地下式水电站通风空调系统设计方案优化研究

摘要

水力发电是可再生能源,对环境冲击较小,在全球能源危机的大背景下,我国目前正大力开发水电,进行水电站的建设。水电站地下厂房的通风空调系统主要功能是控制厂房内的热湿环境,以保证工艺设备的正常稳定运行及人员工作环境的舒适性。
　　通过大量的水电站现场测试及相关文献的调研,了解到多数地下式水电站在进行通风空调系统方案设计时,存在问题,例如,对设备散热的特性认识不深刻,余热负荷计算值偏大;对于空气处理方案选择、系统设计风量的计算等各个方面,只是简单地根据经验进行选取,方案选择及设计风量的确定方法不明确;这些问题均可能导致系统设备容量与需求不匹配等后果。为此,本文将通过对系统设计方案优化这一问题展开探讨与研究,找到一种比较合理科学的方式来确定系统余热负荷,提出确定最优的空气处理方案及正确计算系统设计风量的方法。本文是国家自然科学基金资助面上项目(51178482)“深埋地下水电站热湿环境形成机理与节能调控”的研究内容之一。
　　本文通过对水电站运行过程中各种设备的作用及其工作时间特点进行归纳,总结出水电站设备的散热特性,包括设备散热的强度特性、时间特性及空间特性。同时,对设备散热的热量传递特性进行分析,剖析设备发热量与余热负荷的关系。基于现有厂内设备散热量计算存在的问题,本文提出较为准确的厂内余热负荷的计算式,该公式能反映出实际设备工作时间及设备散热传递特性等情况,更为贴近厂内余热负荷的真实值。
　　其次,本文归纳出主厂房通风空调系统8种可行的空气处理方案,并分析系统设计风量的影响因素。按照所有场所的温湿度参数不超出设计值的原则,根据热湿平衡方程式,推导出各种空气处理方案与通风流程所对应的系统设计风量及空气处理设备冷量的确定方法。
　　本文从可行性、调节性、环境影响、投资、能耗、运行费用等技术经济评价指标,对各个空气处理方案进行综合的对比分析,从而归纳出影响各个方案选择的因素。并对各个影响因素,即室外进风参数、地下进风洞对新风的预处理能力、厂内余热负荷进行更为深入的分析及确定,提出了空气处理方案优选方法。最后,以BHT电站为例,利用本文提出的方案优选方法,确定了电站的空气处理方案,并对该方案及其他方案做一系列的分析比较,分析结果表明利用优选方法选择出的方案是最科学的。所以,本文提出的方案优选方法具有可使用性及合理性。