象台站的空气含湿量，g/kg（干空气）。

2.1.4 空气相对湿度

空气相对湿度可按下列公式计算：

式中φi——建筑物所在地区的相对湿度，%；

di——建筑物所在地区的空气含湿量，可按公式（3）计算；

Bi——建筑物所在地区的大气压力，可按公式（1）计算；

Pb——建筑物所在地区的室外算温度所对应的空气饱和蒸汽分压力，hPa。

依据上述公式对各个建筑物的室外空气计算参数进行海拔高差修正，整编后的数据即可作为本工程通风及空调系统的设计提供基础资料。

2.2 室内空气设计参数

根据本工程区域的气候特点和建筑物的主要使用功能，建筑物内设置通风及空调系统的主要作用是降低高温季节的室内工作场所环境温度和湿度。

主要区域的夏季室内空气设计参数见表1。

设有机械通风的房间，人员所需的新风量应不小于30 m3/h；当人员所在房间不设机械通风时，应有满足需要的可开启外窗。

设置通风系统的主要房间的换气次数见表2。

3 通风及系统设计概述

3.1 系统设计原则

水利工程建筑物内因布置有较多数量的机电设备，设备运行时会有大量的热、湿或有害物质向人员活动区散发。为防止有害物质对环境的污染，水工建筑物内的工艺、工作场所应设置有效的综合预防和治理措施，通常的技术手段是采用通风措施。

设置在地面的厂房类建筑物应优先考虑采用自然通风，当自然通风达不到室内温度、湿度要求或有效排除有害物质时，可采用机械通风，或自然通风与机械通风结合的复合通风。

表1 主要区域夏季室内空气设计参数表

表2 主要房间通风换气次数表

3.2 电站主副厂房的通风及空调系统设计

大兴水利枢纽工程电站厂房的主要建筑物包括主厂房、副厂房和开关站等。主厂房采用单层布置形式，副厂房为地上2层框架结构，位于主厂房后侧，与主厂房贴临。

主厂房内发电机组的冷却方式为风冷，需自主厂房取风，空气流经发电机组带走热量升温后再排至室外，单台机组的排风量为14 400 m3/h。因此，主厂房设置了机械送风系统，室外空气通过设置在外墙上的土建进风竖井进入取风小室，经初效过滤器过滤后，由风机通过风管将室外新风送至到主厂房，再由发电机自带的风冷设备排风至室外。

安装场下部的空压机室设机械通风系统，在隔墙上设送、排风轴流风机。安装下部的油处理室设独立的排风系统（兼事故排烟）采用防爆排烟风机排风到室外，利用金属风管及土建排风竖井排出含油气体至室外大气，风机安装在排风机房内。

副厂房高低压盘室设机械通风系统，在外墙上设置4台轴流风机，其中送、排风风机各2 台，送风风机进风口设置防雨百叶风口，排风风机出风口设置自垂百叶风口。

为保证副厂房办公室、值班室等电器设备房间夏季室内设计参数，设置1 套多联式空调系统，系统制冷量为61.5 kW。室外机设置在副厂房屋顶上，室内机采用吊顶嵌入式。蓄电池室因有防爆要求且室内运行环境温度要求较高，设置1 套单独的分体空调系统，并设置机械排风系统，风机选用防爆轴流风机。

3.3 泵站主副厂房的通风及空调系统设计

大兴水利枢纽工程在输水线路上共设置了3 座泵站，3 座泵站的建筑物结构形式均为地面厂房形式，通风及空调系统的设计思路也一致。

3.3.1 一级泵站

主厂房设机械通风系统，室外空气通过进风竖井由离心风机通过风管送风到厂房水泵层，厂房安装间层外墙上部设轴流风机将厂内空气排至室外。10 kV 盘柜室设机械通风系统，室外空气通过进风竖井由轴流风机送入室内，再由与主厂房的隔墙上设轴流风机排风至主厂房。站变及400 V 盘柜室设机械通风系统，室外空气通过进风竖井由轴流风机送入室内，再由与主厂房的隔墙上设轴流风机排风至主厂房。检修排水泵房设机械通风系统，泵房与厂房的隔墙上设2 台轴流风机送排风。

副厂房中的水质监测室、门卫值班室、中央控制室、继电保护盘室、会议室、水情监测室、通信室、交接班室、办公室设多联式空调系统，选用四面出风嵌入式室内机，室外机设置在副厂房屋顶；蓄电池室设分体柜式空调。35 kV 盘柜室采用外墙上安装的轴流风机送排风，蓄电池室及移动式油处理设备储藏室采用防爆轴流风机排风，变频器室采用管道风机排风，风机设置在副厂房屋顶。

3.3.2 二级泵站

二级泵站主厂房设机械通风系统，室外空气通过进风竖井由离心风机通过风管送风到厂房水泵层，厂房安装间层外墙上部设轴流风机排风至室外。检修排水泵房设机械通风系统，泵房与厂房的隔墙上设2 台轴流风机送排风。

副厂房中的门卫值班室、软启动盘室、继电保护室、中央控制室、接待室、会议室、通信室、交接班室、办公室设多联式空调系统，选用四面出风嵌入式室内机，室外机设置在副厂房屋顶；变频器室设多联式空调，选用低静压风管机，室外机设置在副厂房屋顶；蓄电池室设分体柜式空调。

厂用变压器及400 V 盘柜室、10 kV 盘柜室采用外墙上安装的轴流风机送排风；蓄电池室及柴油发电机室采用外墙上安装的防爆轴流风机排风；储油间室内设防爆轴流风机通过风管排风至室外，风管穿墙处设防火阀，风管沿墙设置至屋顶；SVG 室采用外墙上安装的轴流风机送排风，送风风机接风管送至房间内侧。

3.3.3 三级泵站

主厂房设机械通风系统，室外空气通过进风竖井由离心风机通过风管送风到厂房水泵层，厂房安装间层外墙上部设轴流风机排风至室外。检修排水泵房设机械通风系统，泵房与厂房的隔墙上设2 台轴流风机送排风。

副厂房中的门卫值班室、通讯室、休息室、继电保护室、中央控制室、办公室设多联式空调系统，选用四面出风嵌入式室内机，室外机设置在副厂房屋顶；蓄电池室设分体柜式空调。

主变压器室、厂变及400 V 盘柜室、10 kV 盘柜室采用外墙上安装的轴流风机送排风；蓄电池室及柴油发电机室采用外墙上安装的防爆轴流风机排风；储油间室内设防爆轴流风机通过风管排风至室外，风管穿墙处设防火阀，风管沿墙设置至屋顶。

4 附属建筑物

电站厂区柴油发电机房的发电机室及油罐室分别设置机械排风系统，采用防爆轴流风机，换气次数按不小于12 次/h 计算，外墙安装。坝区柴油发电机房的发电机室及油罐室分别设置机械排风系统，采用防爆轴流风机，换气次数按不小于12 次/h 计算。

值班宿舍设分体热泵冷暖空调，卫生间设置低噪声吊顶式排风扇。

水泵房设机械排风，采用轴流风机通过风管排风至室外，换气次数按不小于6 次/h 计算。

机修中心设机械排风，设2 台屋顶风机排风，换气次数按不小于3 次/h 计算。

5 结 语

大兴水利枢纽的建设可以保障铜仁市经济、城市发展用水需求，为铜仁电网提供清洁能源，是一项民生工程及重点水源工程。设置合理的通风及空调系统，确保工程中各项机电设备正常运转是必要的。本工程在设计电站和泵站的通风和空调系统时充分考虑了利用厂房的自然通风，并在过渡季节时加大新风的引入减少空调系统的运行时间，减少了能源的消耗。大兴水利枢纽通风及空调系统的设计工作，为本工程的顺利投产创造了有力条件，也为铜仁地区其它水利工程通风空调系统的设计工作积累了经验。